无退刀槽人字齿轮的数控加工及刀路优化

摘要

人字齿轮由两个螺旋角相同旋向相反的斜齿轮组成，除了具有斜齿轮承载能力强、传动稳定无冲击的特点外，啮合过程中左旋齿和右旋齿的轴向力能够相互抵消，因此广泛应用于重型机械传动。传统的人字齿轮加工通常使用滚刀进行粗加工，再采用砂轮进行精加工。当采用传统加工方法时，需要在人字齿轮的中间部分设计一段退刀槽避免加工干涉。这段退刀槽不但增大了人字齿轮的轴向尺寸，还影响了变速箱的紧凑性和左旋齿、右旋齿的对中性。为避免产生退刀槽，本文使用立铣刀在数控加工中心上侧铣加工人字齿轮，这样加工出来的人字齿轮不仅对中性和齿根的抗弯强度好，而且不需要定制专用刀具，相比于传统的人字齿轮加工，在小批量不同模数、不同齿数、不同压力角的人字齿轮加工中有着较大的优势。本文以无退刀槽人字齿轮为研究对象，运用数控加工技术、等残余高度法刀路规划思想、侧铣加工原理，编制了无退刀槽人字齿轮的加工工艺，优化了齿面的精加工刀路，利用UG二次开发编写了能自动生成优化刀路的软件程序，不但保证了该方法加工的无退刀槽人字齿轮精度能够达到设计要求，并且提高了编程效率和加工效率。本文展开的具体研究工作如下：
　　1.编制无退刀槽人字齿轮的加工方案，并根据方案选取适宜的加工刀具、加工参数，编制了加工工艺。
　　2.使用UG软件的CAM模块编制无退刀槽人字齿轮的加工程序。基于等残余高度法提出一种规划齿面侧铣精加工刀路的方法，优化无退刀槽人字齿轮齿面的精加工刀具路径，达到消除冗余的刀路，缩减加工时间的目的。
　　3.使用UG软件的KF编程进行二次开发，开发一套自动计算等残余高度法齿面精加工刀路的程序。
　　4.使用 VERICUT软件进行无退刀槽人字齿轮加工仿真，验证数控加工程序的正确性并且初步验证等残余高度法齿面精加工刀路的高效性。
　　5.使用车铣复合机床对无退刀槽人字齿轮进行加工试验并使用齿轮检测仪对加工完成的齿轮进行测量，证明依照本文工艺方案加工出的无退刀槽人字齿轮精度能够达到设计要求，且在实际加工中，基于等残余高度编制的齿面精加工刀路能够提高加工效率。
　　综上，本文的研究为无退刀槽人字齿轮的加工制造及新型人字齿轮变速箱的设计提供了新的思路和方法。

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主要符号对照表

第1章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 人字齿轮加工研究概况

1.3 等残余高度法研究现状

1.4 UG二次开发概况

1.5 课题的提出

1.6 课题来源及主要研究内容

第2章 无退刀槽人字齿轮加工程序

2.1 引言

2.2 无退刀槽人字齿轮三维模型

2.3 加工刀具和加工方法

2.4 基于UG编制数控加工程序

2.5 本章小结

第3章 基于等残余高度法优化齿面精加工刀路

3.1 引言

3.2 理论基础

3.3 等残余高度法编制齿面精加工刀路

3.4 实例计算

3.5 本章小结

第4章 基于UG软件开发齿面精加工刀路程序

4.1 引言

4.2 程序菜单的设计

4.3 二次开发方法

4.4 点线法二次开发

4.5 本章小结

第5章 加工仿真与试验

5.1 引言

5.2 加工仿真

5.3 加工试验与测量

5.4 测量结果分析

5.5 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢

附录A 攻读硕士学位期间取得的学术成果

附录B 无退刀槽人字齿轮设计图纸及测量报告