数控铣齿机变性法加工准双曲面齿轮的研究

摘要

准双曲面齿轮由于传动平稳，承载能力强而广泛应用于汽车的主传动系统中。机械铣齿机是我国加工准双曲面齿轮的主要设备，这种机床调整繁琐，精度不高，效率低下，已不能适应现代传动系统的发展要求。数控铣齿机的出现为螺旋锥齿轮加工注入了新的活力。数控机床结构简单，刚性良好，加工效率高，质量稳定。四轴联动数控铣齿机是目前在我国企业运用较多的数控机床。由于缺少理论支持，该机床只能用来加工弧齿锥齿轮。为解决这一问题，本文系统性的研究了HFM切齿加工原理，主要研究内容如下：
　　1.以局部综合法为理论基础，编写了 HFM切齿加工计算程序。建立了大轮切齿坐标系，基于坐标变换，求得大轮齿面在参考点的主曲率和主方向；建立了啮合坐标系，基于局部综合法，求出了小轮齿面计算点的主曲率和主方向；建立了小轮切齿坐标系，基于曲面线接触，求得了小轮切齿加工参数。
　　2.编写了大轮成形法，小轮变性法的TCA程序和计算齿面偏差的程序。将加工计算程序和TCA结合起来能够有效优化加工参数。利用TCA程序和齿面偏差程序分析了二阶变性系数，三阶变性系数对齿轮啮合性能的影响。
　　3.建立了理论计算坐标系和四轴联动数控铣齿机机床坐标系之间的转换关系，确定了对刀位置、切齿加工开始和结束的位置，结合工件坐标系，最终给出了加工时各轴的显性表达式。
　　4.编写四轴联动数控铣齿机变性法加工准双曲面齿轮的数控加工程序。用小轮齿数6，大轮齿数41的齿轮副进行了切齿实验。数控机床加工准双曲面齿轮的实质是用插补运动来拟合变性运动多项式，插补的精度至关重要，本次试验采用的步长为0.25°，经滚检，接触区良好，验证了在四轴联动的数控铣齿机上加工准双曲面齿轮的可行性。

目录

第1章 绪论

1.1研究的背景和意义

1.2螺旋锥齿轮设计国内外研究现状

1.3螺旋锥齿轮加工国内外研究现状

1.4齿面检测技术国内外发展现状

1.5论文的主要研究内容

第2章 HFM加工参数设计

2.1局部综合法简介

2.2大轮加工参数的确定

2.3数学模型

2.4大轮齿面方程

2.5指定计算点

2.6计算点的主曲率和主方向

2.7小轮加工参数求解

2.8变性多项式的基本形式

2.9本章小结

第3章 齿面啮合分析

3.1 TCA和V/H检验

3.2算例分析

3.3本章小节

第4章 数控铣齿机铣齿原理

4.1机床数学模型

4.2 数控各轴运动表达式求解

4.3本章小结

第5章 切齿试验

5.1实验装置简介

5.2加工参数

5.3数控加工程序的编制

5.4切齿实验

5.5本章小结

第6章 总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果