复杂齿面的通用五轴数控机床加工技术研究

摘要

五轴联动数控加工在复杂曲面的零件加工中具有不可替代的优势。本文将数控加工复杂曲面的方法与齿轮齿面加工相结合,提出了采用通用五轴联动机床结构,代替传统齿面加工专用机床的构想,简化了齿轮加工机床的结构,为复杂齿面的半精加工以及精加工提供了新的方法。并以常用的螺旋锥齿轮淬硬热处理后产生的微观几何变形为例,进行相关的消除齿廓形偏差的研究。
　　 本文首先探讨了采用柱状刀具进行齿面侧刃加工时的刀位计算,分析了标准直齿齿轮副传动的啮合接触区计算方法。为了提高刀具耐用度,在刀位计算时,将切触点在刀具上的位置实现随齿面轮廓动态变化,并把刀具底刃与相邻齿廓的最小安全距离作为约束条件,得到了刀位点计算的解析解。采用UG/NX二次开发的方法,使用C语言在Visual Studio2005集成环境中进行开发刀轨udop函数的编译,将刀位点的解析解进行编译生成dll文件,并将开发的编译文件嵌入到UG/CAM加工环境中,可得到编程开发的沿轴向产生比例移动动态切触点刀轨,与UG本身CAM模块生成的刀轨相比,具有更好的灵活性。
　　 在刀位编程计算的基础上,探讨了加工齿轮时五轴联动机床的的结构形式选择。论述了双摆头、双转台等机床结构形式,并对这些机床结构加工零件的适用范围和优缺点进行了分析,确定出本文采用双转台结构机床较为合适。
　　 采用UG/Open API的编程方法,生成了加工齿面轮廓的试切刀轨。在选定的型号机床结构基础上,实现了UG/Post后处理器的配置及用于实际加工G代码的自动生成。并采用Vericut加工仿真软件,对生成的G代码进行了仿真几何验证。仿真结果表明,本文提出的加工刀轨生成方法,以及配置的机床结构,能够实现复杂齿面的数控加工。