等前角剐齿刀设计方法

摘要

剐齿是一种高效高精度的齿轮加工技术，剐齿刀的设计理论与方法是推动该技术发展的核心要素之一。目前，剐齿加工在生产过程中存在左右齿面加工精度不一致，工件表面质量差的问题。针对此问题，本文基于曲面共轭原理，根据切削前角一致性原则，提出了一种等前角剐齿刀的设计计算方法。但目前剐齿刀具的设计精度和合理公差尚无明确标准，给刀具设计方法的验证过程带来了困难，因此本文利用数控加工仿真技术建立剐齿切削模型，通过剐齿刀切削仿真实验验证刀具设计计算方法的正确性。
　　本文首先根据待加工工件齿面的几何特征和剐齿加工的运动关系，基于曲面共轭原理，求取工件齿面共轭面的数学模型；选择球面作为初始前刀面，建立其数学模型，以无理论刃形误差为目标，采用齿面共轭面与初始前刀面的交线作为切削刃。根据切削前角一致性原则对初始前刀面进行再设计，沿切削刃构造具有相等切削前角的前刀面。通过模拟剐齿刀刃磨工艺，求取若干次刃磨后得到的一系列无理论刃形误差的主切削刃，通过依次拟合这些主切削刃来构造后刀面，最终获得完整的具有相等切削前角的剐齿刀具，并通过计算实例验证该设计计算方法的可行性和有效性。在以上研究的基础上，针对目前在验证剐齿刀设计方法正确性的过程中存在困难的现状，利用VERICUT数控加工仿真技术，建立剐齿加工仿真模型，主要包括剐齿机床模型建立、刀具模型建立等，通过剐齿刀切削几何仿真过程和对仿真结果的测量分析来验证剐齿刀设计计算方法的正确性。最后，开发了等前角剐齿刀设计系统。
　　本文提出的设计方法改进并完善了目前剐齿刀设计理论，从根本上解决了剐齿刀两侧主切削刃前角不一致的问题，设计得到的剐齿刀有较强的规避干涉的能力；利用数控仿真技术建立的剐齿切削模型，实现了剐齿加工全过程的几何仿真，该模型具备验证剐齿刀设计方法的能力。

目录

声明

字母注释表

第一章 绪 论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究内容

第二章 剐齿刀主切削刃设计计算

2.1 概述

2.2 主切削刃设计原理

2.3 工件齿面建模

2.4 相对运动速度计算

2.5 共轭面求取

2.6 初始前刀面建模

2.7 主切削刃计算

2.8 本章小结

第三章 等前角剐齿刀设计计算

3.1 概述

3.2 等前角剐齿刀设计原理

3.3 前刀面设计

3.4 后刀面设计

3.5 切削角度计算

3.6 设计计算实例

3.7 本章小结

第四章 等前角剐齿刀加工仿真

4.1 概述

4.2 仿真模型的建立

4.3 切削仿真

4.4 仿真结果分析

4.5 本章小结

第五章 剐齿刀设计系统开发

5.1 概述

5.2 系统功能结构设计

5.3 人机界面设计

5.4 系统关键功能实现

5.5 设计计算实例

5.6 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 全文结论

6.2 本文创造性工作

6.3 工作展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢