通用五轴加工中心加工直齿锥齿轮的端面滚切法研究

摘要

直齿锥齿轮通常用于相交轴之间的运动传动，广泛应用于汽车、拖拉机、发动机、农业机械、工程机械、印刷机械等行业，其需求量非常之大。
　　2010年德国克林根贝格(Klingelnberg)公司根据“滚动圆半径为内摆线基圆半径的一半时，其轨迹退化为直线”这一理论，在六轴数控专用铣齿机上采用端面滚切法加工出了直齿锥齿轮，该方法为连续分度、双齿面切削，直齿锥齿轮的加工效率、加工精度，齿面接触性能都比采用传统加工方法加工的直齿锥齿轮优良。但是，因为六轴专用铣齿机的成本高，以及所配套的六轴专用齿轮数控系统不具备功能扩展等问题，不适宜大范围推广。为此，本文提出在通用五轴加工中心和开放式数控系统的平台上采用端面滚切法加工直齿锥齿轮，主要进行的研究工作如下：
　　1.根据六轴数控专用铣齿机采用端面滚切法加工奥林康(Oerlikon)齿制的延伸外摆线锥齿轮的数学推导方法，结合“在内摆线运动中，当滚动圆的半径为基圆半径的1/2时，内摆线变为直线”这一数学理论，推导了通用五轴加工中心加工直齿锥齿轮的端面滚切法加工数学模型。
　　2.研究通用五轴加工中心采用端面滚切法加工直齿锥齿轮的加工工艺和运动控制要求，结合所推导的直齿锥齿轮端面滚切法加工数学模型，在开放式数控系统平台上开发直齿锥齿轮数控加工系统模块。该系统模块可以自动生成端面滚切法加工直齿锥齿轮所需的NC程序，同时嵌入了电子齿轮箱功能，以满足端面滚切法加工直齿锥齿轮时，刀盘轴和工件轴在任意时刻必须按定传动比同步运动的要求。
　　3.通过对直齿锥齿轮齿距偏差和齿面误差的研究，开发了直齿锥齿轮在机测量数控系统模块。该系统模块可以规划测点路径，自动生成齿轮测量 NC程序，并根据误差评定方法生成直齿锥齿轮质量误差报告。
　　4.通过仿真和加工实例计算，验证了通用五轴加工中心采用端面滚切法加工直齿锥齿轮的数学模型的准确性，以及验证了直齿锥齿轮数控加工系统模块、在机测量数控系统模块的可行性。

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字母注释表

第一章 绪论

1.1研究背景与意义

1.2国内外直齿锥齿轮加工技术的现状与发展

1.3本文主要内容

第二章 直齿锥齿轮端面滚切法加工数学模型

2.1 直齿锥齿轮端面滚切法加工原理

2.2 通用五轴加工中心加工直齿锥齿轮的端面滚切法数学模型

2.3 本章小节

第三章 直齿锥齿轮数控加工系统模块开发

3.1基于PC的开放式数控系统

3.2直齿锥齿轮加工参数计算

3.3直齿锥齿轮数控加工系统模块开发

3.4本章小结

第四章 直齿锥齿轮在机测量系统模块开发

4.1引言

4.2直齿锥齿轮齿距偏差的在机测量

4.3直齿锥齿轮齿面误差的在机测量

4.4直齿锥齿轮在机测量系统模块开发

4.5在机测量系统仿真验证

4.6本章小结

第五章 加工计算实例与仿真验证

5.1直齿锥齿轮齿坯参数计算

5.2刀盘参数计算

5.3假想平面产形齿轮参数计算

5.4机械式摇台齿轮加工机床机械调整参数

5.5通用五轴加工中心机械参数

5.6加工参数计算

5.7 NC程序生成

5.8 仿真验证

5.9 本章小结

第六章 结论与展望

6.1结论

6.2 课题研究展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

附录

致谢