擺線齒錐齒輪數(shù)控加工裝備及其數(shù)字化制造關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、擺線齒錐齒輪是大型、重型機(jī)械設(shè)備中傳遞相交軸運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的關(guān)鍵零件。目前，擺線齒錐齒輪的數(shù)控加工裝備及其數(shù)字化制造技術(shù)仍為德國(guó)Klingelnberg公司所擁有，而我國(guó)在該領(lǐng)域的研究尚處于起步階段。為了提高我國(guó)擺線齒錐齒輪數(shù)控加工裝備的自主創(chuàng)新能力以及擺線齒錐齒輪的數(shù)字化制造水平，本文對(duì)擺線齒錐齒輪的數(shù)控加工裝備及其數(shù)字化制造關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，主要研究成果如下：
　　 1、基于螺旋錐齒輪傳動(dòng)的嚙合理論，對(duì)現(xiàn)有擺線齒錐齒輪切齒算法

2、的不足之處進(jìn)行了改進(jìn)。通過(guò)設(shè)定相嚙合齒面在參考點(diǎn)處接觸橢圓的長(zhǎng)軸長(zhǎng)度，根據(jù)齒面參考點(diǎn)的曲率參數(shù)，運(yùn)用迭代算法確定了外刀盤修正齒長(zhǎng)曲率時(shí)的偏距EXB。通過(guò)控制外刀盤回轉(zhuǎn)中心的偏距EXF保證了輪齒的齒厚，避免了現(xiàn)有算法產(chǎn)生的螺旋角偏差和曲率偏差。基于KN3028、KN3030標(biāo)準(zhǔn)和改進(jìn)后的切齒算法，開發(fā)了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件，并通過(guò)實(shí)例對(duì)軟件的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　 2、基于齒輪嚙合理論，建立了擺線齒錐齒輪的齒面方程以及齒面曲率參

3、數(shù)的計(jì)算方法。根據(jù)大、小輪的齒面方程及齒面的曲率參數(shù)，建立了擺線齒錐齒輪齒面接觸分析的方法，不僅可以分析齒輪副在理論安裝位置時(shí)的接觸情況，還可以得到齒輪副在齒面大端、中點(diǎn)、小端嚙合時(shí)的接觸區(qū)、傳動(dòng)誤差曲線以及V、H調(diào)整量。通過(guò)實(shí)際的切齒加工實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了切齒算法和齒面接觸分析方法的正確性。
　　 3、基于擺線齒錐齒輪的齒面方程，給出了齒面各離散點(diǎn)在機(jī)床調(diào)整位置以及在展成加工位置時(shí)的徑矢和法矢的計(jì)算公式，并提出了一種精確計(jì)算展成起始

4、和展成終止搖臺(tái)角的算法。此外，建立了一種齒形分析的方法，并分析了各種機(jī)床調(diào)整參數(shù)對(duì)齒形的影響規(guī)律及影響程度。在此基礎(chǔ)上，建立了一種修正齒形誤差的方法，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，可得到修正切齒加工誤差或補(bǔ)償熱處理變形的機(jī)床調(diào)整參數(shù)修正量。
　　 4、基于擺線齒錐齒輪的數(shù)控加工原理，提出了一種新的刀具主軸結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)外刀盤軸線偏距的調(diào)整以及外刀盤軸線偏置方向角的連續(xù)調(diào)整?；跀?shù)控機(jī)床與機(jī)械式機(jī)床運(yùn)動(dòng)變換的原理以及H1600K型數(shù)控機(jī)床的數(shù)控加工

5、坐標(biāo)系，建立了擺線齒錐齒輪數(shù)控加工的數(shù)學(xué)模型。利用該數(shù)學(xué)模型以及數(shù)控系統(tǒng)的“電子齒輪”功能，可生成數(shù)控加工的程序代碼，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)擺線齒錐齒輪的數(shù)控加工。
　　 5、基于H1600K型數(shù)控?cái)[線齒錐齒輪銑齒機(jī)，提出了在機(jī)測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。針對(duì)CMM和齒輪測(cè)量中心測(cè)量小輪時(shí)存在的問(wèn)題，提出了基于展成原理的齒形誤差在機(jī)測(cè)量方法，可利用小直徑測(cè)球的直測(cè)針無(wú)干涉地完成齒面的測(cè)量。給出了齒形誤差和齒輪分度精度的在機(jī)測(cè)量過(guò)程以及測(cè)量數(shù)據(jù)的處理方法。