無理論刃形誤差剮齒刀設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)研究.pdf

1、剮齒是先進(jìn)的齒輪制造技術(shù),具有廣闊的應(yīng)用前景。剮齒刀的設(shè)計(jì)與制造理論是推動該技術(shù)發(fā)展的最重要因素。前期基于插齒刀設(shè)計(jì)理論設(shè)計(jì)的剮齒刀存在理論刃形誤差,并且,在加工中,工件與刀具之間極易發(fā)生干涉,嚴(yán)重地影響齒輪加工精度。為了解決上述問題,本文提出一套無理論刃形誤差剮齒刀設(shè)計(jì)與制造方法,主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新性工作如下:
　　(1)依據(jù)剮齒的探索性研究成果,給出剮齒概念和剮齒原理。據(jù)此,分析剮齒中齒面的形成過程,建立齒面的數(shù)學(xué)模型,提出適

2、合剮齒技術(shù)的刀具設(shè)計(jì)要求。
　　(2)根據(jù)剮齒刀的設(shè)計(jì)要求,提出一種無理論刃形誤差剮齒刀的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。采用球面、圓錐面、L-C曲面分別作為剮齒刀的前刀面、頂后刀面、主后刀面。與基于插齒刀設(shè)計(jì)理論設(shè)計(jì)的剮齒刀進(jìn)行比較,所提出的刀具結(jié)構(gòu)不僅無理論刃形誤差,而且具有較大的切削后角,可以有效地避免剮齒中的干涉。
　　(3)提出一種刀具參數(shù)和加工參數(shù)優(yōu)化方法。以避免干涉、滿足齒輪精度要求為目標(biāo),建立上述參數(shù)優(yōu)化模型。基于該模型,采用

3、正交實(shí)驗(yàn)手段進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化。計(jì)算實(shí)例表明,采用該方法能夠快速地獲得適合剮齒加工的參數(shù)組合。
　　(4)分析主后刀面的幾何特點(diǎn),提出一種主后刀面的磨削方法。以磨削點(diǎn)處的切平面、法向量和砂輪磨削面的切平面、法向量分別重合為準(zhǔn)則,建立主后刀面的磨削模型,用以實(shí)現(xiàn)磨削點(diǎn)軌跡規(guī)劃以及干涉的檢查與規(guī)避。以一剮齒刀的主后刀面磨削為例,采用該方法進(jìn)行加工,獲得的曲面誤差最大值為0.0095 mm、粗糙度為Ra0.3。該結(jié)果滿足主后刀面誤差小于0.0

4、1 mm、表面粗糙度Ra0.4的精度要求,表明所提出的主后刀面磨削方法是有效的。
　　(5)以一個典型工件的剮齒加工為例,驗(yàn)證本文提出的無理論刃形誤差剮齒刀設(shè)計(jì)與制造方法的有效性,同時(shí),提出適合剮齒技術(shù)的同步運(yùn)動控制方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,加工獲得的齒輪綜合精度達(dá)GB/T6級,完全滿足齒輪GB/T7級的精度要求,并且兩次刃磨后的加工結(jié)果均滿足齒輪GB/T7級的精度要求。該結(jié)果證明本文提出的剮齒刀設(shè)計(jì)方法、刀具參數(shù)和加工參數(shù)優(yōu)化方法、主