擺線齒錐齒輪數控加工裝備及其數字化制造關鍵技術的研究.pdf

1、擺線齒錐齒輪是大型、重型機械設備中傳遞相交軸運動和動力的關鍵零件。目前，擺線齒錐齒輪的數控加工裝備及其數字化制造技術仍為德國Klingelnberg公司所擁有，而我國在該領域的研究尚處于起步階段。為了提高我國擺線齒錐齒輪數控加工裝備的自主創(chuàng)新能力以及擺線齒錐齒輪的數字化制造水平，本文對擺線齒錐齒輪的數控加工裝備及其數字化制造關鍵技術進行了研究，主要研究成果如下：
　　 1、基于螺旋錐齒輪傳動的嚙合理論，對現有擺線齒錐齒輪切齒算法

2、的不足之處進行了改進。通過設定相嚙合齒面在參考點處接觸橢圓的長軸長度，根據齒面參考點的曲率參數，運用迭代算法確定了外刀盤修正齒長曲率時的偏距EXB。通過控制外刀盤回轉中心的偏距EXF保證了輪齒的齒厚，避免了現有算法產生的螺旋角偏差和曲率偏差?；贙N3028、KN3030標準和改進后的切齒算法，開發(fā)了計算機輔助設計軟件，并通過實例對軟件的計算結果進行了驗證。
　　 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、數的計算方法。根據大、小輪的齒面方程及齒面的曲率參數，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的接觸情況，還可以得到齒輪副在齒面大端、中點、小端嚙合時的接觸區(qū)、傳動誤差曲線以及V、H調整量。通過實際的切齒加工實驗，驗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在機床調整位置以及在展成加工位置時的徑矢和法矢的計算公式，并提出了一種精確計算展成起始

4、和展成終止搖臺角的算法。此外，建立了一種齒形分析的方法，并分析了各種機床調整參數對齒形的影響規(guī)律及影響程度。在此基礎上，建立了一種修正齒形誤差的方法，根據測量數據，可得到修正切齒加工誤差或補償熱處理變形的機床調整參數修正量。
　　 4、基于擺線齒錐齒輪的數控加工原理，提出了一種新的刀具主軸結構，可實現外刀盤軸線偏距的調整以及外刀盤軸線偏置方向角的連續(xù)調整?；跀悼貦C床與機械式機床運動變換的原理以及H1600K型數控機床的數控加工

5、坐標系，建立了擺線齒錐齒輪數控加工的數學模型。利用該數學模型以及數控系統(tǒng)的“電子齒輪”功能，可生成數控加工的程序代碼，進而實現擺線齒錐齒輪的數控加工。
　　 5、基于H1600K型數控擺線齒錐齒輪銑齒機，提出了在機測量系統(tǒng)的結構。針對CMM和齒輪測量中心測量小輪時存在的問題，提出了基于展成原理的齒形誤差在機測量方法，可利用小直徑測球的直測針無干涉地完成齒面的測量。給出了齒形誤差和齒輪分度精度的在機測量過程以及測量數據的處理方法。