滾齒加工切削力分析及切削參數(shù)優(yōu)化.pdf

1、制造業(yè)的快速發(fā)展使人們的生活水平不斷提高，而人們對(duì)產(chǎn)品的多樣性、個(gè)性化需求又刺激制造業(yè)不斷革新技術(shù)，創(chuàng)造新產(chǎn)品。齒輪作為制造業(yè)中基礎(chǔ)的傳動(dòng)零件之一，需求量日益增大，精度及性能要求也不斷提高。滾齒切削是齒輪加工的主要方式之一，在滿(mǎn)足產(chǎn)品需求的基礎(chǔ)上生產(chǎn)效率更高。由于滾齒過(guò)程為復(fù)雜的多刃斷續(xù)切削過(guò)程，過(guò)程復(fù)雜性決定了需要尋求更加有效的方法對(duì)其切削加工機(jī)理進(jìn)行分析，以了解滾齒切削參數(shù)對(duì)切削力、切削溫度以及刀具磨損的影響規(guī)律，進(jìn)而為滾齒技術(shù)的發(fā)

2、展奠定基礎(chǔ)，使傳統(tǒng)的滾齒切削方式向著更為節(jié)能、高效的方向發(fā)展。
　　本文基于滾齒過(guò)程中滾刀和工件的幾何運(yùn)動(dòng)關(guān)系，以SolidWorks軟件為平臺(tái)，構(gòu)建滾齒加工幾何仿真模型，模擬滾齒切削過(guò)程，從而為建立有限元仿真的三維模型、計(jì)算分析滾齒過(guò)程中的切削力奠定基礎(chǔ)。利用遺傳算法對(duì)滾齒切削參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，降低生產(chǎn)成本，提高加工效率，減少由于試切造成的資源浪費(fèi)，將企業(yè)效益最大化。本文的主要研究工作如下:
　　首先，運(yùn)用滾齒運(yùn)動(dòng)關(guān)系數(shù)學(xué)模型

3、，分析滾刀刀齒獲得的切屑的形狀和大小。利用加工過(guò)程中滾刀和工件的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，分別建立二維滾齒狀態(tài)和三維滾齒狀態(tài)下的數(shù)學(xué)模型，使用MATLAB求解滾刀刀齒在二維和三維狀態(tài)下運(yùn)動(dòng)軌跡上的坐標(biāo)點(diǎn)，分析滾刀刀齒每齒切削面積;把KYTool作為SolidWorks插件，使用C+語(yǔ)言對(duì)SolidWorks進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，使其可以按照指令利用刀齒空間坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行幾何過(guò)程仿真，研究滾刀刀齒的每齒切削體積，分析刀齒切削刃的切削狀態(tài);同時(shí)利用SolidWorks

4、二次開(kāi)發(fā)法提取三維切屑模型表面上點(diǎn)的坐標(biāo)，并驗(yàn)證提取結(jié)果的有效性。
　　其次，利用SolidWorks幾何仿真得到的工件模型和切屑模型，分別運(yùn)用解析法和有限元法計(jì)算滾齒切削力。前者通過(guò)提取切屑三維模型表面上點(diǎn)的空間坐標(biāo)，利用切屑形狀，以微元法計(jì)算切削力;后者將工件三維模型導(dǎo)入ABAQUS中進(jìn)行滾齒仿真，計(jì)算滾齒切削力，并將二者的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，驗(yàn)證計(jì)算結(jié)果的正確性。采用有限元仿真分析了滾齒過(guò)程中滾齒切削參數(shù)對(duì)切削力的影響，為切削

5、參數(shù)的選取提供理論依據(jù)。
　　最后，對(duì)滾齒過(guò)程中的切削參數(shù)和切削功率進(jìn)行研究。設(shè)計(jì)了滾齒切削實(shí)驗(yàn)測(cè)量滾齒切削功率，將實(shí)驗(yàn)得到的平均切削功率與解析計(jì)算得到的平均切削功率進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證計(jì)算結(jié)果的正確性;利用遺傳算法對(duì)滾齒切削參數(shù)進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化，使?jié)L齒達(dá)到單件加工成本最低，加工時(shí)間最短的目的。
　　本研究為進(jìn)一步掌握滾齒切削機(jī)理提供技術(shù)支持，為新的滾齒加工方式—高速干式滾齒指出了新的研究方法，可以方便、快捷的為滾齒有限元仿真提供精