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、重型機械設(shè)備中傳遞相交軸運動和動力的關(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Klingelnberg公司所擁有，而我國在該領(lǐng)域的研究尚處于起步階段。為了提高我國擺線齒錐齒輪數(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(xiàn)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(shè)定相嚙合齒面在參考點處接觸橢圓的長軸長度，根據(jù)齒面參考點的曲率參數(shù)，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(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?；贙N3028、KN3030標(biāo)準(zhǔn)和改進后的切齒算法，開發(fā)了計算機輔助設(shè)計軟件，并通過實例對軟件的計算結(jié)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(shù)的計算方法。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(diào)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(diào)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(diào)整參數(shù)對齒形的影響規(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)測量數(shù)據(jù)，可得到修正切齒加工誤差或補償熱處理變形的機床調(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)控機床與機械式機床運動變換的原理以及H1600K型數(shù)控機床的數(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，進而實現(xiàn)擺線齒錐齒輪的數(shù)控加工。
　　 5、基于H1600K型數(shù)控擺線齒錐齒輪銑齒機，提出了在機測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。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(shù)據(jù)的處理方法。