第一章引言

平面二次包絡環(huán)面蝸桿傳動是我國具有自主知識產(chǎn)權的優(yōu)良傳動形式,相較于傳統(tǒng)圓柱蝸桿傳動具有更高的傳動效率,更大的承載能力。但這種傳動恃殊的結構特點也造成了設計和加工的復雜性,尤其是加工對應蝸輪的環(huán)面蝸輪滾刀的結構更加復雜,加工難度更大。環(huán)面蝸桿的產(chǎn)形原理使得其對應的滾刀的每一個刀齒都具有不同的刃口線形狀,難像普通圓柱滾刀那樣使用計算好截面形狀的砂輪統(tǒng)一對所有的巧進行伊磨。目前,實際加工生產(chǎn)中仍使用人工伊磨的方式對滾刀的后角面進行加工,加工塘度難保證甚至可以說很粗趟且加工效率很低。送樣加工出來的滾刀也難以保證其所加工的蝸輪的精度與質量。為了解決這一實際問題,進行了環(huán)面蝸輪滾刀的自動化鏟磨技術的研究。本文針對整個環(huán)面蝸桿傳動加工系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié),對環(huán)面蝸輪滾刀的鏟磨技術展開研究,提供滾刀后角面伊磨的高效自動化處理方法,利用多軸聯(lián)動數(shù)控技術完成對滾刀刃帶寬度和后角面角度精確控制。此項數(shù)控自動薩磨技術研究可減少工件的裝夾定位次數(shù)、縮短整個加工工藝流程,提高生產(chǎn)效率,進而有利于取得更高的的經(jīng)濟效益。滾刀加工精度和效率的提高也有助于整個傳動系統(tǒng)加工精度的提高,可以帶來傳動產(chǎn)品更好的使用品質和更長服務壽命,利于為整體工業(yè)水平的進步提供貢獻。當前,環(huán)面蝸輪滾刀的加工還沒有形成統(tǒng)一的制造標準,該技術的研究有利于在理論和應用上推動環(huán)面蝸輪滾刀設計和制造的標準化過程。該研究的本質是對復雜空間曲線曲面的加工的研究,其理論方法有助于對其他復雜刀具加工的研究提供參考。

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第二章環(huán)面蝸輪滾刀的結構特征分析

2.1滾刀刀齒螺旋面的數(shù)學模型

環(huán)面蝸輪滾刀可采用整體式、鑲片式和鑲齒式三種主要方式加工。當?shù)扼w體積比較大時,為了節(jié)省刀具材料,一般便會使用鑲片式或鑲齒式滾刀,僅在參與切削的刀齒部分使用離速鋼等貴重金屬材料,刀身使用優(yōu)質結構鋼,在很大程度上節(jié)約成本。為了提高加工的精度,選用的刀齒排數(shù)化較密時,也會采話鑲片式或鑲齒式加工,解決鏟磨比較函難的問題,比如砂輪磨某刀齒時與相鄰刀齒發(fā)生干涉。但相片和鑲齒式的工藝流程較復雜,延長了加工周期。滾刀的刀體主要依據(jù)滾刀的大小,分為兩種形式,套裝式滾刀和帶錐柄的一體式滾刀。如果環(huán)面蝸輪滾刀的體積較小,喉部分度圓的直徑比較小,導致給刀桿留有的安裝空間及使得刀桿直徑太小,不能滿足足夠的剛性。這時滾刀刀體則需做成一體式的。

2.2、滾刀刀齒螺旋面上點的計算與螺旋面繪制

從原理上,環(huán)面蝸輪滾刀的齒面螺旋面就相當于理論上的蝸桿齒面螺旋面,用來作為包絡蝸輪的曲面,這樣滾刀切削蝸輪的過程便屬于第二次曲面包絡。在實際的應用中,為了提高螺旋副整體傳動性能,減少加工誤差和變形的影晌,環(huán)面蝸桿齒面經(jīng)常需要進行修形處理,如入口處和出口處的倒坡修緣。但是環(huán)面蝸輪滾刀的環(huán)面加工不需要進行這些處理,完全按照理論設計來加工制造就可以了。

第三章平面二次包絡環(huán)面蝸輪滾刀后角面數(shù)控磨削理論研究.......26

3.1環(huán)面蝸輪滾刀側后角面數(shù)控加工的基本原理方法.......26
3.2滾刀刀齒幾何特征的數(shù)學建模.......27
第四章平面二次包絡環(huán)面蝸輪滾刀后角面數(shù)控磨削仿真.......45
4.1基于VERICUT的數(shù)控仿真磨削加工平臺的建立.......45
4.2平面二次包絡環(huán)面蝸輪滾刀刀齒側后角面數(shù)控仿真磨削加工.......52
第五章獻后角面數(shù)控磨削加工誤差分析.......63
5.1實際加工過程中可能導致加工誤差產(chǎn)生的因素.......63
5.2后角面加工誤差試驗與分析.......68

第六章滾刀后角面數(shù)控磨削實驗研究

6.1工藝規(guī)劃

將磨頭轉角(B軸)轉角調整為0°,且前爾也已經(jīng)將砂輪傾角調整為0，，手工操作機床令砂輪磨削平面剛好貼合滾刀刀體端面(快要貼近時,手動轉動砂輪磨頭,當砂輪與端面剛好發(fā)生輕微摩擦時即可),如圖6-3所示。記錄此時機床數(shù)控系統(tǒng)顯示的系統(tǒng)Z坐標值，此值減去所對滾刀端面到滾刀中私點的距離即為基圓圓私相對于機床原點的Z坐標。機床C軸在X軸方向上距離機床原點的距離為固定距離,化蝸桿副中心距加上(當C軸位于X軸正向)或減去(當C軸位于X軸負向)此值所得即為基圓圓私相對于機床原點的X絕對坐標值。仍然保持B軸轉角為零,使砂輪外緣與滾刀刀體臺肩或軸承擋位相接觸,當剛好接觸上時記錄數(shù)控系統(tǒng)顯示的X坐標值,由此X坐標值減去臺肩或軸承擋位半徑加上(當C軸位于X軸正向)或減去(當C軸位于X軸負向)機床C軸在X軸方向上化離機床原點的距離即為中間平面內砂輪外緣到磨頭中私的距離。

6.2安裝及加工誤差補償

根據(jù)計算得到的伊磨參數(shù)數(shù)據(jù)相應的轉換為軸的運動坐標,編寫NC程序,文件后綴名需要改為對于EZMotion系統(tǒng)可識別的.PRG格式,將程序考入CF卡中,由CF卡裝入PCMCIA托槽,插入數(shù)控系統(tǒng)中進行程序的讀取和復制。數(shù)控仿真加工過程中可最終伊磨數(shù)據(jù)直接加工,但實際加工需要考慮進給量,進給量太大可能會引起砂輪或刀具損壞。本實驗中進給控制是通過逐漸增大后角實現(xiàn)的,先進行小角度后角的伊磨,再逐步增大后角角度,直至達到設計的后角角度。在剛開始薩磨時,先手動操作機床,將B,C,Z軸的坐標調整至與加工程序第一點的數(shù)據(jù)相同,在手動緩慢調整磨頭X坐標,直至達到第一點的X坐標值,如圖6-8由此確定不會發(fā)生砂輪與滾刀的碰撞,驗證程序無明顯錯誤出現(xiàn),再開動機床自動磨削。圖6-9為采用此后角面數(shù)控加工理論方法實際加工得到的刀齒后角面。圖6-10為其中一個齒的細節(jié)圖,圖中的刃帶寬度非常的均勻。圍為另刀齒另外一側的伊磨結果。由于刃帶很窄,砂輪位置與理論計算位置輕微的偏移便會干涉掉理論刃帶寬度。圖6-11為砂輪使用一段時間后未修證磨削平面得到的刃帶,可看到刃帶線變得不齊。圖6-12為砂輪磨削平面修整后磨削出的刃帶,刃帶線便很整齊了。

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第七章結論與建議

分析了引起后角面加工過程中造成刃帶寬度與后角角度兩參數(shù)誤差的因素及其影響規(guī)律,及雖然引入加工誤差但并不影響這兩項參數(shù)的誤差因素。對基圓圓心定位時產(chǎn)生的徑向沿X軸方向的定位誤差,滾刀前刀面相位角定位誤差,砂輪傾角誤差云項因素設計了誤差試驗,分析其對刃帶寬度和后角角度影響的影響規(guī)律。利用誤差試驗測得的數(shù)據(jù)繪制分析圖形,總結了各因素對后角面加工誤差的影響規(guī)律特性。本研究的工業(yè)化將帶來很好的總體經(jīng)濟效益,但技術的實際應用仍然需要在一些細微處進行細致的研究。在此,提出幾個研究方向,供相關研究人員或后續(xù)研究參考:(1)實際加工處的滾刀尚未進行蝸輪的滾切加工驗證。2)隨著后角面角度的增大,砂輪極有可能在磨削當前齒的后角面時,與后面的齒干涉,后角角度與刀齒排數(shù)以及砂輪半徑的相互影響關系的給出對于整個后角面磨削系統(tǒng)的自動化有很大幫助。目前只能在仿真系統(tǒng)中先驗證一遍,如果沒間題在實際加工。如果完全無法避免干涉時,則只能采用鑲片、鑲齒式滾刀的加工方法。(3)實際加工出的滾刀刃帶和后角面無法檢測。目前還沒有現(xiàn)成的滾刀刃帶和后角的檢測測試工具和方法,這些工具和方法的出現(xiàn)有利于對本方法進行更詳細的驗證和發(fā)現(xiàn)實際加工過程中出現(xiàn)的新問題。

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參考文獻（略）

本文編號：169295