弧齿锥齿轮多轴数控加工编程与仿真技术的研究

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弧齿锥齿轮铣齿机的国产数控系统二轴改造

（１）当切齿时应先对刀，摇台回转轴转到曰．位置，相应工件回转轴转到Ｂ，位置，此时为产形轮同＿丁件齿轮的
节点，为铣齿对刀位置。
（２）摇台同转轴回到铣齿的起始位置４点，对应工件回转轴同时转到起始Ａ，位置。（３）开始铣齿，摇台回转角度到Ｃ位置，工件回转角度到Ｃ，，完成第１个齿的滚切。（４）工作台后退分齿，摇台反向转动角度回到 ¨ ４。，图２展成运动简图
１铣齿机数控改造方案
１．１机床的展成运动
弧齿锥齿轮加工的展成运动由铣齿机摇台的摆动与工件轴的分齿运动组成。机械式铣齿机依靠齿轮传动链
中交换挂轮来实现不同的滚比和分齿运动。为了保留原机床的高刚性和稳定性，机械部分基本不变，只对传动链做局部改造。图１为机床改造结构简图，原来驱动摇台回转轴的普通电机改为交流伺服电机，从交流伺服电机到摇台中间的齿轮传动链不变。将摇台回转轴定义为轴。拆去挂轮到工件主轴部分的传动链，只保留与工件回转轴相联的蜗轮蜗杆传动，改为交流伺服电机驱动。将工作回转轴定义
０引言
弧齿锥齿轮加工原理和设备复杂Ｉ２，这类设备长期以来主要依靠进口。中国２０世纪８０年代进

弧齿锥齿轮中凹盘铣刀高效数控铣削及仿真

弧齿锥齿轮中凹盘铣刀高效数控铣削及仿真
李更更;邓效忠;魏冰阳;李天兴;杨建军
【期刊名称】《中国机械工程》
【年(卷),期】2012(023)021
【摘要】为了解决球头铣刀数控铣削弧齿锥齿轮时切削带宽小、效率低等问题,提出了基于中凹盘铣刀的弧齿锥齿轮五轴数控高效率铣削方法.在掌握弧齿锥齿轮几何构造的基础上,选用刀底带内凹的盘铣刀,先确定刀具侧倾角以避免齿槽底面的过切,再参考端铣刀加工自由曲面的理论确定刀具前倾角,以保证大的切削带宽.弧齿锥齿轮的数控铣削仿真验证了该高效铣削方法的可行性和正确性.
【总页数】5页(P2607-2611)
【作者】李更更;邓效忠;魏冰阳;李天兴;杨建军
【作者单位】西北工业大学,西安,710072;西北工业大学,西安,710072;河南科技大学,洛阳,471039;河南科技大学,洛阳,471039;西北工业大学,西安,710072;河南科技大学,洛阳,471039
【正文语种】中文
【中图分类】TH132;TP391
【相关文献】
1.一种新型盘铣刀--阶梯状分屑盘铣刀 [J], 庞勇
2.用标准盘铣刀加工非标准压力角的弧齿锥齿轮 [J], 杨有亮;刘建停
3.用于弧齿锥齿轮铣刀盘调整的非接触式测量方法 [J], 阎峥;王永强;于德敏;许增
朴
4.柔性螺旋立铣刀数控铣削表面形貌物理仿真模型 [J], 徐安平;张大卫;黄田;曲云霞
5.论弧齿锥齿轮铣刀盘尺寸 [J], 姜岩华
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法向圆弧锥齿轮数控加工研究

[7]胡敏强,莫岳平,金龙,等.系列超声波电机的研制及其应用.东南大学学报(自然科学版),2002,32(3):452~456[8]金龙,胡敏强,顾菊平,等.一种新型圆柱定子3自由度球形压电超声电机.东南大学学报(自然科学版),2002,32(4):620~623[9]李志荣.圆柱-球体多自由度超声电机及其控制技术的基础研究:[博士学位论文].南京:南京航空航天大学,2004[10]李志荣,黄卫清,赵淳生.圆柱)球体多自由度超声电机设计的若干问题.机械科学与技术,2004,23(2):157~160[11]孙合明.纵扭复合型超声电机的研究:[博士学位论文].南京:南京航空航天大学,2000(编辑苏卫国)作者简介:李志荣,男,1964年生。

苏州市职业大学机电工程系副教授、博士。

主要研究方向为机械振动、超声电机技术。

发表论文9篇。

赵淳生,男,1938年生。

南京航空航天大学超声电机研究中心教授、博士研究生导师。

黄卫清,男,1965年生。

南京航空航天大学超声电机研究中心副教授、博士。

法向圆弧锥齿轮数控加工研究段振云1,2赵绪平1付景顺1刘健21.沈阳工业大学,沈阳,1100232.大连理工大学,大连,116023摘要:研究了法向圆弧锥齿轮的数控加工原理与技术,设计了成形铣刀,给出了刀具与工件的接触条件以及刀具与工件之间的相对运动。

斜航式法向圆弧锥齿轮数控加工实验表明,该锥齿轮数控加工原理正确,工艺简单,且加工精度较高。

关键词:法向圆弧;螺旋锥齿轮;数控加工;齿轮传动中图分类号:T G61;T H132.421文章编号:1004-132Ⅹ(2005)17-1570-03Study on NC Machining of Normal Circular-arc Bevel GearsDuan Zhenyun1,2Zhao Xuping1Fu Jingshun1Liu Jian21.Shenyang Univer sity of Technolog y,Shenyang,1100232.Dalian Univer sity of Technolog y,Dalian,116023Abstract:The principles and NC m achining technolog y for norm al circular-arc spiral bevel g ears w ere studied,m illing cutter w as designed,and contacting conditio ns,relative m otion betw een w ork-piece and cutter w ere g iven.T he ex perimental results o f machining actual w o rkpiece prove that NC machining principles are corr ect,techno log y is sim ple,and the machining pr ecision is hig h.Key words:nor mal circular-arc;spiral bevel g ear;NC machining;gear transmission0引言平行轴传动条件下的圆弧齿轮传动[1]由前苏联学者诺维可夫于20世纪50年代发明,其齿廓面是以节圆柱上的螺旋线为准线、在准线法面内加上圆弧齿形形成的法向圆弧螺旋面,其根本特征为廓面沿圆弧齿形各点的法线共面,且相交于准线上一点。

弧齿锥齿轮的加工仿真研究

・・WW万方数据
《机械与电子》 EDDI （’）
以及产形轮的节锥角等。本文在较深入理解弧齿锥齿轮切齿原理的基础上，实现其整个加工过程的动态仿真，并为优化实际加工中的机床调整参数提供依据。
设 *& 是内刀尖顶点， * 是刀盘切削面上任意一点， ! % * 截面 !! % 与的夹角为 (& / $ #（ % 称 #% 为 * & ’ 点的相位角）， **& # +% ， * 点的法矢为 0，沿母线方 & ’ 向的单位矢量为 1。在坐标系 ! 中分别表示为： & ’ 0# （ )*+$&% +,（ , % $ #% ）， " $ )*+$&% )*+ （ , % $ #% ）， $ +,-$&% ） & ’ 1# （ +,-$&% +,（ , % $ #% ）， " $ +,-$&% )*+ （ , % $ #% ）， )*+$&% ） ’& !*& # （ +% )*+,% . -&% +,（ , % $ #% ），（ , % $ #% ）， &） +% +,-,% . -&% )*+ ’& !* # （ +% )*+,% . -&% +,（ , % $ #% ）， $ +% +,-$&% +,（ , % $ #% ）， +% +,-,% $ -&% )*+ （ , % $ #% ） . +% +,-$&% )*+ （ , % $ #% ）， $ +% )*+$&% ） ’& 从上可以看出，向量!* 其曲面参数为 +% 和 #% 。在加工过程中，摇台在转动，摇台角 ,% 在加工的每一瞬时都对应齿面上的每一条瞬时接触线，这些瞬 ’& 时接触线的集合就构成了大轮的齿面。所以，由 !* 确定的切削面就是一个不断运动着的曲面。由齿轮啮合原理可知，产形面与被加工齿面是共轭的。要实现其加工仿真，就必须弄清产形轮和被加工齿轮之间的相对运动。 ’& ’ & 令!% ! # 2% ，大轮在坐标系 ! 中一些基本向量表示为： ’ & &% # （ )*+" *% ， &， +,-" *% ） ’ & 2% # （ $ ’% )*+" *% ， $ )% ，

弧齿锥齿轮数控铣齿机刀轴箱的设计大学本科毕业论文

弧齿锥齿轮数控铣齿机刀轴箱的设计摘要弧齿锥齿轮以其良好的动态性能，在机械行业中占有相当重要的地位，在航空、航海、汽车和各种精密机床等行业应用广泛。

弧齿锥齿轮和准双曲面齿轮具有重迭系数大，承载能力高，传动平稳，噪音低，对安装误差敏感性低等优点，被广泛应用于飞机、车辆、机床和各种机械产品中。

而准双曲面齿轮普遍应用于汽车的驱动桥主减速传动。

因而弧齿锥齿轮和准双曲面齿轮的设计与制造在机械行业中占有相当重要的地位。

但是弧齿锥齿轮的设计加工相当复杂，而且当前拥有该技术的Gleason 公司等搞技术垄断，促使许多国家对该项技术进行研究和探讨，因而对弧齿锥齿轮传动的设计、制造和检测技术的研究一直是齿轮制造中非常活跃的领域。

尽管国内有多家企业研制开发了不同系列的弧齿锥齿轮数控加工机床，但是其控制系统都是采用SIEMENS、FANUC 等国外高档数控系统，使得国内在弧齿锥齿轮设计、加工等方面仍然受制于国外少数垄断企业，严重制约着我国制造业水平的提高。

本文通过对弧齿锥齿轮的齿面特征的研究，结合国内外可以了解的铣齿机的机构特征，通过对现有机床的钻研和齿面加工方法的探究，按照齿轮啮合的原理，完成了弧齿锥齿轮铣齿机刀轴箱部分的运动简化设计，以及对传统的数控弧齿锥齿轮铣齿机机构作出了一些改进。

关键词：弧齿锥齿轮,铣齿机,滚珠丝杠,刀轴箱THE DESIGN OF CUTTER SPINDLE CASE OF SPIRAL BEVEL GEARCNC MILLING MACHINE-TOOLABSTRACTBecause of the excellent dynamic performances, spiral bevel gears play a very important role in machinery industry, and are primarily applied to aviation, marine,automobile, precision machine tools and other projects. Spiral bevel and hypoid gears have many advantages in transmission as high contact ration and load capacity, smooth transmitting, lower sensitivity to errors of installation, low-noisy and so on; they are widely used in airplanes, automotivevehicles,machine tools and a lot of kinds of machines. Also hypoid gears are used in the trunk transmission of automobiles. As a result, the design and manufacturing of spiral bevel and hypoid gears occupy an important position in the machinery manufacturing area.The processing design of spiral bevel gears is comparatively complicated, and meanwhile, the owners of the technology, such as Gleason corporation, are engaged in a technological monopolization Therefore, many countries are prompted to the technology research and exploration, and the spiral bevel gear drive in the design, manufacture and testing technology has been very active inthe field of gear manufacturing. While domestic enterprises have developed several different series of spiral bevel gear NC Machines, the control kernel is the foreign NC systems, such as SIEMENS, FANUC and so on. It makes that the domestic spiral bevel gear design, manufacturing and other areas is still subject to few number of foreign monopolies, seriously hindering our manufacturing development.Combined with the home and abroad study of the spiral bevel gear tooth surface characteristics to milling machine can understand the mechanism characteristics. through the study of existing machine tools and the tooth surface processing methods to explore, in accordance with the principle of meshing gears, I completed to simplify the design part of the movemen of spiral bevel gear milling machine cutter axlet, as well as make some improvements of the traditional CNC spiral bevel gear milling machine body.KEY WORDS:spiral bevel gear，milling machine，ballscrew，cutter spindle case目录前言 (1)第1章绪论 (2)§1.1国内外的发展状况 (2)§1.1.1国内数控弧齿锥齿轮铣齿机发展现状 (2)§1.1.2国外数控弧齿锥齿轮铣齿机发展现状 (2)§1.2 研究的目的与意义 (3)§1.3 机械式与数控弧齿锥齿轮铣齿机加工原理 (4)§1.4弧齿锥齿轮的切齿方法 (5)§1.4.1成形法 (5)§1.4.2 展成法(滚切法) (7)第2章数控机床的总体结构 (8)§2.1各种铣齿机总体布局 (8)§2.1.1数控机床机械结构的组成 (9)§ 2.2机械结构要求 (10)第3章设计校核 (11)§3.1刀盘轴系的设计校核 (11)§3.2轴承的选择与校核： (14)§3.3 伺服电机选择 (17)§3.3.1 伺服电机选型依据 (17)§3.3.2 摇台伺服电机选择 (17)§3.3.3 刀盘轴伺服电机选择 (17)§3.4 丝杠 (18)§3.4.1 滑台丝杠的选择及校核 (18)§3.4.2 丝杠安装注意事项 (23)§3.4.3 滚珠丝杠使用的注意事项 (24)结论 (25)参考文献 (26)致谢 (28)前言弧齿锥齿轮因其良好的动态性能，在机械行业中占有相当重要的地位，但其设计制造技术从问世以来一直是制造业的难点和热点。

弧齿锥齿轮成形法数控加工仿真建模与实现技术

轮啮合原理推导刀具和被加工工件之间的位置关系，
系列关键点，将这些点进行光滑连接即得到欲求的齿面。用该方法建立锥齿轮模型无需借助其他三维建模软件，这就为开发独立的锥齿轮建模软件奠定了理论
基础。１ Βιβλιοθήκη 具模型数学建模建立如图１所示的坐标系，其中ｏ，，ｒ为刀ｙｚｘ具坐标系，ｙＺｏＸ，为工件坐标系，ｘＭＭＭ为机ＯＭｙＺ
床坐标系。
根据被加工齿轮的参数用相关数学软件编程计算齿面关键点参数，然后将获得的参数导入Ｃ／ＡＭ等三ＡＤｃ维软件构建刀具和工件的实体模型，再进行布尔运算得到齿形。而对于具体的齿形数据计算公式则没有推导。显然该方法难以开发独立的应用软件，因其必须借助于第三方建模软件才能得到螺旋锥齿轮实体模型。本文针对上述问题，于半滚切法加工的锥齿轮，基根据啮合原理和锥齿轮切齿原理，建立了推导弧齿锥齿轮齿廓曲面关键点的方程，提出了一种易于理解而又便于实现的弧齿锥齿轮建模方法。具体建模思路是：① 建立刀具内、外刀刃刀尖的圆弧方程； ②建立弧齿锥齿轮的前锥面和背锥面方程； ⑧建立刀顶平面在机床坐标系下的方程；④根据锥齿轮切齿原理，刀尖平面与被加工齿轮的根锥面是相切的，所以联立刀顶平面方程和弧齿锥齿轮的前锥面和背锥面方程会得到两段相交的圆弧；⑤将刀具内、外刀刃刀尖的方程和得到的两段圆弧方程联立求解即可得到根锥面上的齿形关键点；⑥对刀顶平面取步长去截取锥齿轮的前锥面和背锥面，就可得到齿形上的一

螺旋锥齿轮双重双面法多轴联动数控加工计算机仿真研究

螺旋锥齿轮双重双面法多轴联动数控加工计算机仿真研究收藏此信息推荐给好友2009-5-9 来源：机电商情网螺旋锥齿轮摘要：研究了双重双面法多轴联动数控加工螺旋锥齿轮的计算机仿真构建齿轮几何模型问题，在CATIA V5平台下使用VB6.0开发出加工仿真系统，系统能动态显示加工过程，能自动生成加工后的螺旋锥齿轮三维实体模型，取YH603螺旋锥齿轮数控铣齿机的具体结构和对应的机床参数与一对实际的加工齿轮参数，用开发的仿真系统进行了螺旋锥齿轮双重双面法加工仿真，仿真结果与实际加工出的齿轮吻合良好，为螺旋锥齿轮的虚拟加工的实现提供了一种方法。

螺旋锥齿轮主要用于相交或相错轴问的传动，具有传动平稳、噪声小、承载能力高等优点，是汽车、拖拉机、工程机械等机械产品中的关键零件。

现在研究螺旋锥齿轮的加工仿真大多是基于AutoCAD的二次开发，构建了AutoCAD环境下的三维实体模型，但由于AutoCAD 曲面功能不强大，很难构建复杂曲面零件。

主流CAE软件(如：ABAQUS、MSC、ANSYS)等很少开发针对AutoCAD进行数据交换的接口程序，只能通过数据转换文件(如：sat、stl 等)进行数据转换，容易产生数据丢失及破面现象等缺陷，给实体模型的齿面加工误差和有限元分析等带来了不便。

也有通过推导齿廓曲面方程的方法构建螺旋锥齿轮实体模型的研究。

但是对于螺旋锥齿轮的一些加工方法(如：变性法等)或加工时存在齿面参数修正调整时很难得到修正后的齿廓方程解析表达式，同时齿根过渡曲面部分也因刀具不同曲面方程变化很大，齿面和过渡曲面的连接也很困难，故该方法很难构建螺旋锥齿轮精确的三维实体模型，给螺旋锥齿轮的数字化设计与制造留下不利因素。

这两种研究都没有涉及到螺旋锥齿轮的具体的制造方法，现在也没见到基于CATIA V5的螺旋锥齿轮加工仿真的研究。

本文研究了螺旋锥齿轮的双重双面法的计算机仿真加工的实现过程，以CATIA V5为平台，二次开发了基于国产YH603螺旋锥齿轮数控铣齿机的双重双面法加工仿真系统，系统的开发方法具有通用性，可实现任意螺旋锥齿轮的加工仿真，为螺旋锥齿轮的各项分析提供了一个方便快捷的建模平台。

四轴联动加工中心弧齿锥齿轮展成加工的CAM研究

摘要弧齿锥齿轮结构的复杂性和独特性，给其设计与制造带来一定的困难。

我国传统弧齿锥齿轮加工方法主要是利用格里森机床。

而数控技术是弧齿锥齿轮加工的一个发展趋势。

本文将数控多轴联动加工与弧齿锥齿轮加工技术相结合，基于三维工程软件强大的造型功能及相关接口技术，利用VC++创建参数输入人机界面及软件数据传输通道，尝试开发基于四轴加工中心的弧齿锥齿轮数控加工方法。

所做工作包括：利用UG的建模功能生成铣刀盘：并创建刀具库；根据铣刀盘的结构、类型和被加工齿轮的特征建立数学模型，再根据假想平顶齿轮原理和展成加工方法，计算刀位轨迹并利用VC++实现刀位轨迹的参数化；进而在UG／CAM环境下模拟仿真：最后采用特殊的后处理技术，生成适合在四轴联动加工中心下加工弧齿锥齿轮的数控代码。

关键词：弧齿锥齿轮：加工中心：铣刀盘；展成加工Abstract1绪论1．1引言目前，弧齿锥齿轮(图1—1)广泛应用在各种高速重载的相交轴传动中，特别是航空、航海、汽车、飞机、工程机械车以及各种精密机床等行业。

它具有传动重合度大、承载能力高、传动效率高、传动平稳、噪声小等优点。

因此，弧齿锥齿轮的设计与制造在机械行业中占有相当重要的地位。

弧齿锥齿轮理论是由美国Gleason公司的科学家E．威尔德哈泊(E．wilhaber)、M．L．巴斯特尔(M．L“Baxter)等人提出。

后来瑞士的奥利康(Oerlikon)公司和德国的克林根贝格(Klingelnberg)公司也拥有了自己的弧齿锥齿轮技术，并各自制定了自己的标准，通常分别简称为“格”制、“奥”制和“克”制。

其中最瞩目的是格里森公司(G1eason)推出的弧齿锥齿轮。

其主要特点是：齿线为段圆弧，齿形较复杂，制造较难，承载能力高，运转平稳，噪声小，磨齿后可以用于高速转动。

它在Y225、Y2290等专用机床l二用多刃面铣刀加工而成，齿坯相对于旋转的刀具滚动而成一齿槽后，刀具退回并转到原始位置，同时齿坯分度。

基于四轴数控加工中心的螺旋锥齿轮加工仿真与试验

基于四轴数控加工中心的螺旋锥齿轮加工仿真与试验基于四轴数控加工中心的螺旋锥齿轮加工仿真与试验摘要：螺旋锥齿轮在机械传动系统中具有重要的作用，其加工难度较大。

本文基于四轴数控加工中心，通过建立加工仿真模型，并进行实验验证，对螺旋锥齿轮的加工过程进行研究。

关键词：四轴数控加工中心；螺旋锥齿轮；加工仿真；试验一、引言螺旋锥齿轮由于其具有平滑传动、高承载能力和较小的齿面接触应力等特点，在航空、船舶和汽车等领域得到广泛应用。

但由于其几何形状的特殊性，使得其加工难度较大，常规的加工方法往往难以满足其高精度、高效率和高稳定性的要求。

因此，通过仿真与试验手段研究螺旋锥齿轮的加工过程具有重要的理论和实际意义。

二、螺旋锥齿轮加工的挑战与现状螺旋锥齿轮的加工主要存在以下挑战：首先，螺旋锥齿轮的加工过程比较复杂，几何形状包括两个不同的曲面，加工难度较大。

其次，螺旋锥齿轮的加工精度要求较高，齿廓和齿面质量对传动性能有着重要影响。

再次，螺旋锥齿轮加工过程中存在较大的切削力和切削热量，容易导致工具磨损和变形。

目前，对于螺旋锥齿轮的加工，常用的方法包括传统的数控加工和六轴机床加工。

然而，这些方法存在一些缺点。

传统数控加工由于缺乏四轴控制能力，往往只能通过多次换向加工实现螺旋齿的加工；六轴机床加工虽然可以实现更复杂的加工运动，但由于其结构复杂、成本高昂，并且对操作人员要求较高，应用受到一定限制。

三、基于四轴数控加工中心的螺旋锥齿轮加工仿真为了解决螺旋锥齿轮加工面临的挑战，本文基于四轴数控加工中心，通过建立加工仿真模型，对螺旋锥齿轮的加工过程进行研究。

首先，利用计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）软件建立螺旋锥齿轮的三维模型，并确定其加工工艺参数。

然后，利用虚拟仿真软件对螺旋锥齿轮的加工过程进行数值仿真。

仿真过程中考虑切削力、切削热、材料变形等因素，并通过对仿真结果进行分析，优化加工工艺参数，以获取更好的加工效果。

四、螺旋锥齿轮加工试验验证为了验证仿真结果的准确性和可行性，本文进行了螺旋锥齿轮加工试验。

弧齿锥齿轮切齿和啮合过程的数字仿真

弧齿锥齿轮切齿和啮合过程的数字仿真
王三民;纪名刚
【期刊名称】《航空动力学报》
【年(卷),期】1997(12)4
【摘要】针对弧齿锥齿轮的切齿和啮合过程，建立了用数字仿真技术研究锥齿轮齿面形成和轮齿啮合过程的方法。

在该方法中，将齿面切制时的线共轭条件转化为约束极值问题，据此获得被切齿面的数值模型；将轮齿啮合时的点共轭条件转化为在两齿面上求距离最近的点，并借助齿面数值模型，获得接触印痕和传动误差。

用本文方法进行了某航空弧齿锥齿轮的切齿和啮合过程的数字仿真。

【总页数】3页(P404-406)
【关键词】数字仿真;弧齿锥齿轮;共轭;曲面
【作者】王三民;纪名刚
【作者单位】西北工业大学
【正文语种】中文
【中图分类】TH132.4
【相关文献】
1.弧齿锥齿轮数字化齿面啮合仿真分析与试验 [J], 苏进展;方宗德;蔡香伟
2.弧齿锥齿轮半滚切法切齿与滚动检验仿真 [J], 张武刚;赵栓峰;张传伟
3.基于实际切齿方法的弧齿锥齿轮建模与仿真 [J], 李兆文;王勇;万金领
4.双圆弧弧齿锥齿轮传动的切齿啮合分析 [J], 武宝林;杨素君
5.基于局部综合的非零变位弧齿锥齿轮切齿仿真 [J], 张华;邓效忠
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Zhang Wenjuan Prof. Hu Zihua School of Mechanical Engineering Mechanical Manufacture and Automation Digital Design and Manufacturing Master of Engineering Xiangtan University June ,7th, 2012
II
湘潭大学硕士学位论文
Abstract
VERICUT environment by importing the above models. 4) The post processor for NC machining tools of spiral bevel gear is developed in VC++. Then the cutting processes of two gears of spiral bevel gear are simulated in VERICUT in order to verify the rationality of the machining tools structure and the validity of the post processor. In conclusion, the researches in this paper provide an effective way to establish the solution scheme of spiral bevel gear NC machining, and lay a theoretical foundation for the enhancement of the NC machining technology level of the domestic spiral bevel gear. Key words: Spiral bevel gear; NC programming; Tool path planning; Post processing; NC machining simulation
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导师签名：
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ห้องสมุดไป่ตู้
日
湘潭大学硕士学位论文
摘要
摘
要
弧齿锥齿轮传动装置常用来传输两交错轴或两相交轴之间的动力，具有重叠系数高、承载能力强、传动噪声小和传动比大等一系列优点，在船舶、航海、航空、各种精密机床、汽车等领域得到广泛应用。目前，弧齿锥齿轮加工通常采用弧齿锥齿轮通用机床加工和弧齿锥齿轮专用数控机床加工两种方法，国外已广泛采用弧齿锥齿轮专用数控机床先进加工工艺。但由于我国高档弧齿锥齿轮专用数控机床研发技术较国外还很落后，加之国外对弧齿锥齿轮加工技术严加封锁，我国目前仍主要采用依赖进口的弧齿锥齿轮专用机床加工，如何运用通用数控机床实现弧齿锥齿轮高精、高效、低成本加工是我国摆脱弧齿锥齿轮加工水平落后局面的一项重要课题。因此，迫切亟待深入研究弧齿锥齿轮数控加工的编程和仿真技术。本文基于齐次坐标变换理论和空间啮合原理、利用弧齿锥齿轮齿廓形成原理、数控加工理论、UG 及其开发工具 OPEN/ GRIP、VERICUT 加工仿真软件和 VC++等理论和手段，探索弧齿锥齿轮齿廓方程推导、实体模型建立、刀具轨迹规划、后置处理求解、轮齿切削仿真等关键技术。具体研究工作如下： 1) 基于齐次坐标变换理论和空间啮合原理，推导弧齿锥齿轮大、小轮齿廓方程，并在此基础上，利用 Matlab 和 OPEN/ GRIP 编程，建立弧齿锥齿轮大、小轮的实体模型；利用 UG/Assembly 对弧齿锥齿轮进行虚拟装配和运动仿真，以分析其建模算法的有效性； 2) 采用 CL 截面法并运用 OPEN/ GRIP 二次开发工具计算弧齿锥齿轮大、小轮齿面的刀具轨迹，生成齿面数控加工刀位文件； 3) 分析弧齿锥齿轮的加工特点，进行弧齿锥齿轮数控加工的机床方案和结构设计，并利用 UG 完成机床结构三维建模，导入 VERICUT 环境建立弧齿锥齿轮数控加工虚拟机床； 4) 利用 VC++软件开发弧齿锥齿轮数控加工机床的后置处理器，利用 VERICUT 模拟弧齿锥齿轮大、小轮的切削加工过程，以验证机床结构合理性和后置处理器正确性。综上，本文的研究为建立弧齿锥齿轮数控加工解决方案提供了有效途径，为提升我国弧齿锥齿轮产品数控加工工艺水平奠定了理论基础。关键词：弧齿锥齿轮；数控编程；刀轨规划；后置处理；数控加工仿真
学位论文原创性声明
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Research on Programming and Simulation Technology for NC Multi-Axis Machining Spiral Bevel Gear
Candidate Supervisor College Program Specialization Degree University Date
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I
湘潭大学硕士学位论文
Abstract
Abstract
Spiral bevel gear transmission devices are usually used to transmit the power between two staggered or two intersecting axes, which have been extensively applied in many fields, such as ship, marine, aviation, automobile and all kinds of precision machine tools, with its advantages of high overlap coefficient, large transmission ratio, low transmission noise, and high capacity. At present, there are two machining methods for spiral bevel gears, machining with special machining tools and special NC machining tools. And special NC machining tools have been widely used for spiral bevel gear abroad. However, the special NC machining tools in our country used to rely on the import because there is still a large gap in the research capacity about the numerical control processing technology and the machining technology of spiral bevel gear is blockaded by the developed countries. How to realize high precision, high efficiency and low cost machining for spiral bevel gear with general NC machining tools is a key issue for getting rid of the backward situation of domestic spiral bevel gear machining. Thus, it is an urgent to do some researches on NC programming and simulation technology for spiral bevel gear. Therefore, with the help of the homogeneous coordinate transformation theory, the spatial meshing principle, tooth surface forming principle, the CAD software UG and its second development language OPEN/ GRIP,NC machining simulation software VERICUT and VC++ language, the machining tool path planning and related post processing algorithm, numerical control machining theory as theories and tools, the following efforts in this paper are focus on tooth profile equation deduction, entity modeling establishing, tool path planning, post processing solution, machining process simulation. The specific work can be summarized as follows: 1) Based on the homogeneous coordinate transformation theory and the spatial meshing principle, tooth profile equations of the big and small gears have been deduced, and based on the above work the solid models of them are established by using Matlab and OPEN / GRIP programming, and then their virtual assembly and motion simulation have been finished with UG / Assembly to verify gears modeling algorithms; 2) Cutter locations of two gears are calculated by using the CL section method and the second development tool OPEN / GRIP. And then the cutter location files are generated from the cutter locations data; 3) After analyzing machining features of spiral bevel gear, the scheme and the structure of NC machining tools for spiral bevel gears are designed. And its three-dimensional models are built with the help of UG. And then NC machining virtual machine is established in