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
365.bm990
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。
1 螺旋锥齿轮的双重双面法加工
1.1圆弧齿锥齿轮的切齿原理
螺旋锥齿轮加工是通过机床上的摇台机构模拟一个假想齿轮，安装在摇台上的刀盘切削面是假想齿轮的一个轮齿。当被加工齿轮与假想齿轮以一定的传动比绕各自的轴旋转时，刀盘就会在轮坯上切出一个齿槽，如图1所示。在调整切齿机床的时候，必须使被切齿轮的节锥面与假想平顶齿轮的节锥面相
切并做纯滚动，而刀顶旋转平面则需和被切齿轮的根锥相切，如图2所示。所以铣刀盘轴线与被切齿轮的节锥面倾斜一个大小等于被切齿轮齿根角y的角度。这样就产生了刀号修正的问题。从而导致被切齿轮的加工调整较为复杂，刀片的规格比较多。在加工渐缩齿圆弧齿锥齿轮时，都是采用这种切齿原理的。
1.2双重双面法加工
双面法是指一个被加工的齿轮，由内切刀齿和外切刀齿交错的铣刀盘，在一个齿槽的两面同时进行切削的加工工艺过程。齿槽的宽度是由刀盘的刀顶距(即安装刀齿两同心刀尖圆问的距离)所控制，这是弧齿锥齿轮和准双曲面齿轮副中的大轮最普遍采用的一种切齿方法。
ldc1314采用双重双面法，大轮和小轮都采用双面法加工，大轮可用范成法也可不用范成法加工，小轮必须用范成法。双重双面法适合模数较小(m≤2.5mm)，齿沟很窄，对小轮轮齿凹凸两面分别单独用滚切法加
工很难，因此要求大、小轮均用精双切刀一次精切出凹、凸两面。这种方法适合小规格齿轮的大批量生产。
2螺旋锥齿轮数控铣齿机加工仿真
2.1螺旋锥齿轮数控铣齿机结构模型
螺旋锥齿轮全数控化加工机床使用三个正交平移运动轴(X、Y、Z)和两个轴线正交的回转运动轴(A、B)代替复杂的摇台鼓轮、刀倾机构，实现了螺旋锥齿轮的展成加工。其结构如图3所示。O-XYZ是机床坐标系，摆动座绕Y轴的旋转、工件齿轮绕自身轴线A的旋转、刀盘沿X轴和Y轴的平动和工件头箱沿Z轴的平动，以上两个旋转运动和三个平动分别代表了CNC机床的B、A、X、Y和Z五个联动轴。它把螺旋锥齿轮加工原理、控制方法和动作浓缩在最小限度的三根线移轴和三根回转轴上。由于五坐标数控机床能够在加工空间中实现刀具相对工件的任何位姿，因此完全能满足螺旋锥齿轮的数控化加工。
磁悬浮鼠标>聚酯多元醇
机床调整参数主要确定了刀位、床位、轮位和滚比等参数，根据这些参数就可以确定刀盘在切削轮坯时，刀盘和轮坯之间任意时刻的相对位置。机床调整参数是在多个坐标系给出的，而数控机床加工时必须统一在一个坐标系下进行，也就是说，首先在工件坐标系下求出刀具相对工件的坐标位置和姿态，然后再变换求出各轴在数控机床坐标系下的坐标值。这样才能保证刀具与工件的相对运动关系。通过数控机床各轴坐标的连续变化，就可实现CNC模拟螺旋锥齿轮的展成运动。
2.2机床参数
立磨衬板根据螺旋锥齿轮啮合加工原理，切齿产形轮和被加工齿轮可以看作一对啮合的齿轮副。可计算出螺旋锥齿轮的几何参数和切齿参数，从而得到机床调整参数。有了机床调整参数就可以建立起各坐标系之间的关系，以及刀具和工件在这些坐标系中的位置和姿态。图4给出了机床和刀具坐标关系图，图5给出了机床和工件坐标关系图。
首先建立坐标系。So={Oo；xo，yo，zo}、Sq={Oq；xq，yq，zq}为机床和工件坐标系并与床身固连。Sc={Oc；xc，yc，zc}、Sp={Op；xp，yp，zp}为与摇台和锥齿轮固连的可运动坐标系。St={Ot；xt，yt，zt}为与刀具固连的坐标系，Sb={Ob；xb，yb，zb}为刀具刀倾刀转前与摇台固连的坐标
系，Sn={On；xn，yn，zn}为过渡坐标系并与机床相固连。图中给出了决定刀盘和工件相对位置关系的所有初始条件和代号：Oc为摇台中心，Ot为刀盘中心，i为总刀倾角，j为刀转角，δm为轮坯安装角，E为加工偏置距，Op为齿轮轴线交叉点，q 为角向刀位(即产形轮转角)，S为径向刀位，xb为床位，x为轴向轮位，φ为齿轮绕其轴线的转角。雨水利用系统
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议