零传动滚齿机滚刀架进给部件设计.doc

*********学院
******学院
毕业设计(论文)外文翻译
题目零传动滚齿机滚刀架进给部件设计
学生姓名******
专业机械制造工艺及设备
学号 0710211110
班级 071021B1
指导老师******
职称教授
2011年10月8日
GNC滚齿机切削的通用数学模型
滚齿机的切削原理是一种具有多自由度的切削过程。在本论文中,我们在数控滚齿机和蜗杆型滚刀切削机原理基础上提出了一个数学模型来模拟一般的6轴滚齿机CMC的生成过程,该齿轮数学模型可用于模拟不同类型的齿轮加工,其中列举了一些例子包括验证数学模型。此外,新类型的齿轮名为“Helipoid”,可在交叉轴传动使用,使通用齿轮的数学模型可以更方便的生成,并能更透彻的理解和对该类型装置的发展。

滚齿,成形,及其他特殊用途的机器被广泛用于生产不同类型的齿轮。由于容易对刀,效率高,质量可靠,传统滚齿机被用于制造齿轮,斜齿轮和蜗轮。数控滚齿机的发展使得切削齿轮变得高效率和高精度。一个齿轮坯装卸时间也大大减少。通过使用不同制造过程的数控滚齿机,以新颖的形状可以制造出齿轮传动平行,交叉和交叉轴。然而,数控滚齿机过程是复杂的,由于其刀具复杂的几何形状,以及复杂的刀具设定和多自由度切削运动。到现在为止,这个主题只收到非常有限的关注。大多数调查都是包括在涉及齿轮几何形状的基础上有一个自由度刀架(利特文和蔡,1985;利特文,1989)。多自由度已经很少被人研究。利特温等人(1975年,1994年)提出了多自由度应用到齿轮的理论概念。Chakraborty和Dhande(1977)调查了两个自由度,即Camoid和圆锥形度的空间凸轮的几何形状。此外,蔡和黄(1994)采用了包络理论来研究Camoid几何。此外,Mitome(1981)所使用的理论,研究了圆锥齿轮滚齿。吴(1982)研究了一个具有多自由度滚齿机滚齿的过程。然而,上述模型不能应用到六轴数控滚齿机,因此,不能充分模拟和开发新型齿轮。
在本文中,我们首先建立了数控滚齿机滚刀和切削原理的数学模型。而运动学关系是切削原理和转换矩阵的基础。在切削原理的基础上,产生具有多自由度,理论上,一般滚齿机在6轴数控滚齿机齿轮仿真数学模型的概念可得到发展。通过适当选择通用齿轮的数学模型参数,加上不同的齿轮齿面方程,并可以得到相应的齿轮齿面通过使用数控滚齿机削减量。
交错轴斜齿轮轴交叉用于电力传输。然而,由于其点接触和低接触率较低,交错轴斜齿轮承载能力相对比准双曲面齿轮差。在本论文中,我们提出了一个通用齿轮数学模型推导出一个名为“Helipoid”齿轮,以章回形式(由第三作者永田教授发明)。通过算例演示了该数学模型和一个具有多自由度数控滚齿机由齿轮切削效率。
通过通用齿轮的数学模型,模拟数控滚齿机齿轮加工过程的能力,可以方便齿轮设计和制造的厂家。通用齿轮的数学模型也可运用到设计正齿轮,斜齿轮,蜗轮齿轮和非圆齿轮。这项研究显示的结果也为产业提供了设计,分析重要软件,各类齿轮制造。

一个6轴数控滚齿机,可用于制造具有多自由度的不同类型的齿轮轴的运动。数控滚齿机齿轮生成过程十分复杂。图1给出了一个6轴数控滚齿机,其中X,Y和Z轴径向,切向,轴向,分别如示意图所示;轴A,B和C是滚刀旋转轴,滚刀主轴与工作台轴。然而,在当今的数控滚齿机种,A和Y轴的设置定位和旋转轴B和C之间的比值是一个常数。有些机器允许X和Z轴之间的相互关系,因此,今天的数控滚齿机都是3 轴机床。
这个假想的6轴滚齿机可能未来会实现。图2说明了在这些轴运动的关系。坐标系Sh连接到滚刀刀具坐标系,坐标系Sp表示杯滚刀刃切削工件。坐标系Sf表示机座,坐标系Sr是参考坐标系,Φh和Φp表示滚刀刀具和齿轮坯,旋转角度F是滚刀安装角。此外,不同坐标系之间的关系可以通过运用变换矩阵方程Mij的矩阵坐标把Sj变换Si。在图2上可以看出,矩阵Mrh,Mfr,Mpf可以表示如下:
根据6轴数控滚齿机特点,滚刀刀刃切削点在坐标系Sp和Sf可以很容易地通过使用矩阵变换方程得到。如果位移矢量方程和单位正常的滚刀量分别为{Xh,Yh,Zh}和{Nxh,Nyh,Nzh},轨迹和单位滚刀量常量,用坐标系Sf代表,可以通过以下矩阵变换方程:
其中矩阵Lfr,Lrh和Lfh矢量变换矩阵,可以通过删除最后一排和矩阵Mfr,Mrh5和Mfh分别获得。
同样,轨迹和单位滚刀刀具常量,在表示工件坐标系Sp,可以通过以下矩阵变换方程:
矢量变换矩阵Lpf可删去最后一排和最后一列的矩阵Mpf获得方程(3)。

对数控滚齿机运动关系的基础上,滚刀刀刃和工件的相对速度也可以得到。滚刀件和工件的关系在