数控成形磨齿机床齿形修形算法研究

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成形法磨削和展成法磨削是加工高精度齿轮的两种磨削方法。相比于点接触的展成磨削,成形磨削时成形砂轮与齿轮齿面之间的线接触特点使成形磨削有较高的磨削效率。成形磨削加工时,成形砂轮能够同时磨削出整个齿形,通过对成形砂轮廓形修整即可实现齿形修形齿轮的加工。以某型自主研发数控成形磨齿机床对齿形修形齿轮的磨削加工为研究对象,本文进行深入的研究,主要研究内容如下:  (1)根据渐开线展成原理及齿轮修形方法,建立渐开线圆柱齿轮端面齿形的修形模型,对不同的修形要求,给出包括鼓形修形、K形修形及点对点修形的修形齿形计算方法,精确计算出修形齿轮的整齿齿形。  (2)给出修整成形砂轮时的金刚轮运动轨迹的计算方法:根据成形磨齿原理以及修形齿轮端面齿形,并由齿轮啮合原理,推导成形砂轮加工齿轮时砂轮回转面与齿轮齿廓曲面的接触条件方程;通过迭代法求解条件方程式,推导成形砂轮的轴向截形数学方程式;根据刀具半径补偿原理,计算出砂轮轴向截形上任一点的法向矢量,推导金刚轮修整砂轮的数学轨迹方程,以此计算出成形砂轮修整金刚轮的运动轨迹。  (3)基于VERICUT平台,建立某型数控成形磨齿机床修形斜齿轮仿真的加工模型,并利用Matlab平台,将成形磨削数学方程编译成形砂轮修整与磨齿加工程序,进行仿真加工。通过对比理论修形齿形与仿真加工得到的齿形数据,分析齿形误差分布;通过对比标准端面齿形与仿真得到的齿形,得到修形量的分布,验证修形齿形。  (4)文中研究的齿形修形算法已被采用,其已应用于某型自主研发数控成形磨齿机床的加工软件中,实现该型机床对渐开线齿形修形齿轮的加工功能。
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