论文部分内容阅读
零退刀槽人字齿轮存在加工工艺复杂、加工难度大等技术瓶颈,这些技术瓶颈限制了零退刀槽人字齿轮的精度和质量的提升。近年来,随着自由曲面铣削技术的发展,通用数控机床加工零退刀槽人字齿轮成为了一个新的发展方向。但对于通用数控机床加工零退刀槽人字齿轮的精度,目前缺乏这方面的研究,而精度是人字齿轮最为关键的指标。本文研究了四轴人字齿轮铣齿机几何误差对人字齿轮铣齿齿面精度的影响,并对机床几何误差进行了误差补偿,主要研究内容如下: (1)研究了零退刀槽人字齿轮铣齿加工的相关理论。基于齿轮啮合原理和齐次坐标变换原理,建立通用立铣刀和人字齿轮之间的坐标变换矩阵。利用残差控制法规划了刀具的刀路轨迹,并建立了刀路轨迹的计算模型,为后续计算人字齿轮理论刀位点建立了理论基础。 (2)基于齿轮啮合原理和齐次坐标变换原理建立四轴人字齿轮铣齿几何误差模型。以数值模拟分析软件MATLAB为平台,为各个几何误差赋值,分别得出X轴、Y轴和Z轴几何误差及其耦合作用对人字齿轮铣齿齿面加工精度的影响规律并分析其敏感性,为后续的四轴人字齿轮铣齿机几何误差的多轴补偿提供了理论依据。 (3)基于齐次坐标变换原理和多体系统动力学理论,建立了包含误差的机床实际运动学模型,并利用实际逆向运动学对该模型进行了求解,求出了实际刀位点和理论刀位点之间的变换矩阵,得到了求解实际刀位点的解析方程式。 (4)在国产自主研发的某型人字齿轮铣齿机上进行了对比实验,用三坐标测量仪对几何误差补偿前后的人字齿轮进行精度检测,人字齿轮齿面精度得到了显著的提高,实验结果验证了本文所得的X轴、Y轴和Z轴几何误差及其耦合作用对人字齿轮铣齿齿面精度的影响规律的正确性,并证明了本文所用几何误差补偿方法的有效性。 本文所研究的零退刀槽人字齿轮加工原理、机床几何误差对零退刀槽人字齿轮齿面精度的影响和几何误差补偿算法,为零退刀槽人字齿轮的工艺开发、机床设计和制造装配提供精度方面的理论支撑,有助于零退刀槽人字齿轮加工精度的提升。