剐齿刀具磨削工艺研究

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剐齿技术是一种高精度高效率的齿轮加工方法,在非贯通的内螺旋齿轮零件加工方面具有明显的优势。目前,剐齿刀具设计理论研究相对走在前面,已设计出多款剐齿刀具,如等前角渐开线剐齿刀具、渐开线带倒角剐齿刀具、异形齿剐齿刀具和内圆弧齿剐齿刀具。随着剐齿技术的逐渐成熟,对剐齿刀具的需求也逐渐增大,然而前期的剐齿刀具的磨削工艺并不能满足实际需求,为尽快推动剐齿刀具的批量化生产,本文对剐齿刀具磨削工艺进行了较深入地研究。本文首先详细分析了剐齿刀具的结构特点、磨削精度要求,以及与之相适应的磨削编程原理。在此基础上,以等前角渐开线剐齿刀具为例,对剐齿刀具前/后刀面的磨削轨迹规划进行了深入研究。其次,针对单边斜角砂轮磨削中存在的问题,提出使用圆弧砂轮替代单边斜角砂轮进行磨削,极大地提高了砂轮的使用寿命。采用矢量线性插补方式对圆弧砂轮刀轴矢量进行控制,实现了使用一段程序即完成后刀面为单张自由曲面的剐齿刀具的磨削加工,并对磨削精度检测方法和磨削参数进行了优化,提高了磨削成品率和效率。最后,作为通用技术方法,本文深入研究了五轴工具磨床的后置处理问题,给出了不同类型五轴工具磨床后置处理的运动学求解,并使用UG NX自带的后置处理工具Post Builder剖析了后置处理文件的配置。对五轴带转头和转台类型机床主轴存在装配误差进行了补偿,实现了在不同类型五轴工具磨床磨削剐齿刀具的目标。本文研究成果的应用,不仅使得剐齿刀具的磨削效率和成品率得到了极大地提高,而且使等前角剐齿刀具的工程化应用成为可能。在剐齿机床使用剐齿刀具进行试切实验,加工得到的齿轮工件经检测综合精度为GB/T 7级,齿形误差最高可达GB/T 4级,从剐齿刀具应用层面证明了本文所研究的剐齿刀具磨削工艺内容的正确性。
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