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探究面齒輪高速銑削數(shù)控加工方法

2022-8-1 來(lái)源：福州第一技師學(xué)院作者：林集

摘要：面齒輪高速銑削數(shù)控加工方法是當(dāng)前面齒輪加工中應(yīng)用管道重要方法。本文的主要研究對(duì)象就是面齒輪高速銑削數(shù)控加工方法，研究中主要針對(duì)項(xiàng)目的研究背景進(jìn)行分析，并且對(duì)其工藝的應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)的闡述，主要完成幾何原理以及技術(shù)要點(diǎn)的研究，研究中主要分析 VERICUT 軟件的具體應(yīng)用，主要針對(duì)高速銑削試進(jìn)行試驗(yàn)分析。

關(guān)鍵詞：面齒輪；高速銑削；數(shù)控加工

0 引言

在當(dāng)前社會(huì)發(fā)展過(guò)程中，數(shù)字化技術(shù)、信息技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用十分關(guān)鍵，最大程度上提升了加工技術(shù)的應(yīng)用效果。數(shù)控加工技術(shù)是現(xiàn)代加工技術(shù)的重要應(yīng)用模塊，同時(shí)在進(jìn)行技術(shù)研究過(guò)程中，需要通過(guò)數(shù)控加工參數(shù)控制，完成對(duì)整體工藝的綜合引用管控，提升技術(shù)的應(yīng)用效果。

而在數(shù)控加工技術(shù)不斷優(yōu)化的背景下，其適合應(yīng)用更多的零件加工模塊。

本文主要研究高速銑削數(shù)控加工方法的應(yīng)用效率，并且進(jìn)行加工過(guò)程中，需要做好對(duì)其加工的優(yōu)化改進(jìn)，提升加工技術(shù)效果。

1 、項(xiàng)目研究背景分析

面齒輪是一種新型的齒輪傳動(dòng)方式，其本身與傳統(tǒng)的齒輪結(jié)構(gòu)相比具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)在進(jìn)行面齒輪分析，面齒輪的承載能力更強(qiáng)、結(jié)構(gòu)更加緊湊。

面齒輪的綜合應(yīng)用，提升現(xiàn)代齒輪結(jié)構(gòu)的應(yīng)用效果。

并且進(jìn)行研究過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)新型齒輪雖然具有良好的技術(shù)特點(diǎn)，但是其生產(chǎn)技術(shù)相對(duì)比較困難，影響到技術(shù)的應(yīng)用效果。

在技術(shù)研究過(guò)程中，Litvin 等對(duì)面齒輪傳動(dòng)的理論和加工技術(shù)做深入研究，提出齒面方程和加工技術(shù)。

主要是利用數(shù)控加工工藝完成對(duì)齒輪的綜合應(yīng)用分析，并且實(shí)際的技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)數(shù)控加工工藝具有精度較差的問(wèn)題，同時(shí)其也存在技術(shù)效果較差的問(wèn)題，影響到實(shí)際的生產(chǎn)。所以，本文針對(duì)面齒輪高速銑削數(shù)控加工方法的應(yīng)用進(jìn)行分析，同時(shí)提升技術(shù)應(yīng)用效果。

2 、面齒輪高速銑削數(shù)控加工方法的原理分析

面齒輪高速銑削數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)于工藝技術(shù)的應(yīng)用有非常重要的作用，并且進(jìn)行相關(guān)技術(shù)研究中，更可以實(shí)現(xiàn)加工應(yīng)用原理分析。

高速銑削數(shù)控加工技術(shù)也是數(shù)控加工技術(shù)的一種，主要利用插齒刀進(jìn)行徑向進(jìn)給加工，實(shí)現(xiàn)對(duì)面齒輪仿形線、面齒輪以及齒廓的加工技術(shù)應(yīng)用分析，在其進(jìn)行技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，需要做好對(duì)加工工藝的綜合應(yīng)用分析，提升加工的效果。

在進(jìn)行高速銑削數(shù)控加工中，通過(guò)對(duì)道具的控制，通過(guò)齒合點(diǎn)刀位計(jì)算，實(shí)現(xiàn)對(duì)其工藝技術(shù)的應(yīng)用研究，模型應(yīng)用分析，完成對(duì)高速銑削加工工藝的應(yīng)用，提升面齒輪生產(chǎn)技術(shù)效果。

3 、高速銑削數(shù)控技術(shù)在面齒輪加工中的應(yīng)用

高速銑削數(shù)控技術(shù)在面齒輪加工中應(yīng)用，提升了加工技術(shù)的應(yīng)用效果，以下是的對(duì)其技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)的進(jìn)行管控。

3.1 高速銑床結(jié)構(gòu)模型應(yīng)用

在高速銑削數(shù)控技術(shù)在面齒輪加工中應(yīng)用需要完成對(duì)刀具加工的控制，并且進(jìn)行刀具加工技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)刀具加工的應(yīng)用管控，并且進(jìn)行項(xiàng)目的研究過(guò)程中，更可以完成對(duì)技術(shù)的綜合應(yīng)用管控，提升技術(shù)應(yīng)用效果。

其結(jié)構(gòu)模型建立也關(guān)系到后續(xù)的生產(chǎn)組織控制。

①完成刀具齒面生成。道具齒面在實(shí)際的生產(chǎn)應(yīng)用過(guò)程中，主要完成面齒輪的齒輪體系加工應(yīng)用，并且進(jìn)行加工技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，還通過(guò)虛擬插齒刀的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)對(duì)面齒輪做高速切削。實(shí)際的模型建立應(yīng)用過(guò)程中，使用包絡(luò)方法完成對(duì)道具齒面的模型形成。同時(shí)在其模型建立應(yīng)用過(guò)程中，完成刀具兩側(cè)齒槽的漸開(kāi)線、面齒輪軸線與插齒刀具軸線的夾角以及面齒輪旋轉(zhuǎn)角度的實(shí)際設(shè)計(jì)應(yīng)用，確保模型設(shè)計(jì)應(yīng)用合理。

②面齒輪齒面方程以及高速銑床結(jié)構(gòu)模型應(yīng)用中，需要完成對(duì)機(jī)床的移動(dòng)軸和動(dòng)作軸設(shè)計(jì)應(yīng)用，提升了機(jī)床的應(yīng)用效果，并且進(jìn)行項(xiàng)目研究過(guò)程中，更可以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床的應(yīng)用控制效果。

以圖 1 為面齒輪高速銑床結(jié)構(gòu)。在其進(jìn)行分析過(guò)程中，包括機(jī)床 x、y、z 三個(gè)移動(dòng)和Ａ、Ｂ兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)。導(dǎo)軌 x 方向的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)刀具高速銑削的徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，沿機(jī)床導(dǎo)軌 y 向的移動(dòng)可實(shí)現(xiàn)高速銑削加工的軸向進(jìn)給和附加平動(dòng)，沿導(dǎo)軌 z 向的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)刀具相對(duì)于面齒輪的附加運(yùn)動(dòng)，A 軸轉(zhuǎn)動(dòng)為刀具自身的高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，B 軸轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)面齒輪的分齒運(yùn)動(dòng)和實(shí)現(xiàn)刀具沿虛擬插齒刀軸線的擺動(dòng)。

圖 1面齒輪高速銑床結(jié)構(gòu)

3.2 完成對(duì)面齒輪高速銑削加工方法及嚙合點(diǎn)刀位計(jì)算

在進(jìn)行生產(chǎn)加工過(guò)程中，完成了對(duì)數(shù)控加工車床的綜合應(yīng)用分析，提升加工技術(shù)的應(yīng)用效果。并且進(jìn)行高速銑削加工技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，需要對(duì)嚙合點(diǎn)刀位進(jìn)行計(jì)算，通過(guò)刀位計(jì)算分析，促進(jìn)刀位加工形成，提升加工效果。并在高速銑削的過(guò)程中，球頭銑刀的球形刃部分可看作一條單獨(dú)的曲線，旋轉(zhuǎn)時(shí)與工件相交。在技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，需要完成對(duì)插銑刀仿形坐標(biāo)系的建立。以圖 2 為插銑刀仿形坐標(biāo)系。建立完成直角坐標(biāo)系，可以完成對(duì)直角坐標(biāo)的綜合優(yōu)化計(jì)算分析，包括綜合方程的應(yīng)用計(jì)算分析。x Q= xp+rtcos（θos+θs）、y Q=yp-rtsin（θos+θs）z Q=z P。

圖 2插銑刀仿形坐標(biāo)系

通過(guò)直角坐標(biāo)系的分析發(fā)現(xiàn)，面齒輪高速銑削為高速切削，切削量很小，面齒輪齒槽對(duì)稱軸與齒刀齒廓的對(duì)稱軸夾角等于 0 時(shí)，以刀具進(jìn)給范圍和擺角構(gòu)成主要的誤差因素。所以，在其進(jìn)行設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要對(duì)坐標(biāo)系的技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用管控。

3.3 在本次高速銑削工藝應(yīng)用過(guò)程中，還包括道具擺角范圍的綜合計(jì)算應(yīng)用

實(shí)際的擺角計(jì)算的應(yīng)用過(guò)程中，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)其技術(shù)應(yīng)用效果的分析。其擺角主要包括齒面邊界、外徑端、內(nèi)徑端、過(guò)度公切線的實(shí)際應(yīng)用，提升了高速銑削技術(shù)的應(yīng)用效果。

在其擺角的技術(shù)應(yīng)用分析過(guò)程中，可以完成對(duì)輪插齒刀與齒形修正之間的關(guān)系。

3.4 面齒輪高速數(shù)控銑削刀具軌跡和程序的生成

數(shù)控機(jī)床工藝技術(shù)研究過(guò)程中，針對(duì)刀具的軌跡和程序設(shè)定非常關(guān)鍵，直接關(guān)系到整個(gè)工藝的應(yīng)用流程，并且進(jìn)行工藝研究過(guò)程中，更可以實(shí)現(xiàn)對(duì)刀具加工的綜合應(yīng)用管控，提升技術(shù)的應(yīng)用效果。

以下是對(duì)面齒輪高速銑削工藝刀具軌跡和程序的生成。

①在數(shù)控機(jī)床工藝研究中，包括對(duì)銑削工藝進(jìn)行綜合優(yōu)化分析。另外，在實(shí)際的程序設(shè)計(jì)應(yīng)用過(guò)程中，包括使用Unigraphics 作為主要的程序設(shè)計(jì)軟件，通過(guò)程序合理的設(shè)計(jì)，確保其數(shù)控銑削功能的應(yīng)用更加合理。在其刀具生成

控制過(guò)程中，要求完成對(duì)其編程步驟進(jìn)行控制，提升高速銑削工藝的編程的應(yīng)用控制。其主要的數(shù)控機(jī)床工藝流程為以下幾個(gè)步驟：獲得 CAD 模板—選擇加工模型、定義配置和設(shè)備—CAD 模型—創(chuàng)建修改—道具數(shù)據(jù)、程序、幾何

體、工序—創(chuàng)建操作設(shè)計(jì)—生成道具路徑—刀具路徑的檢驗(yàn)和編輯—后置處理技術(shù)應(yīng)用 —NC 程序。

利用Unigraphics 程序設(shè)計(jì)軟件，完成對(duì) CAD 模型的綜合應(yīng)用設(shè)計(jì)，提升數(shù)控機(jī)場(chǎng)設(shè)計(jì)效果，確保面齒輪高速數(shù)控銑削刀具加工更加合理。

②在面齒輪加工工藝的應(yīng)用過(guò)程中，需要完成對(duì)刀具軌跡生成以及動(dòng)態(tài)鏈開(kāi)發(fā)控制。本次道具軌跡生成過(guò)程中，UG/Open API 動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)進(jìn)行設(shè)計(jì)應(yīng)用，提升了數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)效果，能夠最大程度上提升數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)效果。

在實(shí)際的刀具軌跡生成過(guò)程中，要求做好 C++語(yǔ)言編寫(xiě)文件設(shè)計(jì).利用 C+語(yǔ)言程序進(jìn)行設(shè)計(jì)應(yīng)用，可以完成對(duì)刀具生成的綜合應(yīng)用控制，提升設(shè)計(jì)效果。以下是對(duì)其刀具設(shè)計(jì)流程的應(yīng)用分析。刀具流程主要包括坐標(biāo)流程體系設(shè)計(jì)—精加工體系設(shè)計(jì)—加工余量設(shè)計(jì)為 0.2mm—機(jī)床視圖設(shè)計(jì)分析—創(chuàng)建刀具直徑為 20 球頭立銑刀—做好刀具參數(shù)設(shè)計(jì)。

針對(duì)刀具參數(shù)設(shè)計(jì)，確保其更加合理的完成對(duì)設(shè)計(jì)管控，提升設(shè)計(jì)效果。

③在進(jìn)行齒輪高速銑削工藝應(yīng)用過(guò)程中，本次研究完成了加工仿真工藝應(yīng)用，在最大程度上提升加工技術(shù)的應(yīng)用效果。并且進(jìn)行加工研究過(guò)程中，需要完成面齒輪銑削加工模型仿真，插銑刀直徑 20mm，倒桿伸長(zhǎng)長(zhǎng)度 50mm，加工步長(zhǎng) 0.3mm，加工行距 0.5mm，轉(zhuǎn)距角為 0.5°。通過(guò)具體的加工應(yīng)用過(guò)程中，完成對(duì)齒輪高速銑削加工控制，一定程度上也關(guān)系到銑削工藝的應(yīng)用效果。并且進(jìn)行加工研究中，針對(duì)某齒輪進(jìn)行加工，其中齒輪數(shù)為 60、模數(shù)為3.5mm、壓力角設(shè)計(jì)為 20°、齒頂系數(shù)為 1。齒根系數(shù)為1.25，外半徑 120mm、內(nèi)半徑為 102.5mm。應(yīng)用了面齒輪加工工藝，整個(gè)齒面的加工誤差達(dá)到 0.712vm，證明齒輪高速銑削方法具有良好的加工精度和可行性。

4 、結(jié)束語(yǔ)

本文筆者針對(duì)面齒輪高速銑削數(shù)控加工方法進(jìn)行分析研究，文章中簡(jiǎn)要闡述面齒輪高速銑削數(shù)控加工方法的要點(diǎn)，同時(shí)也以仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)仿真加工的綜合應(yīng)用管控，提升了加工效果。

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