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數(shù)控銑床上形成面齒輪的新技術(shù) 摘要 不同類型 的齒圈與齒面的 幾何模型 在文件上已經(jīng)被證明 。 新一代的幾何面齒輪是在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行的。 幾何面齒輪技術(shù)開發(fā)的基本方向是尋找新的趨勢和方法以提高產(chǎn)品質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，機(jī)械化，高精度的自動(dòng)化技術(shù) 來 實(shí)現(xiàn) 。 關(guān)鍵字： 齒面，齒圈，數(shù)控銑床。 1 引言 薩里在面蝸桿傳動(dòng)錐和圓柱蝸桿的發(fā)明上做了一個(gè)重大貢獻(xiàn)。 最初發(fā)明齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 和應(yīng)用 是基 于 所提供的軸向蠕 動(dòng) 分布的直線 。 生成面蝸桿傳動(dòng)的所有類型的現(xiàn)有設(shè)計(jì)的產(chǎn)生是基于對(duì)面齒輪滾刀的應(yīng)用 程序 。 一種滾刀作為生成工具特別是在小尺寸的情況下生成，這種方法的缺點(diǎn)是滾刀精度低 。 一個(gè)面蝸桿傳動(dòng)的所有類型的現(xiàn)有的后代，是基于對(duì)錐形和圓柱蝸桿蝸輪滾刀的面生成的應(yīng)用。薩里和未來的研究者在提出的方法和基礎(chǔ)上，應(yīng)用渦輪滾刀制造圓錐或圓柱蝸桿渦輪。 利特和同事提出了一個(gè)很形象的蝸輪傳動(dòng)圓錐和圓柱蝸桿的形成。 在 工序 4 11 中 開發(fā)了一個(gè)新的切割面蝸桿的數(shù)控加工技術(shù) 。用于生成面齒輪采用四軸立式數(shù)控銑床將轉(zhuǎn)臺(tái)和數(shù)控機(jī)床主軸相結(jié)合。 新 的 工藝采用通用機(jī)床垂直加工中心。 時(shí)代都有一個(gè)傾斜的刀具與直線邊緣的刀具進(jìn)行加工。 這個(gè) 過程是提供更好的結(jié)果，與使用新開發(fā)的技術(shù)來生成一個(gè)面齒輪 。 另外由于五軸加工中兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸使切割面齒輪表面 得到較高的 質(zhì)量 。 數(shù)控萬能面齒輪銑床可以形成不同的 齒線和齒形。 形成面齒輪已知的方法都是基于傳統(tǒng)的機(jī)床運(yùn)動(dòng)學(xué)。在加工齒形時(shí)， 工作組機(jī)器執(zhí)行的動(dòng)作在一個(gè)恒定的速度，軌道直線或旋轉(zhuǎn)（數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，主軸工具） 。 切割面齒輪的方法之一是使用一個(gè)普遍的硬質(zhì)合金的單頁刀片 。這個(gè)方法可以用來塑造嚙合的直齒漸開線齒輪。 這篇文章中提出的新的幾何和技術(shù)是 基于單刃刀具和特殊的程序控制數(shù)控銑 床 的應(yīng)用 。 2 隨著齒圈線 的面齒輪建模 圖 1 顯示了面齒輪的形成。 在下面的成型圓線的幾何模型中，假設(shè)： – 齒線形狀的單刃刀具 ， – 切口齒線牢固地連接到加工牙冠 ， 圖 1 面齒輪的生成方案 – 開始形成齒 的 坐標(biāo)系位于對(duì)稱軸的交點(diǎn) ， – 曲線的位置，其中一部分是一個(gè)齒紋，是關(guān)系到理論的滾動(dòng)圓， – 刀 具 切削刃所描述的是 工具痕跡的位置 ，位于與型面有一個(gè)共同的 標(biāo)準(zhǔn)的齒形線 。 這是齒 型的 是一種圓的幾何形模式，有不同的齒線曲率半徑 。 在對(duì)稱的圓弧齒線的最簡單的模型中，這是齒線的一部分，位于半徑為 Z）。圖二所示的是幾何模型。 環(huán)形齒的坐標(biāo)點(diǎn)可以在圖二中 確定： 又 圖 3 與圓齒線對(duì)稱的圓線面齒輪的形成的幾何模型 這里： ρ– 齒線所在的圓的半徑， 圖 1 中描述的模型可能還設(shè)置坐標(biāo)點(diǎn)的極坐標(biāo)： 由方程 2 和 3 得到下面方程： 把方 程 1 代入方程 4 中我們得到下面方程 5： 方程 5 描述的是一個(gè)半徑為 ρ 的齒線的形成過程。分區(qū)平面的旋轉(zhuǎn)嚙合是增加一個(gè)變量 ??角。 另一個(gè)解決方案將作為一個(gè)圓的一部分齒線，它不取決于面齒輪軸。 齒形線在 X 軸方向上對(duì)稱移動(dòng)的情況下，齒線嚙合時(shí)可以得到更少的曲率半徑。解決這種方案的幾何模型如圖 3 所示。 圖 3 具有圓形線形成面齒輪的幾何模型，對(duì)稱的齒圈線與 X 軸的走向一致 環(huán)形齒的點(diǎn)的坐標(biāo) 可以 在圖 3 中確 定： 用圖 3 可以描述坐標(biāo)點(diǎn)就像在圖 2 中所描述的一樣。然后將方程 6 和方程 4聯(lián)系起來限定了齒型線，得到方程（ 7）。 替代移動(dòng)裝置的嚙合線的齒是重分配距離的以至于 它在 X 軸的負(fù)半軸。 這種移動(dòng) 齒形會(huì)使齒形線圈得到較大的曲率半徑。這種解決方案的幾何模型如圖 4所示。 結(jié)果如下關(guān)系式： 從方程 2 和 3 考慮，在 可能獲取模型 4 的基礎(chǔ)上，對(duì)方程進(jìn)行替代后 4 所描述的齒線變成方程（ 9）。 圖 4 圓線面齒輪形成的幾何模型，齒圈線與對(duì)稱軸走的方向是 X 軸 負(fù) 方向 包括模型 2、 3、 4 和方程描述的齒形與方程 5、 7 和 9 可以 描述轉(zhuǎn)向樞軸的方程（ 10） 的 廣義 機(jī)床 。 定的是齒圈齒線的曲率半徑大小的位置。 當(dāng) 時(shí)齒線嚙合與 值代入方程 10 之前減小 值 增加了圓的曲率半徑。 3 轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向軸的同步機(jī)床的試驗(yàn)檢測算法 在進(jìn)行嘗試同步機(jī)床面齒輪的圓線的控制算法時(shí)，開發(fā)了如圖 5 所示。該算法 為 機(jī)床開槽的齒嚙合開發(fā)參數(shù)化控制程序。 圖 5 在具有轉(zhuǎn)向功能的機(jī)床上形成齒線的算法 圖示為 銑床加工面齒輪，配備了數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)（圖 6a） 。銑床的控制系統(tǒng)是海德漢 407 型。 圖 6 a)切割一個(gè)面齒輪， b)成型的面齒輪。 海德漢 407 型控制器實(shí)現(xiàn)三軸聯(lián)動(dòng)插補(bǔ)（在三維空間中的線性或圓?。?。對(duì)轉(zhuǎn)向輪廓加工進(jìn)行數(shù)字速度控制。 調(diào)節(jié)每一個(gè)軸位置的伺服系統(tǒng)是由偏差信號(hào)控制。進(jìn)給軸和一個(gè)由四個(gè)獨(dú)立的交流電機(jī) 進(jìn)行了脈沖控制。主軸的驅(qū)動(dòng)配備了連續(xù)可變的變速系統(tǒng)。轉(zhuǎn)速脈沖傳感器被固定在銑床的主軸上，它的信 號(hào)傳送到機(jī)床的控制系統(tǒng)可以控制主軸的旋轉(zhuǎn)（ C）。圖 6b 中顯示切削面齒輪齒線的一個(gè)例子。 4 結(jié)論 根據(jù)方程 10 所描述的關(guān)系對(duì)齒面進(jìn)行生成，證實(shí)了數(shù)控銑床形成圓線齒的可行性。 盡管對(duì)計(jì)算復(fù)雜控制系統(tǒng)的處理器負(fù)載重，也不會(huì)引起機(jī)床控制單元臨時(shí) 停止。 該調(diào)查是進(jìn)一步研究面齒輪齒圈與離合器連接的基礎(chǔ)。 5 致謝 本文 資金 是 2009蘭政府授予科學(xué)基金和被稱為研究項(xiàng)目所贊助的第 文章。