[发明专利]一种螺旋锥齿轮切削量的控制方法

摘要

一种螺旋锥齿轮切削量的控制方法。解决根据切削量和齿面精度的大小来调整刀具的转速、刀具上刀片的数量及加工时间等加工工艺参数的问题。该方法包括：螺旋锥齿轮滚切加工过程中的切削仿真方法、切屑仿真方法及切削过程中加工参数的控制方法。本发明在滚切仿真方法基础上，利用加工工艺参数、机床调整参数、刀具及齿坯参数进行虚拟三维实体建模，模拟齿轮的高速切削过程，提出切削量的控制方法，在实际加工中获得应用。

主权项

1.一种螺旋锥齿轮切削量的控制方法，其特征在于该方法包括：第1、建立刀具与齿坯的虚拟模型第1.1、根据实践工作中使用的调整卡参数确定加工坐标系、加工基本参数、刀具几何参数和齿坯的几何参数，由加工原理建立切削初始模型；将螺旋锥齿轮滚切加工采用的刀具仿真分解成总数为N个切削刀片，刀具和齿坯的相对运动简化为N个切削刀片与齿坯的相对运动，当N个刀片切削完毕，切削过程结束；切削刀片总数N通过如下公式确定：其中，t为每切削一齿面所需的时间，单位为秒，n为刀具的转速，单位为转/分钟， m为刀具上刀片数量；第1.2、仿真过程中，齿坯的运动是连续自转，所以将齿坯仿真为锥台；第1.3、刀具采用圆盘铣刀，刀盘上均匀分布着刀片，刀片的运动为一边自转，一边随摇台转动；由于刀片不是连续切削，所以需要根据切削刀片总数N对摇台转角进行离散，将加工运动离散为N个切削时段，在每一切削时段，切削速度很快，所以每一个刀片的切削扫描体仿真为一个以刀具中心轴为轴线的回转体的一部分，以此模型进行切齿仿真；切齿仿真过程中，在每一个切削时段，通过齿坯回转体与刀片回转体相减的布尔运算模拟切齿加工过程，在所有的切削时段完成以后，即切削一个齿面，齿坯上留下的就是刀具切削刃的包络面，也就是加工出的齿坯齿面；第2、螺旋锥齿轮滚切加工过程中的切屑仿真在某一时刻，经过齿坯仿真锥台体减去参与切削的刀片回转体的布尔运算后生成实体A，称为齿坯仿真；下一个参与切削的刀片回转体为实体B；由B切削后产生的切屑实体C表达为实体A与实体B的干涉部分；在CAD/CAM软件中，对切屑最大厚度的测量就可以确定为切削量；第3、加工参数t、n、m的控制方法N与t、n、m成正比，而切削刀片总数N越多，每个刀片的切削量就越少； 切削量与切削刀片总数的关系是非线性的，难以用公式描述，仿真方法是已知N可以测量切削量，但是不能根据切削量直接获得N，所以采用仿真和统计方法结合；首先通过仿真和统计方法根据机床允许的切削量确定N的值；然后，求解N与t,n,m的关系就是线性的，公式；当切削刀片总数N一定时，采用CAD/CAM平台切削仿真方法测量切削量，能够得到某一切削刀片总数N下的切削量的范围；当N取不同值时，仿真切削3-5组齿坯，对比切削量范围区间，选取满足机床切削量要求的最小切削刀片总数N：N确定后，就能够调整其它参数：对于已有的刀具转速n和刀片数m，根据切削刀片总数N能够由公式计算切削时间t，采用摇台机床在切屑时间一定时，也能够根据摇台摆角计算出摇台转速；在设计中，当确定了切削时间t和刀片数m，能够计算刀具转速n；在设计中，当确定了切削时间t和刀具转速n，也能够计算刀具上所需的刀片数m。