基于数控技术的斜齿锥齿轮产型轮加工

1 前言

　　文献介绍了斜齿锥齿轮的特点及其数学、几何建模过程。大锥角斜齿锥齿轮副可用于章动传动，其三维模型如图1所示。其中锥角90°的平面齿轮称其为产型轮，而另一个与其啮合的称为被加工齿轮。在j维模型的基础下，以上两齿轮的数控加工均已完成，介绍其中产型轮的加工方法，被加工齿轮的加工方法将另行撰文介绍。

　　根据产型轮齿廓的特点，采用如图2所示。三面刃盘铣刀几何参数，如图2所示。切齿方案，如图3所示。产型轮毛坯用三爪卡盘装夹且可以绕x轴旋转，实现x、y、z和四轴联动从而切削出产型轮齿廓。

2 刀轨设计

　　2.1 定义刀具

　　如图2所示，坐标原点作为刀具基准点，并以向上方向为刀轴矢量正向。利用坐标旋转工具将轴定义到与机床工作台垂直向上的方位;然后在UG刀具库(*1UGSINX 4.01MACH lresourceUibraryl tool \ graphics 1)中加人刘应参数的盘铣刀实体模型文件( *.prt )，以便在加工仿真时检查过切。再将新建立的盘铣刀实体名称添加到uG刀具的数据库文件(*\ UGS 1 nx4 .OIMACIIIresourceUibrary\tool\metric\ tool_database.dat)中，以便在UG的加工环境建立刀具的时候能查到盘铣刀。

　　2.2 刀轴矢量

　　刀轴矢量n_D始终位于节平面内并垂直于齿根线在节平面上的正投影O'B，如图4所示。

图4刀轴矢萤不葸图

　　同样可以求出加工另一齿面时的刀轴矢量。

　　2.3 刀位点轨迹

　　产型轮齿面上任意点在坐标系XYZ中的坐标为：

　　其中，μ、θ的变化范围已知。当θ=θ_fa时表示的是齿根线上任意点的坐标，在加工时只要令μ在产型轮齿宽范围内变化即可。根据齿根线任意点的坐标值求出刀具在加工产型轮时的刀位坐标具体步骤如下:

　　如图5所示，A点为齿根线上任意一点，先将A点沿着n_D的方向移动δ/2的距离，然后在沿着z轴负方向平移DI2的距离即可得出刀位点。。在XYZ中的坐标。由此得出盘铣刀刀位点O_D相对与A点的偏移量在X轴、Y轴、Z轴的投影分别为:

　　上任意点时刀位点的位置。当B取某一值时，令“在大于齿宽的一定范围内按线性规律变化，可以得到坐标系XYZ中一系列的顺序点，这些顺序点确定了刀具的运动轨迹;再将按一定的线性规律减小;直到θ_fa为止，这样就得到了加工该齿面时刀位点的运动轨迹。

　　2.4 生成刀轨文件

　　(1)根据产型轮的数学模型，在VB环境中将齿面上任意一点经过坐标变换成对应的刀位点的坐标以及求出相对应的刀轴矢量;

　　(2)将θ平均分成n等份，这样就控制了加工时的背吃刀量a_p;θ线性变化的每一个值都在大于齿宽范围内变化来保证刀具切人和切出的距离，可设计出加工一个齿面时刀具的运动轨迹。

　　在编制程序过程中，输出的文件应严格遵循UG刀位文件(.clf)的格式。