基于自由曲面的圓柱齒輪剮齒刀具設計.pdf

1、剮齒是21世紀出現的一種全新的直接從毛坯切制齒廓的圓柱齒輪加工方法,該方法能夠加工傳統加工方法無法加工的非貫通螺旋內齒。目前,剮齒原理、剮齒刀設計和數控剮齒機等方面的研究已經取得了一定的進展,但是距離工程實際要求還有很大差距,尤其是作為剮齒工藝系統中最重要做成部分的剮齒刀,其設計理論還遠遠沒有達到指導刀具設計實踐的水平。本文基于自由曲面理論,提出了一種具有一定通用性的剮齒刀具結構,并研究了其設計方法。
　　本文首先以設計原理和工藝

2、為依據,選擇球面作為初始前刀面,建立其自由曲面模型;基于曲面共軛原理,建立待加工齒面的共軛面模型;以無理論加工誤差為目標,采用前刀面與齒面共軛面的交線作為主切削刃,建立其數學模型;以一系列的主刃為基礎,建立自由曲面形式的主后刀面數學模型;按照與主后刀面設計相同方法,建立頂刃和頂后刀面的數學模型。用所得的各個面的數學模型建立剮齒刀的拓撲結構。在刀具拓撲結構設計的基礎上,建立主剖面內的切削角度數學模型,對影響切削角度的各個因素進行分析,得出

3、理想切削角度下的初始中心距、中心距變化量、軸交角、前刀面半徑變化量、前刀面型值點縱軸坐標與切削刃在共軛面上的變化量等參數選擇;通過調整參數對刀具結構進行優(yōu)化,完成刀具設計。在以上研究的基礎上,以MATLAB GUI為平臺,開發(fā)剮齒刀具設計計算軟件。最后通過計算實例和數值仿真,驗證刀具設計方案的可行性。
　　本文提出的剮齒刀具設計方法突破了傳統刀具設計的局限,設計出的刀具適用于各種形面的直/斜齒、內/外齒圓柱齒輪加工,具有較高的通用