精密外螺纹内旋铣的机理研究与刀具廓形设计

硬切削技术与旋风铣削工艺的结合使得螺纹的'一次过'成形得以实现,针对外螺纹内旋铣工艺中存在的过切现象,结合某型号丝杠的双圆弧滚道从几何学的角度利用坐标转换的方法对该工艺的加工机理进行解析,建立刀具廓形与螺纹滚道法向截形的转换关系。通过Matlab编程讨论螺纹滚道旋铣成形过程中刀具廓形和刀具前角的设计问题,以及刀尖旋转直径和刀具—工件转速比的选用对过切程度的影响。仿真结果表明直接利用螺纹滚道的法向截形设计刀具廓形必然会引起滚道的过切,同时接触条件法设计的刀具廓形也不能消除螺纹滚道断续旋铣引起的过切。在此基础上提出基于坐标转换的刀具廓形设计方法,并得出基于螺纹滚道成形精度和表面粗糙度的内旋铣工艺参数的选择依据和步骤。

螺旋定子内曲面成形铣削方法及刀具廓形设计

针对具有大导程、偶数头、光滑连续特点的螺杆钻具马达定子细长内孔,提出了一种用成形立铣刀对称、连续铣削加工的成形方法,阐述了刀工运动成形理论。研究了刀具廓形的设计方法,编制了相关软件程序。通过计算机辅助软件的切削仿真程序,验证了此加工技术的正确性和可行性。

刀具廓形数控加工代码的快速生成

阐述了在二维设计软件平台下,快速生成刀具廓形数控加工代码的程序化设计思想及软件系统的结构和关键开发技术,给出了系统运行实例。

基于图形仿真法的螺杆压缩机转子成形刀具廓形设计

螺杆压缩机转子是螺杆压缩机的核心部件,转子成形刀具是一种专用的刀具,需要针对其廓形进行设计,以保障转子型线的加工精度。在刀具廓形设计过程中,存在求解复杂,数值不稳定等问题。本文提出了一种图形仿真算法,完成了转子成形刀具廓形的设计,进行了实验验证,结果表明:加工的转子精度较高、满足转子的精度要求。

复杂螺旋曲面铣削加工刀具的廓形设计

针对螺杆压缩机第三代型线的特点,研究用于螺旋曲面加工的铣削刀具的廓形设计。文章依据刀具回转面与螺旋曲面的包络原理,以用于螺旋曲面加工的铣削加工刀具——盘形铣刀的设计为研究对象,采用微分几何曲线曲面的构建方式,首先建立了螺旋曲面的特性方程,然后根据刀具与工件的接触条件建立接触线方程;提出了加工螺旋面用盘形刀具廓形设计的基本理论和方法,并通过实例验证了盘形刀具设计的理论计算公式。结果表明,铣削加工螺旋曲面的盘形刀具截形设计的关键是建立接触线方程,借助Matlab软件进行数值运算而求出刀具廓形的坐标是精确的,且能够满足产品设计要求。

基于刀具实际廓形的数控加工刀具轨迹计算

刀具轨迹生成是自由曲面零件数控加工中最重要同时也是研究最为广泛深入的内容,在自由曲面的多坐标数控加工中,刀具轨迹的优劣直接影响其加工精度和加工效率。传统的刀具轨迹计算方法是利用实际刀具的理想廓形进行的,提出利用刀具的实际廓形进行复杂曲面加工,是通过检测旋转刀具加工工件时的实际廓形,利用实际廓形对已知曲面进行刀具轨迹计算。这种计算方法能有效的提高加工精度,并可以检测新生产出来的刀具是否符合标准。该方法适用于加工刀具为旋转运动的数控加工轨迹计算。

新型斜齿圆柱测量齿轮螺旋面铣削刀具的廓形设计

以一种新型斜齿圆柱测量齿轮为研究对象,铣削传统测量齿轮轮齿对称中线一侧的半个轮齿,并提出一种铣削加工其螺旋面的盘形铣刀的廓形设计理论和方法。根据铣削过程中盘形铣刀与斜齿轮之间的运动关系,建立了螺旋面的端面截形线方程,以及螺旋面的数学模型,并求解出其特性方程。根据刀具和工件的接触条件,建立了接触线方程。

大型风电传动齿轮成形铣削刀具刃形曲线设计

基于成形原理加工齿轮廓形的盘铣刀是生产大型风电传动齿轮的必备刀具。然而,受加工原理误差影响,传统齿轮盘铣刀只能针对特定模数和齿数齿轮进行加工,刀具通用性差。传统刀具廓形不能够保证被加工齿轮的加工精度与使用寿命,无法最大程度发挥成形铣削的原理优势。基于此建立了齿轮渐开线实际廓形曲线数学模型,分析了共轭齿条顶角相对运动轨迹,建立了齿根过渡曲线方程,依据齿根过渡圆弧空间相对位置,重构了不同形式齿廓曲线的设计方式;基于逆向投影法,以被加工齿轮的各项参数为变量,建立了刀片刃形曲线数学模型,根据刀片空间包络原理,重构了可转位齿轮盘铣刀廓形曲线设计方式;进行了齿轮齿廓及刀片刃形曲线数值分析,研究了大型风电传动齿轮齿廓曲线以及可转位齿轮盘铣刀刀片刃形曲线的主要形式,研究结果为大型齿轮廓形成型加工提供技术支持。

圆柱齿轮滚切倒棱刀具设计

针对实际生产中圆柱齿轮的高速齿廓倒棱需求,提出了连续切削的滚切倒棱新方法,完成了滚切倒棱刀具廓形设计。首先参考圆柱齿轮滚齿加工运动,建立刀具与齿轮的初始位置关系及刀具安装位姿坐标系,并通过倒棱参数与所建的安装位姿坐标系计算刀具安装位姿参数;其次根据倒棱运动及刀具安装位姿,建立空间运动坐标系并推导坐标系间的变换关系,通过连续求解刀具前刀面与齿轮倒棱目标廓形的接触点,提出刀具廓形计算方法;最后选取某型号的圆柱斜齿轮为倒棱对象,利用切削仿真软件完成齿轮及滚切倒棱刀具的三维建模,通过编写仿真运动程序实现倒棱切削仿真,在此基础上利用倒棱机床进行加工实验。仿真及实验结果表明,所设计的倒棱刀具能够满足圆柱齿轮的高效齿廓倒棱需求,也验证了刀具廓形计算方法的正确性。

锥度螺旋面加工用盘形刀具的轮廓解析法

刀具设计曲面与加工工件的锥度螺旋面接触线为一条空间几何曲线,由此建立了刀具设计廓形的数学模型,提出了锥度螺旋面加工刀具的廓形设计原理,并给出了刀具设计的计算公式。

基于反向误差补偿的螺旋曲面成形加工干涉消减方法

为有效提高螺旋曲面成形加工的精度,根据螺旋曲面与成形刀具的相切接触原理,建立了螺旋曲面与成形刀具之间的正反算数学模型;提出一种基于误差反向补偿的干涉消减方法,通过在工件理论廓形上反向补偿干涉量,形成螺旋曲面新的虚拟计算廓形,再以该廓形反向计算成形刀具截形并进行迭代,最终得到可减小干涉误差的成形刀具截形;构建了螺旋曲面成形加工干涉量的计算模型,给出了螺旋曲面成形加工干涉消减流程,并讨论了所提方法的效率和适用范围。通过计算实例验证了所提方法的有效性。

成型磨削砂轮廓型的设计计算

针对螺旋曲面加工过程中工件与刀具空间啮合关系的特点,主要研究螺旋曲面磨削加工过程中的刀具廓形计算。根据刀具回转曲面与工件螺旋曲面间的空间共轭关系,灵活运用啮合原理,通过数学建模、空间坐标转换等方法计算出砂轮的廓形,为后续研究提供了数学思路和理论支持。由于各类共轭曲面存在相似的共性,提出的算法对各类共轭曲面的计算与设计均有一定的帮助。

加工螺旋面的成形盘铣刀刃磨原理及应用

针对可重磨成形盘铣刀刃形曲面复杂,在普通三轴联动数控机床上存在着难以加工的问题。依据空间坐标变换,得到砂轮磨削成形盘铣刀复杂空间刃形的数学模型,提出了一种在普通三轴联动数控机床上磨削自由曲线的刀具路径生成方法,先将刀盘复杂刃形曲线法矢投影与磨削位置砂轮接触点所在平面法矢投影匹配,再将刀盘上的刃形坐标点与砂轮上的接触点高阶匹配,求解得到砂轮运动轨迹点坐标。砂轮沿着该轨迹点运动包络出的刃形原理误差小于0.6μm,满足磨削加工要求。磨削和铣削结果表明,所采用加工方法在普通三轴联动数控机床上可满足盘铣刀任意复杂刃形的磨削。