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Mathematical Model and Machining Method for Spiral Flute Rake Faces of Hourglass Worm Gear Hob 被引量:1
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作者 YANG Jie LI Haitao +2 位作者 RUI Chengjie HUANG Yi ZHANG Xiaodi 《Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics》 EI CSCD 2019年第3期401-412,共12页
To improve the cutting performance of an hourglass worm gear hob and the accuracy of the resulting worm gear,the rake angles of the teeth on the pitch circle should be reduced.A method of forming the spiral flutes by ... To improve the cutting performance of an hourglass worm gear hob and the accuracy of the resulting worm gear,the rake angles of the teeth on the pitch circle should be reduced.A method of forming the spiral flutes by using a variable transmission ratio was developed.This method ensures that the rake angles on the indexing torus of each tooth are approximately 0°.Based on the gear meshing theory and the hourglass worm forming method,the discretization mathematical model of the rake face of a planar double enveloping worm gear hob was established by using cylindrical generating surface,and the feed parameters for machining the rake face for a variable transmission ratio were obtained.The spiral flute was simulated and the hob was machined on a four axis CNC milling machine.A contourgraph was used to measure the rake angle.The measurement results showed that the proposed method can reduce the absolute value of the rake angle on both sides of the cutting teeth,which can be used for machining the spiral flute rake face of an hourglass worm gear hob. 展开更多
关键词 hourglass WORM gear hob cylindrical generating surface SPIRAL FLUTE RAKE face RAKE angle
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A New Manufacturing Method for Hourglass Worm Gear Hob Based on a Semi⁃automatic CAD
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作者 LONG Xinjiani LI Haitao +3 位作者 RUI Chengjie YANG Jie ZHANG Xiaodi WEI Wenjun 《Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics》 EI CSCD 2020年第6期914-927,共14页
The top relief surfaces of an hourglass worm gear hob are ground manually in the traditional manufacturing process,which cannot ensure the width of the land surfaces of the hob.Moreover,each geometric feature of the h... The top relief surfaces of an hourglass worm gear hob are ground manually in the traditional manufacturing process,which cannot ensure the width of the land surfaces of the hob.Moreover,each geometric feature of the hob has been produced through different manufacturing techniques and machine tools,which results in low efficiency.To solve this problem,we propose a semi-automatic computer aided design(CAD)method for hobs.The point clouds of each feature surface of a hob are calculated by combing mathematical equations of the top relief surfaces built by the proposed method with other existing equations of hob surfaces.According to the point clouds,the method can achieve the automatic modeling for the hob in three-dimensional(3D)software by classifying and extracting the parameter information of the feature-hierarchical knowledge of the hob.Based on the generated 3D model,the entire surfaces of the hob can be manufactured on a four-axis computer numerical control(CNC)milling machine through only twice clamping.Verification of the width of the land surface of the hob manufactured by semi-automatic CAD method on a measuring projector proved the precision of the designed width can be ensured.The edge of the contact area on the worm wheel in a meshing experiment is clear and distinct,which means the worm gear drive is meshed well and the hob manufactured by the proposed method has improved machinability.The method simplifies the processing technique,and improves the design efficiency and production accuracy. 展开更多
关键词 hourglass worm gear hob top relief surface feature-hierarchical knowledge SEMI-AUTOMATIC computer aided design(CAD)
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环面蜗轮滚刀测量机 被引量:5
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作者 石照耀 于渤 +1 位作者 叶勇 闫璐 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期2827-2834,共8页
基于圆柱坐标系测量原理,采用电子展成法研制了一台环面蜗轮滚刀测量机用于环面蜗轮滚刀的快速测量。该测量机通过对3个运动轴的闭环控制,使测头沿着被测误差项的路径运动来获取数据并完成测量。介绍了测量机的工作原理与构成,其为卧式... 基于圆柱坐标系测量原理,采用电子展成法研制了一台环面蜗轮滚刀测量机用于环面蜗轮滚刀的快速测量。该测量机通过对3个运动轴的闭环控制,使测头沿着被测误差项的路径运动来获取数据并完成测量。介绍了测量机的工作原理与构成,其为卧式结构,由花岗石床身、精密密珠主轴、滑动导轨和闭环控制系统构成。开发了环面蜗轮滚刀测量软件,实现了环面滚刀各项误差的快速精密测量。实验显示:该仪器可以对切削刃螺旋线误差、刃口齿形误差和容屑槽周节误差进行测量,测量的合成不确定度分别为2.35、2.45和2.94μm,均小于圆柱齿轮滚刀标准GB/T6084-2001中对应误差项公差的1/3,满足AA级精度的环面滚刀各项误差的测量要求,验证了该测量机的功能与可靠性。该测量机也可以用于环面蜗杆、圆柱蜗杆及圆柱滚刀的测量。 展开更多
关键词 环面蜗轮滚刀 滚刀测量 螺旋线误差 齿形误差 周节误差
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环面蜗轮滚刀螺旋槽前刀面设计及修正方法 被引量:3
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作者 杨杰 李海涛 +1 位作者 芮成杰 董学朱 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第9期1878-1887,共10页
为提高环面蜗轮滚刀的切削性能及滚齿效率,将滚刀的容屑槽设计成螺旋槽,减小刀齿两侧前角的绝对值,均衡两侧刃的切削条件。根据齿轮啮合理论和环面蜗杆成形原理,以滚刀基本蜗杆分度环面螺旋线的导程角和前刀面曲线的导程角互余为依据,... 为提高环面蜗轮滚刀的切削性能及滚齿效率,将滚刀的容屑槽设计成螺旋槽,减小刀齿两侧前角的绝对值,均衡两侧刃的切削条件。根据齿轮啮合理论和环面蜗杆成形原理,以滚刀基本蜗杆分度环面螺旋线的导程角和前刀面曲线的导程角互余为依据,提出一种由圆柱产形面变传动比展成环面蜗轮滚刀螺旋槽前刀面的方法;计算得到滚刀分度环面处的前角近似为0°,而刀齿左侧的前角从齿顶到齿根由正值变为负值,右侧前角从齿顶到齿根由负值变为正值,并且正前角和负前角的绝对值较大。进一步对滚刀前刀面进行修正,将修正后的滚刀模型导入VERICUT软件中,测量其前角,验证设计方法的正确性。结果表明,该方法能够解决滚刀两侧前角绝对值较大的问题,各刀齿左右两侧的前角控制在-0. 6°~0. 5°之间。 展开更多
关键词 环面蜗轮滚刀 螺旋槽 前角 圆柱产形面 VERICUT
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基于双锥砂轮的环面蜗轮滚刀前刀面成形方法 被引量:1
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作者 杨杰 李海涛 +2 位作者 芮成杰 龙新佳妮 魏文军 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第11期2423-2429,共7页
多头环面蜗轮滚刀通常采用螺旋槽,以降低刀齿负前角的绝对值、并均衡每个刀齿左右两侧的前角,从而提高滚刀的切削性能。由于环面蜗轮滚刀螺旋线上各处的螺旋升角不同,所以各个刀齿左右两侧的前角均衡问题更为复杂,鲜有螺旋槽前刀面的精... 多头环面蜗轮滚刀通常采用螺旋槽,以降低刀齿负前角的绝对值、并均衡每个刀齿左右两侧的前角,从而提高滚刀的切削性能。由于环面蜗轮滚刀螺旋线上各处的螺旋升角不同,所以各个刀齿左右两侧的前角均衡问题更为复杂,鲜有螺旋槽前刀面的精确成形方法的研究。基于环面蜗杆专用数控机床,提出采用双锥砂轮磨削螺旋槽环面蜗轮滚刀前刀面的方法,根据齿轮啮合理论,建立由双锥产形面展成平面二次包络环面蜗轮滚刀螺旋槽前刀面的数学模型,给出每个刀齿两侧在分度环面螺旋线上的前角计算公式。算例计算结果表明:如果采用直槽滚刀,对应的前角在-19. 530 3°~19. 530 4°;通过合理的参数选择,可使得螺旋槽滚刀对应的前角在-8. 1°~7. 3°,有效减小了刀齿负前角的绝对值。对环面蜗轮滚刀螺旋槽进行仿真加工,并且在仿真软件中对前角进行测量,测量结果与计算结果相吻合,证明本文方法的正确性。 展开更多
关键词 环面蜗轮滚刀 容屑槽 前刀面 前角 双锥产形面
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环面蜗轮滚刀刃带宽受周向定位误差影响分析 被引量:5
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作者 芮成杰 李海涛 +3 位作者 杨杰 龙新佳妮 太健健 丁宁 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期1096-1105,共10页
环面蜗轮滚刀刃带面的刃带宽需控制在一定的范围内以保持刃口的强度和锋利性,圆周定位误差的存在使刃带宽发生变化。为了磨削出满足需要的刃带面,研究了周向定位误差对刃带宽的影响规律。根据微分几何和齿轮啮合原理,建立了求解含有周... 环面蜗轮滚刀刃带面的刃带宽需控制在一定的范围内以保持刃口的强度和锋利性,圆周定位误差的存在使刃带宽发生变化。为了磨削出满足需要的刃带面,研究了周向定位误差对刃带宽的影响规律。根据微分几何和齿轮啮合原理,建立了求解含有周向定位误差的刃带宽的数学模型。研究了存在周向定位误差时,刃带宽沿环面蜗轮滚刀的轴向和齿高方向的变化规律。同时,在VERICUT中建立虚拟的四轴联动环面蜗杆磨床,对周向定位误差的影响进行仿真验证。研究结果表明:周向定位误差对环面蜗轮滚刀边齿齿顶处刃带宽的影响最大;刃带宽与周向定位误差具有很强的相关性,呈线性变化关系;对于特定的算例,当给定的刃带宽e=1. 0 mm在±10%范围内变化时,周向定位误差允许的调整范围为-0. 122°~0. 054°。 展开更多
关键词 环面蜗轮滚刀 磨削 刃带宽 周向定位误差 误差限
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环面滚刀刃口齿形的精密测量
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作者 闫璐 石照耀 +3 位作者 于渤 和法洋 叶勇 付瑛 《工具技术》 北大核心 2015年第11期87-90,共4页
平面二次包络环面蜗杆副的性能比圆柱蜗杆副更为优越,随着对利用展成法加工环面蜗轮的环面滚刀精度要求不断提高,环面滚刀的测量问题成为需解决的关键问题。基于空间啮合原理,建立对应蜗杆的齿面方程,推导出刃口齿形的数学模型,阐述了... 平面二次包络环面蜗杆副的性能比圆柱蜗杆副更为优越,随着对利用展成法加工环面蜗轮的环面滚刀精度要求不断提高,环面滚刀的测量问题成为需解决的关键问题。基于空间啮合原理,建立对应蜗杆的齿面方程,推导出刃口齿形的数学模型,阐述了环面滚刀的测量原理及关键技术问题,并控制测量机进行测量试验,实现了滚刀刃口齿形误差的精密测量。 展开更多
关键词 环面滚刀 刃口齿形误差 精密测量
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恒铲背量环面蜗轮滚刀顶后角面设计方法
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作者 芮成杰 《机械设计》 CSCD 北大核心 2021年第2期35-41,共7页
环面蜗轮滚刀各个刀齿的齿顶由顶刃带面和顶后角面组成,在实际应用中顶后角面多采用人工手持砂轮加工,此方法得到的顶后角面的结构形状不明确,并难以衡量获得的顶后角的大小。为了更精确地构建顶后角面,针对直槽环面蜗轮滚刀,文中提出... 环面蜗轮滚刀各个刀齿的齿顶由顶刃带面和顶后角面组成,在实际应用中顶后角面多采用人工手持砂轮加工,此方法得到的顶后角面的结构形状不明确,并难以衡量获得的顶后角的大小。为了更精确地构建顶后角面,针对直槽环面蜗轮滚刀,文中提出由半径不同的环面与相应位置的平面相交获得不同位置的交线,由所有交线构建顶后角面的设计方法。建立了顶后角面的数学方程,求解出完整的顶后角面,并求解得到顶刃带线在顶后角面的法矢量,以该法矢量与顶刃带线在齿顶环面上法矢量的夹角作为顶后角的值,分析了恒铲背量时顶后角的变化规律。算例计算结果表明:当顶铲背量为恒定值3.5 mm时,获得的顶后角在11.27°~11.62°之间;同一位置的顶后角大小与铲背量近似呈线性关系。分析结果可为环面蜗轮滚刀顶后角面铲磨量的选择提供参考。 展开更多
关键词 环面蜗轮滚刀 顶后角面 铲背量 顶刃带面 环面蜗杆
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基于圆弧砂轮的环面蜗轮滚刀顶后角面磨削方法
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作者 高程远 芮成杰 许文豪 《机械设计》 CSCD 北大核心 2021年第S01期22-26,共5页
环面蜗轮滚刀的齿顶设计出一定宽度的顶刃带可提高滚刀的使用寿命,目前生产中多采用手工加工的方式获得顶后角面,导致各刀齿的顶刃带宽和顶后角难以保证。为了实现环面蜗轮滚刀顶后角面的数控加工,文中提出由圆弧砂轮磨削顶后角面的方... 环面蜗轮滚刀的齿顶设计出一定宽度的顶刃带可提高滚刀的使用寿命,目前生产中多采用手工加工的方式获得顶后角面,导致各刀齿的顶刃带宽和顶后角难以保证。为了实现环面蜗轮滚刀顶后角面的数控加工,文中提出由圆弧砂轮磨削顶后角面的方法。使前刀面绕滚刀轴线旋转获得前刀面的旋转映射曲面,使其与齿顶环面相交构建出顶刃带线。为保证磨削出的顶刃带线形状的正确性,采用截形圆半径与滚刀齿顶环面半径相同的圆弧砂轮磨削顶后角面。基于四轴联动环面蜗杆磨床,建立顶后角面磨削运动模型,并基于VERICUT软件实现各刀齿顶后角面的仿真加工。算例分析结果表明,磨削出的顶后角面的顶刃带宽度与设计值相符,且获得的顶后角大小在11.0°~12.1°之间。 展开更多
关键词 环面蜗轮滚刀 顶后角面 圆弧砂轮 顶刃带 磨削方法
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