2008年第27卷11月第11期机械科学与技术

MechanicalScienceandTechnologyforAerospaceEngineeringNovember2008Vo.l27No.11

准双曲面齿轮的仿真加工新方法

张爱梅,肖 燕,苏智剑,吴序堂

张爱梅

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(1郑州大学机械工程学院,郑州 450001;2西安交通大学机械工程学院,西安 710049)

摘 要:以五轴联动CNC(computernumericalcontrol)弧齿锥齿轮加工机床的概念模型为基础,提出

了一种新的准双曲面齿轮齿面的加工仿真方法。在仿真过程中,将齿坯离散为一个同心圆族,把将刀具刃锥面简化为一个锥面。并以求解代表齿坯的同心圆和代表刃锥面的圆锥面的交点数值分析方法为核心算法,构建起了整个仿真系统的框架。解决了基于通用CAD(computeraideddesign)平台开发的切齿仿真系统无法直接获得齿面上指定点数据的弊端,为复杂齿面的仿真加工技术的发展提供了新的思路。

关 键 词:准双曲面齿轮;加工仿真;数控铣齿机;数字化齿面

中图分类号:G659;TG61 文献标识码:A 文章编号:1003 8728(2008)11 1383 04

ANewManufacturingSimulationMethodforHypoidGears

(1SchoolofMechanicalEngineering,ZhengzhouUniversity,Zhengzhou450001;

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SchoolofMechanicalEngineering,Xi anJiaotongUniversity,Xi an710049)

ZhangAimei,XiaoYan,SuZhijian,WuXutang

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Abstract:Basedontheconceptualmodelofthefive axissimultaneousCNC(ComputerNumericalControl)bevel

gearcuttingmachine,anewmethodformanufacturingsimulationispresented.Itscorealgorithmistoobtaintheintersectingpointsbetweenthecirclesandthecone.Intheprocessofsimulation,thegearblankissimplifiedasonecosinecirclesetandthecutterissimplifiedascones.ItisdifferentfromthesystemwhichisbuiltbasedoncommercialCAD(ComputerAidedDesign)system,thediscretepointsonthegeartoothsurfacescanbeobtaineddirectly.Inaddition,thismanufacturingsimulationmethodforhypoidgearsisuniversalandcanbeusedtomanu facturemanykindsofgears.Keywords:hypoidgears;manufacturingsimulation;CNCgearcuttingmachines;digitizedtoothsurface 由于准双曲面齿轮加工过程的复杂性,目前无论是采用传统机床,还是数控机床,要想加工出合格的准双曲面齿轮都必须通过试切来调整机床参数,而过多的试切将消耗大量的人力和物力。随着齿轮设计技术和方法的发展,与传统的齿面解析表达式获得过程相比,使用切齿仿真方法来获得齿面的数字化或参数化表达式的方法就显得较为直观,也更易于为广大工程技术人员所接受。因此开展弧齿锥齿轮齿面加工过程仿真对齿轮的设计和加工过程都有着重要的理论和实际意义。

目前所采用的复杂齿面齿轮的加工仿真方法大

收稿日期:2007

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多数属于制造法造型的范畴,即利用刀具和工件毛坯的三维实体作布尔运算的方法来得到工件齿轮的三维实体,在这方面又以基于AutoCAD等CAD平台软件所开发出的仿真软件为最多。文献[1]利用VB6 0编程语言和AutoCAD2000软件开发了阿基米德蜗杆和蜗轮加工仿真软件。文献[2]利用Au toCAD2000软件平台、C++编程语言和ObjectARX类库研制了螺旋锥齿轮加工仿真程序,并与实际加工情况做了比较。文献[3,4]利用AutoCAD2000及VBA或VB6 0软件环境,研制了Klingelnberg制螺旋锥齿轮切齿仿真程序。文献[5~7]采用与文献[2]基本相同的开发环境建立了以CNCFree form型铣齿机为对象的螺旋锥齿轮切齿仿真系统。这种以通用CAD系统为平台研制出的切齿仿真系统,主基金项目:国家自然科学基金项目(59775009)资助

作者简介:张爱梅(1964-),副教授,硕士生导师,研究方向为CAD

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