圆柱齿轮加工过程的优化.doc

圆柱齿轮加工过程的优化 ? 108?《机床与液压》2006.No.3 圆柱齿轮加工过程的优化 李晋,章志芳 (1.周口师范学院,河南周口466000;2.洛河职业技术学院,河南洛河462000) 摘要:基于圆柱齿轮z倍展成(范成)加工原理,分析加工圆柱齿轮齿廓时各参数之问的关系.通过模拟加工过程, 建立数学模型及约束条件,优化了加工过程中系统的控制参数.在保证质量的同时,使加工过程的时间最少,从而提高加 工牛产率. 关键词:圆柱齿轮;参数优化;切齿加工 中图分类号:TH16文献标识码:A文章编号:1001—3881(2006)3—108—2 TheOptimizationoftheCuttingProcessofCylindricalGear UJin.ZHANGZhifang (1.ZhoukouTeachersCollege,ZhoukouHenan466000,China; 2.LuoheUniversityofPolytechnic,LuoheHenan462000,China) Abstract:TherelationshipofthecuttingshapingofoutlineofcylindricalgearandthecuttingparameterwasanalyzedbasedonZ timesexhibitionofcylindricalgear.Themathematicsmodelwassetupandtherestrictionconditionwaspresentedbyimitatingthecut- tingprocess.SOthecontrolparameterofcuttingprocesswasoptimized,andtheefficiencyWaSraised. Keywords:Cylindricalgear;Parameteroptimum 0引言 在恒量加工圆柱齿轮生产率高低的过程中,齿廓 成形所消耗的时间占有特别重要的位置.传统的加工 方案采用硬质合金切齿切头或高速钢切齿刀头进行加 工,并且通过增大切削速度和进给量,缩短切削路 径,提高设备工艺系统刚度和刀具精度等方法,大大 提高了齿轮质量和效率的有效性.但是,这些方案弊 端在于整个加工过程的各参数之间过于孤立,缺乏有 机动态的联系.即加过程的整个参数不能同时随着 加工过程的变化而有机动态地达到最优.有时,为了 提高加工过程中的某一个参数会受到其它参数的牵 制.如切削用量与机床本身的强度或切削刃单位长度 所承受的载荷参数之间的牵制等等.另外,随着数字 控制技术的发展,根据机械加工发展方向,范围等, 利用数控机床本身装有控制加工过程的自适应系统和 自动保证加工精度系统等等,虽然可完成自动加工, 但是,对于数控加工而言,由控制成形过程的复杂程 度分析可以看出,车床,铣床或通用机床的数控系统 相对比较简单,而用展成法成形渐歼线圆柱齿轮廓形 的数控问题却比较复杂,很少有人研究. 根据切削齿轮齿廓过程的运动学原理,切齿过程 中可采用大直径硬质合金切齿刀具或高速钢切齿刀 具,按z倍展成方法进行加工…的基础上,并且把控 制加工过程中的不同参数之间有机,动态地联系起来, 最大限度的使各参数达到最优.从而提高加工效率. 1原理与模型分析 1.1原理分析及问题 通过研究和对z倍展成运动过程及实现圆柱齿 轮齿圈成形过程控制的分析可知,若控制齿廓成形的 过程,就必须研究加工齿形侧面时相应的切削余量 图.而形成圆柱齿轮廓形时,可假象用一个齿的梳 刀,按展成法建立传统的图解.且现代计算机技术 (例如AutoCAD2000)可以精确再现形成圆柱齿轮的 凹槽图形(图1).图1可直观地看到齿轮毛坯上连 续形成凹槽的全过程.利用图1很容易确定所有被切 削层的形状和大小. 在整个切削加工 过程中,刀具的刀头 沿被加工齿轮廓形相 对运动的不均匀速度 用来代表.运动 从切削出现槽开始到 槽中心,这时,被 切金属层截面的厚度图lZ倍展成法齿廓形成图 为a,截面积为S.由图1可以看出,齿轮齿槽底部 的切削层截面积最小.因此,开始加.T出槽的切削力 F最大,到槽底的切削力最小.即切削力F从大逐渐 变小. 该图的重要特性是参数S和a问,以及单元切割 和切削力参数问存在着确定关系,F=,式中K为 比例系数,与被加工材料有关. 很显然,速度按确定规律变化,可使被切削 层参数值均衡.在事先规定的时间间隔内,在长度上 基本切除槽的前一半,因为在长度上后一半切除不超 过金属容积的5%. 切除层厚度取决于切削刃(刀刃)单位长度E 承受的载荷,即强度.切削齿轮的加|_I用量,可根据 切削齿槽第一个周期切削的最大载荷确定,在切 《机床与液压》2006.No.3?109? 削力逐渐减少时完