yk8320型数控非圆滚齿机加工鼓形齿齿轮的方法研究

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1、YK8320型数控非圆滚齿机加工鼓形齿齿轮的方法研究摘要：在对YK8320型数控非脚滚齿机研允的基础上得出，只要对插补兑法及程序进行改造就能使其加工出满足技术耍求的鼓形齿轮，本文从加工鼓形齿轮数学解析的角度出发，对YK8320型数控非圆滚齿机在加工鼓形方面进行研宄。关键词：鼓形齿轮数学解析数控0前言由于重型机械行业的发展，大型鼓形齿轮联轴器在我国需求量逐年上升，而这其中大部分都依赖于进口，主要从日本三菱、九州等公司引进。由于进口设备较昂贵，所以在我们大部分小型企业中无法普及。针对这种情况的出现，我们在原有的数控非圆滚齿机的基础上进行算法与程序的改造，使之能加工出符合使用要求

2、的鼓形齿轮。本文从两个角度岀发对此进行研究，推导出YK8320型数控非圆滚齿机加工鼓形齿轮的数学解析。1YK8320型数控非圆滚齿机装备简介YK8320型数控非圆滚齿机的改造，是基于合肥工业大学CIMS所与合肥精大仪表有限公司（原合肥仪表厂）的项目。该数控机床与YK3480数控非圆滚齿机都是上世纪我们所为合肥仪表厂设计的，经过十儿年的工作已经为合肥仪表厂带来了巨大的经济效益工作原理介绍YK8320型数控滚齿机主要用于滚削非圆齿轮，同时可加工直、斜齿圆柱齿轮，小锥度齿轮和鼓形齿轮等。本机床为五轴数控滚齿机，可实现四轴联动，顺（或逆）滚加工，可根据用户需要编制自动方框循环程序，

3、操作方便。如图1所示，当发出指令时，主轴电机带动滚刀主轴B转动，而后脉冲编码器检测到滚刀转动的角度，随即发送指令控制待加工件C轴转动，因此形成B-C轴联动，那么B、C两轴按照一定的关系比联动后就可以形成滚齿刀与毛坯件之间的啮合，即可以加工出齿形。记沿工件径向加工的方向为X，沿工件轴向加工的方向为Z，他们分别由两个不同的电机带动，那么当对两个电机发出不同的指令吋，即形成X-Z轴进行插补运动，使他们按照预先设定的指令进行加工就可加工出椭圆形或者鼓形齿轮。图1YK8320型数控滚边机加工过程2加工鼓形数学解析鼓形可以看做是一个均匀去掉两极的球柱，那么鼓形齿轮就是这样一个带有固定倾

4、角的齿轮（即，鼓形齿轮的齿向呈圆弧曲线型）。在研究非圆齿轮滚齿机经改造后，加工鼓形齿轮的过程中，主要应考虑以下几个问题。（1）现阶段考虑的是理论化的鼓形齿轮，不带修形。（2）现有条件是有了完整的W以加工出非圆齿轮的滚齿机，它包含下列运动：1）滚刀和工件的旋转运动B-C2）沿工件的轴向和径向进给运动X-Z（3）鼓形齿轮与圆柱齿轮、非圆齿轮的区别：1）与圆柱齿轮的区别是：鼓形齿轮径向截面的半径长度是按照圆弧均匀变化的，而圆柱齿轮各径向截面的半径长度相等，这就要求在滚齿加工过程中，机床X轴应该是不断变化的；2）与非圆齿轮的区别是：非圆齿轮在每一个截面的加工过程中，都是从椭圆氏轴开

5、始加工再到短轴，再由短轴到长轴，也就是说X轴是由正到负，再由负到正不断变化的，而鼓形齿轮屮的X轴是沿着一个方向变化。（4）经分析：B、C两轴按照一定的关系比联动后形成了鼓形齿轮的齿形，而X、Z两轴做的是插补运动，按照一定的关系比插补后形成了鼓形齿轮的鼓形，同时X轴的变化又与C轴转速息息相关，所以这样就形成了B-C-X-Z的四轴联动，只要我们可以找到这四个轴之间的关系，就可以在原有设备的基础上加工山理论状态下的鼓形齿轮。1）B—C联动kn=n以其中nD、n分别为B、c两轴的转速，k为滚刀头数，z为待加工件齿数。11Bc2）X—Z插补图3鼓形齿轮加工示意图①三维推导法：本文在考

6、虑X-Z两轴插补运动的过程中，将滚刀与待加工件的啮合过程想象成，啮合点在鼓形齿轮毛坯件上是一个自由点，它沿着螺旋线在毛坯件上旋转，直至到加工终点（这种螺旋线每相邻两圈的间距相等）。加工起点是A,终点是Z，瞬时加工点是B定义参数：1°a为瞬时加工点在横截面上的投影角-aa

7、in汉0）。180°-)汉()Z2()+d{}x2=x}+&c所以，B点各坐标值为<，在此公式中，主要是推倒出久汉的关W办z2=z,+&180Q(6^-汉())系，以便所有的坐标值都可用一个变ii来表示，那么改曲线的数学解析为x=RcosacosOy=Rcosasin3z=Rsin^z^=-^080°-—)180°n()可以看出，只要可以检测到沒的变化量彻，就可以得到相应的&，咏，&，即可以通过改变发送脉冲数得到想要的鼓形。②投影推导法因为在具体加工过程中，冋转体我们只需考虑X轴移动即可，所以Y轴不必考虑插补。将整