泛摆线齿轮五轴数控加工刀具轨迹规划研究

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1、分类号___________密级__公开______收藏编号___________学号__153101008_学校代码___11062___编号_____________(应用研究)泛摆线齿轮五轴数控加工刀具轨迹规划研究工程领域：车辆工程研究方向：精密驱动与传动研究生姓名：莫靖宇校内导师、职称：罗善明教授校外导师、职称：王印教授所在学院：机械与汽车工程学院二〇一七年十二月泛摆线齿轮五轴数控加工刀具轨迹规划研究摘要泛摆线齿轮是以短幅外摆线的等距曲线为齿廓曲线的一种摆线齿轮，具有滑动率低，传动平稳等优点，适合大速比、大功率、结构尺寸小的齿轮传动。目前对泛摆线齿轮的研究

2、主要集中在齿形设计和参数优化等方面，而对其加工方法研究尚不充分，且无专用加工机床加工泛摆线齿轮，限制了泛摆线齿轮在RV减速器上的应用。为此，本文提出在五轴数控机床上端铣加工泛摆线齿轮的方法，以期简化泛摆线齿轮加工工艺、提高加工效率、实现泛摆线齿轮的以铣代磨。论文围绕泛摆线齿轮参数化建模、五轴数控刀具路径规划与加工仿真、刀轴矢量干涉判别与处理、铣削参数优化等内容展开研究，为下一步大速比泛摆线齿轮减速器和专用加工机床的研制提供理论基础和科学依据。论文主要研究内容如下：⑴泛摆线齿轮参数化建模。基于坐标变换和曲线等距方法，得出泛摆线齿轮数学模型，推导出泛摆线齿轮齿廓无尖点

3、边界条件；基于UG建模软件，实现泛摆线齿轮参数化建模。⑵泛摆线齿轮五轴端铣加工刀具轨迹规划。基于泛摆线齿轮几何特征和数控加工技术，提出泛摆线齿轮端铣加工方法，规划出泛摆线齿轮端铣加工刀具轨迹；基于端铣刀五轴铣削模型，建立泛摆线齿轮五轴端铣加工刀轴矢量局部干涉、全局干涉的判别与处理模型。⑶泛摆线齿轮数控编程与加工仿真。以UG数控编程软件为平台，实现泛摆线齿轮的数控编程；基于postbuilder软件，开发出刀具路径后置处理软件，实现泛摆线齿轮刀具轨迹数控程序的转换；基于VERICUT数控仿真软件，对泛摆线齿轮端铣加工进行加工仿真，实现泛摆线齿轮五轴端铣加工刀轴矢量的

4、干涉检验。⑷泛摆线齿轮五轴端铣加工实例及精度分析。在五轴数控机床上，对泛摆线齿轮进行端铣加工，得到泛摆线齿轮加工样件，验证刀具轨迹规划方法可行性；提出利用ZYGO光学表面轮廓粗糙度仪和海克斯康影像仪，对泛摆线齿轮进行齿面粗糙度和齿形精度检测，检测结果表明了泛摆线齿轮端铣加工达到磨削效果；基于正交试验法，探究主轴转速、进给速度、切削深度、刀轴倾角对泛摆线齿轮I齿面粗糙度、齿形精度的影响程度；基于多元线性回归分析方法，建立铣削参数与泛摆线齿轮齿面粗糙度、铣削参数与泛摆线齿轮齿形精度预测模型，对实验进行了加工精度预测，实验结果验证了该模型的有效性。关键词：泛摆线齿轮；五

5、轴端铣加工；轨迹规划；正交试验IIResearchontheToolPathPlanningforFive-AxisNCMachiningofUniversalCycloidGearAbstractTheuniversalcycloidgearisacycloidgearwiththeisometriccurveoftheshortamplitudeoutsidecycloidasthetoothprofilecurve,whichhastheadvantagesoflowslidingrateandstabletransmission,andissuitable

6、forthegeartransmissionwithlargespeedratio,highpower,andsmallstructuresize.Atpresent,theresearchontheuniversalcycloidgearmainlyfocusesonthetoothshapedesignandparameteroptimization,buttheresearchonitsprocessingmethodisnotsufficient,andwithoutspecialmachiningmachinetools.Theapplicationof

7、theuniversalCycloidalgearsinRVReducerislimited.Therefore,inordertosimplifythemachiningtechnologyoftheuniversalcycloidgear,improvethemachiningefficiency，achievetheuniversalcycloidgeargrindingbymilling,thispaperproposestomakeuseoffive-axisNCmachinetoprocesstheuniversalcycloidgear.Theres

8、earch