无理论刃形误差插齿刀设计方法研究

摘要

插齿刀是目前应用最广泛的齿轮加工刀具之一，但是现行的插齿刀存在理论齿形误差、刃磨后加工精度一致性差、难以在保证齿形精度的条件下增大前后角等问题。针对这些问题，本文在了解了现阶段国内外插齿刀研究成果的基础上，提出了一种通用的无理论刃形误差插齿刀设计方法。 首先，从插齿刀结构入手，分析问题产生的原因，提出了新的插齿刀设计原理。依据齿轮啮合原理，建立虚拟齿轮齿面的数学模型；采用球面作为前刀面，建立能够同时满足直齿及斜齿插齿刀设计要求的前刀面数学模型；通过虚拟齿轮齿面与前刀面求交，获得无理论刃形误差的切削刃；为保证刃磨后加工精度的一致性，以多条无理论刃形误差切削刃构造插齿刀后刀面。给出了新型插齿刀的设计步骤，并用一组设计实例验证该方法的可行性。 其次，对设计结果进行检验，分析了现有插齿刀检测方法的弊端，采用VERICUT仿真加工的方式检验插齿刀设计结果。从仿真实验原理出发，根据插齿加工运动过程，建立了插齿机仿真运动模型；模拟实际插齿加工编制了仿真数控程序；为了验证设计结果的正确性及优越性，安排了采用现行方法设计的插齿刀进行对比实验；最后对比两种插齿刀仿真加工结果得出结论。 最后，以前文研究成果为基础，应用 VB与 Matlab混合编程的方式开发了插齿刀设计系统，通过设计示例检验设计系统的可行性。

目录

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字母注释表

第一章 绪 论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外发展现状

1.3 本文研究内容

第二章 插齿刀拓扑结构设计

2.1 概述

2.2 刀具结构及设计原理

2.3 数学模型建立

2.4 设计步骤

2.5 本章小结

第三章 无理论刃形误差插齿刀设计实例

3.1 概述

3.2 设计参数确定

3.3 设计实例

3.4 本章小结

第四章 插齿加工仿真实验

4.1 概述

4.2 仿真实验原理

4.3 仿真模型建立

4.4 插齿加工数控编程

4.5 加工仿真与分析

4.6 本章小结

第五章 无理论刃形误差插齿刀设计系统开发

5.1 概述

5.2 系统功能模块

5.3 主要功能的技术实现

5.4 设计计算示例

5.5 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 全文结论

6.2 本文的创新性工作

6.3 工作展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢