数控内齿轮成形磨齿机的关键技术研究--《河南科技大学》2007年硕士论文
数控内齿轮成形磨齿机的关键技术研究
【摘要】：
由太阳轮、行星轮和内齿轮组成的行星轮系广泛应用于机械传动中。要提高行星轮系的制造精度，增加其承载能力，关键是提高硬齿面内齿轮的精加工技术。渐开线内齿轮的精加工目前在国内是一个亟待解决的难题，因此开发内齿轮数控磨齿机床很有必要。开发内齿轮磨齿机的关键在于成型砂轮的在机数控修整和高刚度磨削头的设计。本文针对磨削头结构设计和成型砂轮的在机数控修整问题进行了研究。
根据内齿轮成型磨削原理，设计了磨削头结构，并提出了偏置法加工方案，降低了磨削头尺寸对内齿轮最小加工内径的制约，扩大了机床的加工范围；从渐开线的形成原理和参数方程入手，分别用“范成法”和“插补法”研究渐开线廓形砂轮的修形问题，建立了砂轮修形数学模型，设计了砂轮修整装置；建立了渐开线齿廓的数学模型，以展角为变量、以法向允许误差为优化目标、用两坐标完成了渐开线的插补；基于VC++6.0开发出了渐开线轮廓成形砂轮数控修整插补软件，在PC机上生成砂轮修形数控加工代码，并通过RS232通讯接口输入数控系统实现自动加工，扩展了数控系统的功能，实现了PC机自动编程和数控加工的统一，增加了机床加工的柔性；对分齿精度进行数学处理，通过编制的跳齿软件自动寻求最佳跳齿数，提高了分度精度，从而减少了内齿轮加工的周节累积误差。
磨齿试验表明，本文研制的磨齿机加工精度和柔性较高。该机床的研制成功将有助于改进我国现行的内齿轮精加工工艺，从而改变我国内齿轮磨齿机依靠进口的局面，促进国内齿轮制造业的发展。
【关键词】：
【学位授予单位】：河南科技大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2007【分类号】：TG616【目录】：
ABSTRACT3-7
第1章 绪论7-11
1.1 课题研究的意义及应用前景7-8
1.2 齿轮加工机床国内外的研究现状8-9
1.2.1 珩齿8
1.2.2 硬齿面滚齿8
1.2.3 磨齿8-9
1.3 本文的研究内容和方法9-10
1.4 应用前景10-11
第2章 数控内齿轮磨齿机磨齿方法研究和关键部件结构设计11-21
2.1 概述11-12
2.1.1 齿轮加工机床的类型11
2.1.2 内齿轮的成形磨齿方法11-12
2.2 内齿轮数控磨齿机床方案确定12-15
2.2.1 磨削方案的确定12-13
2.2.2 机床整体设计方案13-15
2.3 关键零部件的设计15-18
2.3.1 砂轮头架的设计15-17
2.3.2 磨削头回转及分度机构的设计17-18
2.4 机床的安装与调试18-20
2.5 本章小结20-21
第3章 渐开线廓形砂轮的修形方法的研究及修形装置的设计21-30
3.1 渐开线砂轮“范成”修形方法的研究及修形装置的设计21-25
3.1.1 “范成法”的砂轮修形原理21-22
3.1.2 成型砂轮渐开线截面轮廓修整的数学模型建立22-24
3.1.3 修整装置的概念化设计24-25
3.2 渐开线砂轮“插补法”修形研究及修形装置设计25-29
3.2.1 金刚笔修形25-27
3.2.2 金刚轮修形27-29
3.3 本章小结29-30
第4章 渐开线轮廓成形砂轮数控修整插补软件的开发30-40
4.1 软件开发的目的30
4.2 渐开线插补算法的研究30-33
4.2.1 常用的插补方法31
4.2.2 渐开线插补算法的研究31-33
4.3 渐开线砂轮数控修整插补软件的开发33-39
4.3.1 用户界面33-34
4.3.2 系统的开发原则34-36
4.3.3 开发方法和开发过程36-39
4.4 本章小结39-40
第5章 砂轮修形及磨削工艺的研究与试验40-54
5.1 数控回转台分度精度的处理40-42
5.1.1 分度精度处理方法40-41
5.1.2 跳齿程序的编制41-42
5.2 磨削工艺的研究42-48
5.2.1 砂轮特性43-46
5.2.2 砂轮修整46-47
5.2.3 磨削液47-48
5.3 零件磨削数控加工程序的编制48-51
5.4 磨削试验51-53
5.5 本章小结53-54
第6章 结论54-56
6.1 结论54
6.2 展望54-56
参考文献56-59
攻读硕士学位期间的研究成果60-61
详细摘要61-68
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直廓内齿轮数控磨齿机床设计及轮齿承载性能分析
由太阳轮、行星轮和内齿轮组成的行星轮系广泛应用于机械传动中。要提高行星轮系的制造精度，增加它的承载能力，关键是要解决硬齿面内齿轮的精加工问题。大模数大直径内齿轮的精加工目前在国内是一个亟待解决的难题，因此开发内齿轮数控磨齿机床很有必要。鉴于内齿轮的齿数较多，齿廓接近于直线，本文用直线齿廓取代渐开线齿廓，研究直廓内齿轮在行星轮系中应用的可行性及其精加工机床的开发。本文主要研究内容是河南科技大学承担的国家自然科学基金“新型直廓内齿轮行星传动的动态特性及成形磨削方法”研究内容的一部分。
1.通过合理选择数控直廓内齿轮磨齿机床的数控系统和进给系统及其结构形式，完成了数控直廓内齿轮磨齿机床的结构设计和电气部分设计。
2.以齿轮啮合理论为基础，采用力学分析的方法研究轮齿在载荷作用下的弯曲变形，对直廓内齿轮与渐开线外齿轮的承载啮合特性进行分析(LTCA)。
3.对行星轮系的承载传动误差进行分析，从理论上验证直廓内齿轮替代渐开线内齿轮在工业上应用的可能性。
4.编制数控加工程序，完成直廓内齿轮磨齿机床的磨齿试验，研究内齿轮磨齿机床应用的可行性。
本机床研究成功，将有助于改进我国现行的内齿轮精加工工艺。该直廓内齿轮磨齿机床加工效率高、成本低，且结构简单、易于制造。本文依据非共轭齿面的啮合特性，创造性地提出用直线齿廓内齿轮与渐开线外齿轮啮合的方案，通过对直廓内齿轮与渐开线外齿轮承载啮合特性的分析，以及对整个行星轮系承载啮合特性的分析，验证了直廓内齿轮代替渐开线内齿轮在工业上的应用可行性。
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产品摘要：一、机床的主要结构、原理和功能介绍YK7380数控成形砂轮磨齿机是一种适用于冶金、矿山、机车、船舶、化工、发电设备、军工、航空航天等重型机械传动中高精度齿轮精密磨削机床。机床工作原理为成形法磨削，即将砂轮轴截面截形修整为与齿轮齿槽相适应的截面，进行成形磨削加工。机床动作及操作简单，具有加工精度高、效...
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一、的主要结构、原理和功能介绍YK7380数控成形砂轮是一种适用于冶金、矿山、机车、船舶、工、发电设备、、航空航天等重型机械传动中高精度齿轮精密磨削。工作原理为成形法磨削，即将砂轮轴截面截形修整为与齿轮齿槽相适应的截面，进行成形磨削加工。动作及操作简单，具有加工精度高、效率高、可靠性及稳定性高、自动操作程度高等特点。为全闭环控制，加工对象种类繁多，齿轮齿形、齿向修形灵活等特点。二、的主要参数规格：最大齿顶直径　　　　　　　　&P800mm　　最小齿根直径　　　　　　　　&P100mm模数　　　　　　　　　　　　2 mm～20mm齿数　　　　　　　　　　　　不限最大直齿宽度　　　　　　&& 500mm　　螺旋角　　　　　　　　　　　&45&&参数：&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&磨具功率&&&&&&&&&&&&&&&&&& 20KW(max)砂轮直径&&&&&&&&&&&&&&&&&& &P400mm～&P300mm砂轮厚度&&&&&&&&&&&&&&&&&& 63mm(max)砂轮线速度&&&&&&&&&&&&&&&& 50m/s (max)负载&&&&&&&&&&&&&&& 2000Kg（max）最大（最小）中心距&&&&&&&& 195mm～675mm滑板最大轴向行程&&&&&&&&&& 180mm拖板最大行程&&&&&&&&&&&&&& 550mm砂轮中心距面最小距离 320mm直径&&&&&&&&&&&&&&&& &P650mm尾架距台面高度&&&&&&&&&&&& 700mm～1200mm高度&&&&&&&&&&&&&&&&&& 980mm数控轴：⑴立柱径向进给轴&&&&&&&&& （X轴）⑵立柱拖板走轴&&&&&&&&&&& （Z轴）⑶磨具螺旋角旋转轴&&&&&&&&& （A轴）⑷圆旋转轴&&&&&&&&& （C轴）⑸砂轮架轴向运动轴&&&&&&& （V轴）⑹砂轮修整轴&&&&&&&&&&&&&&& （W轴）(7)砂轮旋转轴&&&&&&&&&&&&& （S轴）(8)金刚石滚轮旋转轴&&&&&&& （S1轴）相关图片
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