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数控机床的普及,柔性制造系统的建立,给传统的机械制造行业带来了巨大的影响。使得传统的设计方法已不适应现代化的需要,现代制造业向小批量,多品种,高精度方向转变,针对某一具体产品的高精度齿轮刀具需求越来越大,制造像蜗轮滚刀等高质量复杂刀具有两个问题需要解决:一是蜗杆螺旋面的精确加工,二是蜗轮滚刀齿廓与相应蜗杆的一致,这就使得蜗杆和蜗轮滚刀都必须采用磨削加工,以提高螺旋面的几何形状精度,表面粗糙度,和齿面硬度。目前,国外刀具行业在设计制造领域具有一定的垄断地位,刀具CAD/CAM系统的研发应立足于国内,实行自力更生。本文基于ZK、ZA蜗轮滚刀螺旋面的精确设计与加工展开对滚刀CAD/CAM软件开发,介绍了ZK型蜗轮滚刀CAD系统和铲磨ZA型滚刀的砂轮修形CAM系统。主要研究内容如下:
⑴在ZK1、ZK2型蜗杆和蜗轮空间啮合原理基础上,分别构建数学模型,推导出蜗杆的齿面方程,求解法向和轴向齿形点,拟合出滚刀轴向和法向齿形曲线,完成了滚刀结构参数的设计及工程图的参数化自动绘制,详细介绍工程图中各视图绘制模块;精确建立ZK蜗轮滚刀的三维实体,可用于蜗轮蜗杆副传动有限元分析和动力学分析。
⑵从螺旋面成型原理出发,建立基本蜗杆为ZA型滚刀的铲磨砂轮数学模型,推导出铲磨砂轮轴向截形方程,计算出砂轮轴向截形点,完成轴向截形NC代码设计及刀具路径的仿真,并提出了图形和文本两种砂轮截形数据的修改方法,解决了砂轮修形及铲磨加工过程中的误差补偿。
⑶该软件各模块通过了一般的测试,运行稳定,基本达到设计要求。