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传统机械式机床结构复杂、调整过程繁琐,这严重制约了螺旋锥齿轮的生产效率。NC技术所体现出来的巨大优势极大地推动了多轴联动数控机床的发展,螺旋锥齿轮的数控化加工已是大势所趋。鉴于数控机床的应用前景,因此,研究从传统机械式机床向数控机床的运动转换,找到一种新的、有效的转换方法,具有重要的理论意义和实用价值。
本文分析了五轴联动数控机床的结构形式及坐标变换方法,将其和传统机床进行对比,进而研究了螺旋锥齿轮从传统机床向数控机床运动转换数学模型。提出应用等效转换法求解数控机床各轴运动函数的方法。
基于Litvin的等价转换理论,建立将传统机床调整参数向数控机床转变的数学模型。应用最小二乘优化算法解超定非线性方程组,求得各数控轴的运动多项式。将求解程序进行可视界面化编程并完成可执行文件的编译,可以脱离Matlab环境独立运行,增强了程序的可读性,方便用户对源代码的分析和维护。
在CATIA环境下建立五轴联动数控机床模型,导入各数控轴运动函数,控制刀具实体和轮坯实体在各时刻的相对位置并进行去除布尔运算来模拟切削过程。运用CATIA曲面功能,拟合得到仿真切削下的齿面,构建小轮三维实体模型。将传统机床形式下的齿面离散点导入CATIA,验证了仿真模型的精确性。本文实验通过对比差曲面图,证明小轮理论齿面是正确的,也证明了数控机床模型的精确性和转换方法是正确可行的。
分析了各数控轴误差对齿面误差的影响,确定其中对齿面法向误差和齿形误差影响最大的数控轴,为数控机床的开发和改进提供了理论依据。