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传统齿轮加工依赖于专用齿轮机床和专用齿轮刀具,小批量多品种齿轮加工时需配备多种齿轮刀具及螺旋导轨,齿轮加工刀具及设备的柔性差,并且无法完成无退刀槽人字齿轮的加工。齿轮铣削技术是一种先进的齿轮制造技术,许多国外的齿轮厂家已经实现了 CAD/CAM一体化,开发出了专用的齿轮铣削专用软件,但价格昂贵,且技术封锁严重,在我国还未得到大范围的推广使用。 本文采用四轴卧式加工中心和棒铣刀及球头铣刀,基于齿条齿面和齿轮廓线的共轭曲线理论,得到齿轮加工展成原理的数学模型,获得齿面形成的包络线,通过坐标变换,将复杂的包络线变换为铣刀的平移运动和齿轮的旋转运动,并研究和解决具体齿形的铣削难点,得到了一种由模数、齿数、齿宽、螺旋角的大小及旋向、刀具半径参数驱动的柔性齿轮加工轨迹规划的方法,然后利用仿真软件进行实例仿真,并进行具体的铣削实验,验证该铣削轨迹规划的有效性。实现不同模数、螺旋角的齿轮柔性加工及无退刀槽人字齿轮的铣削加工。 本文的主要研究工作内容有以下几个方面: 1、渐开线齿形的铣削刀具轨迹规划研究。基于共轭曲线理论,分别研究20°及0°压力角齿条与齿轮啮合的原理,得到渐开线包络线的数学模型及坐标变换方法,获得铣削渐开线齿形的加工中心各运动轴的具体运动关系,实现渐开线齿形铣削的刀具轨迹规划。 2、基于刀具轨迹规划的齿形铣削过程实现方法研究。针对齿槽去余量,斜齿轮螺旋角、无退刀槽人字齿轮的转角及修形处理,在刀具轨迹规划的基础上,解决铣削齿轮齿形时的实际问题,并得到参数驱动的齿形铣削刀具轨迹规划方法。 3、仿真与试验对比研究。获得铣削具体齿形的数控程序,利用VERICUT软件对具体参数的直齿轮和无退刀槽的人字齿轮齿形进行铣削仿真,判断轨迹规划是否正确,然后利用四轴加工中心进行实际铣削试验,验证渐开线齿形铣削加工的刀具轨迹规划的有效性。