1 前言

　　文獻介紹了斜齒錐齒輪的特點及其數(shù)學、幾何建模過程。大錐角斜齒錐齒輪副可用于章動傳動，其三維模型如圖1所示。其中錐角90°的平面齒輪稱其為產(chǎn)型輪，而另一個與其嚙合的稱為被加工齒輪。在j維模型的基礎(chǔ)下，以上兩齒輪的數(shù)控加工均已完成，介紹其中產(chǎn)型輪的加工方法，被加工齒輪的加工方法將另行撰文介紹。

　　根據(jù)產(chǎn)型輪齒廓的特點，采用如圖2所示。三面刃盤銑刀幾何參數(shù)。切齒方案，如圖3所示。產(chǎn)型輪毛坯用三爪卡盤裝夾且可以繞x軸旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)x、y、z和四軸聯(lián)動從而切削出產(chǎn)型輪齒廓。

2 刀軌設(shè)計

　　2.1 定義刀具

　　如圖2所示，坐標原點作為刀具基準點，并以向上方向為刀軸矢量正向。利用坐標旋轉(zhuǎn)工具將軸定義到與機床工作臺垂直向上的方位;然后在UG刀具庫(*1UGSINX 4.01MACH lresourceUibraryl tool \ graphics 1)中加人劉應(yīng)參數(shù)的盤銑刀實體模型文件( *.prt )，以便在加工仿真時檢查過切。再將新建立的盤銑刀實體名稱添加到uG刀具的數(shù)據(jù)庫文件(*\ UGS 1 nx4 .OIMACIIIresourceUibrary\tool\metric\ tool_database.dat)中，以便在UG的加工環(huán)境建立刀具的時候能查到盤銑刀。

　　2.2 刀軸矢量

　　刀軸矢量n_D始終位于節(jié)平面內(nèi)并垂直于齒根線在節(jié)平面上的正投影O'B。

　　同樣可以求出加工另一齒面時的刀軸矢量。

　　2.3 刀位點軌跡

　　產(chǎn)型輪齒面上任意點在坐標系XYZ中其中，μ、θ的變化范圍已知。當θ=θ_fa時表示的是齒根線上任意點的坐標，在加工時只要令μ在產(chǎn)型輪齒寬范圍內(nèi)變化即可。根據(jù)齒根線任意點的坐標值求出刀具在加工產(chǎn)型輪時的刀位坐標具體步驟如下:

　　如圖5所示，A點為齒根線上任意一點，先將A點沿著n_D的方向移動δ/2的距離，然后在沿著z軸負方向平移DI2的距離即可得出刀位點。。在XYZ中的坐標。由此得出盤銑刀刀位點O_D相對與A點的偏移量在X軸、Y軸、Z軸的投影上任意點時刀位點的位置。當B取某一值時，令“在大于齒寬的一定范圍內(nèi)按線性規(guī)律變化，可以得到坐標系XYZ中一系列的順序點，這些順序點確定了刀具的運動軌跡;再將按一定的線性規(guī)律減小;直到θ_fa為止，這樣就得到了加工該齒面時刀位點的運動軌跡。

　　2.4 生成刀軌文件

　　(1)根據(jù)產(chǎn)型輪的數(shù)學模型，在VB環(huán)境中將齒面上任意一點經(jīng)過坐標變換成對應(yīng)的刀位點的坐標以及求出相對應(yīng)的刀軸矢量;

　　(2)將θ平均分成n等份，這樣就控制了加工時的背吃刀量a_p;θ線性變化的每一個值都在大于齒寬范圍內(nèi)變化來保證刀具切人和切出的距離，可設(shè)計出加工一個齒面時刀具的運動軌跡。

　　在編制程序過程中，輸出的文件應(yīng)嚴格遵循UG刀位文件(.clf)的格式。

3 加工仿真

　　為驗證VB生成刀軌文件的正確性，使加工過程中不出現(xiàn)干涉和過切等現(xiàn)象，需要在uG環(huán)境中進行加工仿真。

　　3.1 建立刀具

　　從“Retrieve Tool”中連續(xù)選擇確認找到盤銑刀。

　　3.2 創(chuàng)建操作

　　點擊創(chuàng)建操作圖標，方式為"mill-multi-axis"，子類型為"RARIARLF;-OlYTOUR"，刀具選擇“panzidao"，使用方法為"mill-finish" 。

　　3.3 生成刀軌

　　“驅(qū)動方式(Drive Method)”選擇“刀軸(Tool Axis)”，然后選擇對應(yīng)的刀軌文件，“刀軸(Tool Axis)”選擇與“驅(qū)動路徑(DrivePath)”相同，確認后設(shè)置進退刀參數(shù)，選擇非切削選項，然后進刀和退刀均為“手工”方式，移動方式均為“圓弧：與刀軸垂直”，距離均為10mm，保證盤銑刀沿齒面切入和切出。然后生成刀軌(Generate)。

　　3.4 刀軌確認

　　顯示刀具情況應(yīng)為“裝配”選項，這樣盤銑刀即可顯示出來。在過切選項中選擇“過切檢查”來驗證刀軌，最后點擊“確認”完成加工仿真。定義好合適的進給量和主軸轉(zhuǎn)速，再將刀軌作圓周陣列完成對產(chǎn)型輪的虛擬加工。

4 數(shù)控加工

　　將已加工好的毛坯安裝在加工中心第4軸轉(zhuǎn)臺的卡盤上

5 結(jié)束語

　　利用UG為工作平臺，CAD／CAM無縫連接完成了斜齒錐齒輪產(chǎn)型輪的加工刀軌創(chuàng)建以及仿真驗證、代碼生成，并在此基礎(chǔ)上利用4軸聯(lián)動加工中心實現(xiàn)該齒輪的數(shù)控加工。在類似齒輪的數(shù)字化加工方面進行了成功的探索。