CN103390078B - 一种大模数、少齿数齿轮齿形模拟及加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大模数、少齿数齿轮齿形模拟及加工方法,所述方法包括:模拟切削过程,模拟加工环境,确定加工刀具,导出仿真程序,加工试样,调整加工参数,确定加工程序。本发明中在齿轮的每两齿之间先铣出一个定位孔,所述定位孔与齿轮的外轮廓曲线之间的铣削余量为1-3mm,这样在铣削齿轮齿根的时候,铣刀转弯时不会造成切削量堆积,提高了齿轮加工的质量。利用本发明加工齿轮,每齿的加工时间为0.5小时,与线切割加工平均每齿齿形加工需13.8小时效率相比,齿轮的单体加工效率大大提高了。

Description

一种大模数、少齿数齿轮齿形模拟及加工方法
技术领域
本发明涉及机电一体化数控加工技术领域,尤其是涉及一种大模数、少齿数齿轮齿形模拟及加工方法。
背景技术
目前,国内常用的齿轮齿形的加工方法包括“范成法”(比如滚齿、插齿等)和“仿形法”(比如铣齿);特殊情况,还有“线切割加工法”。在国外,除了上述方法外,还采用“五轴联动齿轮加工中心”加工齿形。
“范成法”加工齿轮时,当齿数小于17时,会发生“根切”现象。行走轮的齿数一般小于14,撇开大模数滚刀(或插齿刀)的制造难度和成本,仅从加工原理上看,大模数、少齿数行走轮不宜用“范成法”进行加工。“仿形法”(铣齿)加工齿轮时,由于渐开线齿廓形状取决于基圆的大小,欲加工精确齿廓,对模数和压力角相同的、齿数不同的齿轮,应采用不同的刀具,而这在实际中是不可能的。生产中通常用同一号铣刀切制同模数、不同齿数的齿轮,故齿形通常是近似的、而不是精确的。加上我公司大模数、少齿数齿轮模数有3种(39.79、43.8、46.79)、齿数有8种(7~14),如果采用铣齿机对行走轮进行铣齿加工,仅就购买铣刀而言,成本就很大。所谓的“电火花线切割加工法”就是以移动着的细丝(直径约在0.5mm以内)做电极,在电极丝与工件之间产生火花放电,并通过计算机程序控制加工出所需齿形。
目前,国内采煤机大模数、少齿数齿轮基本采用此法加工。但电火花线切割加工也存在如下缺点:1、齿形表面有轴向线切割纹路,会导致应力集中,造成行走轮承载力下降,使其存在早期失效的风险;且光洁度较低(Ra6.3um)。普通电火花线切割设备上需使用的自制工装——分齿机构,其制造误差直接影响到大模数、少齿数齿轮上每个齿的齿形相对于整个行走轮轴心的位置度误差。2、电火花线切割是利用电火花的瞬时高温(8000~12000℃)使局部的金属熔化、氧化而被腐蚀掉,齿面会发生金相组织的变化,影响齿轮的质量稳定性。3、加工周期长、交货及时性差。电火花线切割的加工速度一般为1500mm2/min,以本公司产品MHA05R-4齿轮(齿数为11,齿厚为80mm)为例,其绕齿形一周,长度为2848mm,其线切割加工时间为:2848X80/1500=151.89小时。即平均每齿齿形加工需13.8小时,效率极其低下,严重影响产品的生产周期和交货及时性。
“五轴联动齿轮加工中心”加工齿形,采用专业的齿轮加工软件对齿轮进行模拟编程,再进行齿形铣削加工。由于“五轴联动齿轮加工中心”在一般加工中心三轴(X轴、Y轴、Z轴)增加了二个旋转轴(一般为A轴、C轴),且需要购买专业齿形铣削模拟编程软件,因而价格十分昂贵。
所以申请人利用软件程序进行模拟后,利用普通加工中心加工齿轮齿形。
发明内容
发明目的:针对现有技术的不足,申请人经过长期的实践探索,设计了一种大模数、少齿数齿轮齿形模拟及加工方法。
技术方案:为了实现上述发明目的,本发明所采用的技术方案为:一种大模数、少齿数齿轮齿形模拟及加工方法,所述方法包括:
S10,模拟切削过程,所述模拟切削过程基于Mastercam软件,包括刀具路径选择、铣削加工方式、补正方式及加工冷却方式;
S20,模拟加工环境,所述模拟加工环境基于数控刀具计算软件Walter,设定加工设备的加工范围、加工功率、切削力、扭矩、主轴转速、进给率、切削宽度、切削深度及金属切除率,进行计算;
S30,确定加工刀具,根据S20计算得到的参数,配置刀具及辅具;
S40,导出仿真程序,在Mastercam软件中输入S20得到的加工参数,利用Mastercam软件的程序编辑功能形成加工程序,导出成为文本文档;
S50,加工试样,将S40得到的仿真程序输入到加工中心,在加工中心配置S30中确定的刀具和辅具,对试样工件进行加工;
S60,调整加工参数,检测S50加工完毕的试样工件,调整切削参数;
S70,确定加工程序。
所述S10步骤中刀具路径选择及铣削加工方式具体为:
a、根据齿轮齿形上的若干关键点坐标,利用一条曲线连接所述关键点,形成齿轮的外轮廓曲线;
b、在齿轮的每两齿之间铣出一个定位孔,所述定位孔与a中形成的齿轮的外轮廓曲线之间的铣削余量为1-3mm;
c、利用铣刀沿着齿轮的外轮廓曲线,从齿端向着齿根处进行铣削,完成齿形加工。
进一步地,所述c步骤中当从齿端向着齿根处进行铣削时,采用径向铣削的方式。
进一步地,所述c步骤中当从齿端向着齿根处进行铣削时,采用冷却液对刀具和加工中的齿轮进行冷却。
有益效果:本发明与现有技术相比,其有益效果如下:
1、本发明中在齿轮的每两齿之间先铣出一个定位孔,所述定位孔与齿轮的外轮廓曲线之间的铣削余量为1-3mm,这样在铣削齿轮齿根的时候,铣刀转弯时不会造成切削量堆积,提高了齿轮加工的质量;
2、利用本发明加工齿轮,每齿的加工时间为0.5小时,与线切割加工平均每齿齿形加工需13.8小时效率相比,齿轮的单体加工效率大大提高了;
3、本方法适用于普通的数控加工中心,与专业的“五轴联动齿轮加工中心”相比,大大降低了加工成本,并且可以实现Ra3.2um的光洁度。
附图说明
图1为本发明的系统流程图。
图2为本发明中S10模拟加工的示意图。
图3为本发明中S20计算加工条件的示意图。
图4为本发明中S40导出仿真程序的示意图。
具体实施方式
下面通过一个最佳实施例,对本技术方案进行详细说明,但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
如图1所示,一种大模数、少齿数齿轮齿形模拟及加工方法,所述方法包括:
S10,模拟切削过程,所述模拟切削过程基于Mastercam软件,包括刀具路径选择、铣削加工方式、补正方式及加工冷却方式;
S20,模拟加工环境,所述模拟加工环境基于数控刀具计算软件Walter,设定加工设备的加工范围、加工功率、切削力、扭矩、主轴转速、进给率、切削宽度、切削深度及金属切除率,进行计算;
S30,确定加工刀具,根据S20计算得到的参数,配置刀具及辅具;
S40,导出仿真程序,在Mastercam软件中输入S20得到的加工参数,利用Mastercam软件的程序编辑功能形成加工程序,导出成为文本文档;
S50,加工试样,将S40得到的仿真程序输入到加工中心,在加工中心配置S30中确定的刀具和辅具,对试样工件进行加工;
S60,调整加工参数,检测S50加工完毕的试样工件,调整切削参数;
S70,确定加工程序。
如图2的示意图所示,所述S10步骤中刀具路径选择及铣削加工方式具体为:
a、根据齿轮齿形上的若干关键点坐标,利用一条曲线连接所述关键点,形成齿轮的外轮廓曲线;
b、在齿轮的每两齿之间铣出一个定位孔,所述定位孔与a中形成的齿轮的外轮廓曲线之间的铣削余量为1-3mm;
c、利用铣刀沿着齿轮的外轮廓曲线,从齿端向着齿根处进行铣削,完成齿形加工。
为了防止应力集中,所述c步骤中当从齿端向着齿根处进行铣削时,采用径向铣削的方式,并且所述c步骤中当从齿端向着齿根处进行铣削时,采用冷却液对刀具和加工中的齿轮进行冷却。
如图3所示,步骤S20中利用数控刀具计算软件Walter进行计算,例如:原始选项选择切削速度,选择计算的选项为切削时间和切削力,切削速度为180m/min、进给量1mm/z、铣削长度230336mm,工件材料选择为淬火低合金钢,铣刀直径52mm、切深1mm、铣削宽度22mm、刀具齿数选择为4。计算可得,转速为1102r/min、金属切除率为97立方厘米/min、进给速度为4407mm/min,所需功率为3.78KW,加工时间为52.26min。
如图4所示,S40导出仿真程序,导出成为文本文档。所述文本文档里的程序最终输入加工中心,进行加工。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种大模数、少齿数齿轮齿形模拟及加工方法,其特征在于:所述方法包括:
S10,模拟切削过程,所述模拟切削过程基于Mastercam软件,包括刀具路径选择、铣削加工方式、补正方式及加工冷却方式;
S20,模拟加工环境,所述模拟加工环境基于数控刀具计算软件Walter,设定加工设备的加工范围、加工功率、切削力、扭矩、主轴转速、进给率、切削宽度、切削深度及金属切除率,进行计算;
S30,确定加工刀具,根据S20计算得到的参数,配置刀具及辅具;
S40,导出仿真程序,在Mastercam软件中输入S20得到的加工参数,利用Mastercam软件的程序编辑功能形成加工程序,导出成为文本文档;
S50,加工试样,将S40得到的仿真程序输入到加工中心,在加工中心配置S30中确定的刀具和辅具,对试样工件进行加工;
S60,调整加工参数,检测S50加工完毕的试样工件,调整切削参数;
S70,确定加工程序;
所述S10步骤中刀具路径选择及铣削加工方式具体为:
a、根据齿轮齿形上的若干关键点坐标,利用一条曲线连接所述关键点,形成齿轮的外轮廓曲线;
b、在齿轮的每两齿之间铣出一个定位孔,所述定位孔与a中形成的齿轮的外轮廓曲线之间的铣削余量为1-3mm;
c、利用铣刀沿着齿轮的外轮廓曲线,从齿端向着齿根处进行铣削,完成齿形加工。
2.根据权利要求1所述的一种大模数、少齿数齿轮齿形模拟及加工方法,其特征在于:所述c步骤中当从齿端向着齿根处进行铣削时,采用径向铣削的方式。
3.根据权利要求1所述的一种大模数、少齿数齿轮齿形模拟及加工方法,其特征在于:所述c步骤中当从齿端向着齿根处进行铣削时,采用冷却液对刀具和加工中的齿轮进行冷却。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105499712B (zh) * 2016-01-08 2017-07-18 南京工大数控科技有限公司 一种超大模数少齿数圆柱齿轮加工方法
JP6746940B2 (ja) * 2016-02-16 2020-08-26 株式会社ジェイテクト 歯車の歯形のシミュレーション装置及び方法並びに加工用工具の刃面のシミュレーション装置及び方法
CN106774167B (zh) * 2017-02-07 2019-06-07 陕西理工学院 一种少齿数齿轮数控加工方法
CN107378136A (zh) * 2017-07-18 2017-11-24 二重集团(德阳)重型装备股份有限公司 大模数大直径直齿锥齿轮齿部开放式加工方法
CN107971700B (zh) * 2017-11-13 2019-06-04 昆山市福玛精密钣金有限公司 模拟定位式围板加工工艺
CN110802278B (zh) * 2019-11-26 2020-08-25 二重(德阳)重型装备有限公司 渗碳淬火齿轮淬前加工方法
CN111915975A (zh) * 2020-05-13 2020-11-10 衢州职业技术学院 基于ug nx的新型齿轮范成加工虚拟样机的设计方法
CN112238263A (zh) * 2020-10-23 2021-01-19 东风汽车有限公司 花键间隔去齿加工方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101069935A (zh) * 2007-06-22 2007-11-14 武汉船用机械有限责任公司 一种大模数齿轮齿廓的范成加工方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL2000617C2 (nl) * 2007-04-26 2008-10-28 Hpg Nederland B V Werkwijze voor het ontwerpen en het vervaardigen van een tandwiel.

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101069935A (zh) * 2007-06-22 2007-11-14 武汉船用机械有限责任公司 一种大模数齿轮齿廓的范成加工方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
蒋晓魁等.基于MASTERCAM 的渐开线圆柱齿轮数控加工仿真.《组合机床与自动化加工》.2007,(第10期), *
郭树涵.瓦尔特的手机机床.《装备制造》.2011, *

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