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插齿机主动精度设计方法研究

杜贵轩  
【摘要】:齿轮机构是机械中应用最为广泛的一种传动装置,被广泛用于汽车,航空,造船,军工等领域。齿轮作为各类机械产品的关键传动零部件,其制造工艺水平和产品质量直接影响机械产品整机总成质量。因此,作为齿轮加工母机的插齿机,其精度直接影响齿轮的加工精度,进一步影响齿轮副的传动性能和噪声。作为机床设计中的重要步骤——精度设计是决定产品性价比和设计成功的关键。传统的精度设计主要是根据给定的机床末端执行机构精度求解传动链中各零部件的精度,不能很好地适应高精密加工的精度要求。为此,本文从渐开线圆柱齿轮的加工精度要求和加工原理出发,对渐开线圆柱齿轮插齿机精度设计问题进行了探索研究。论文主要研究内容和成果如下。 1.实现了面向齿轮加工精度需求的插齿机主动精度设计方法,即从加工对象的精度要求和加工原理出发,进行插齿机的精度设计。该方法的基本思想是:通过分析数控插齿机的结构及其插齿加工原理,建立插齿机运动误差与渐开线圆柱齿轮齿面加工误差之间的映射关系——齿面加工误差模型;基于齿面加工误差模型,建立齿面加工精度模型;根据齿面加工精度模型,将渐开线圆柱齿轮的加工精度要求向插齿机的三个数控轴运动精度进行分配。 2.基于共轭曲面求解原理,求解得出了与插齿刀对应的工件齿轮的渐开线齿面模型,并且对齿面模型进行了验证。 3.在分析齿轮齿面加工误差影响因素的基础上,依据渐开线圆柱齿轮齿面模型,分析了数控插齿机单个数控轴运动误差度对渐开线圆柱齿轮齿面离散点处加工误差的影响规律;选取齿距偏差为齿轮齿面加工误差检验项目,建立了齿面加工误差模型。 4.基于齿面加工误差模型,建立了齿轮齿面加工精度模型。对齿面加工精度模型进行灵敏度分析,获得了齿面加工精度对机床各轴运动精度的灵敏度,结合精度分配和机床精度储备原则,建立了插齿机主动精度设计模型。 5.根据建立的插齿机主动精度设计模型,对天津第一机床总厂开发的YKW51250型数控插齿机进行精度设计,计算了齿轮加工精度等级为6级时,YKW51250型数控插齿机三个数控轴的定位精度的设计参考值。


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