一种弧面蜗轮滚削齿廓虚拟加工方法技术

本发明专利技术公开一种弧面蜗轮滚削齿廓虚拟加工方法，根据弧面蜗轮设计参数，弧面蜗轮滚刀设计参数，加工工艺参数，模拟滚齿运动，采用UG软件先建立弧面蜗轮加工三维模型，然后建立四齿槽弧面蜗轮三维模型和全齿槽余量模型，最后通过“布尔运算”→“变换”命令建立全齿弧面蜗轮三维模型。本发明专利技术能直观反映弧面蜗轮齿廓表面形貌，同时获得表面坐标数据，效率高和精度高。

A Virtual Machining Method for Hobbing Tooth Profile of Globoidal Worm Wheel

【技术实现步骤摘要】
一种弧面蜗轮滚削齿廓虚拟加工方法
本专利技术公开一种弧面蜗轮滚削齿廓虚拟加工方法，按国际专利分类表(IPC)划分属于弧面蜗轮加工制造

技术介绍
目前，弧面蜗轮加工一般采用物理加工法，该法根据弧面蜗轮蜗杆设计参数，加工工艺参数，利用工艺装备对毛坯进行物理加工获得实物零件。该法虽可获得实物零件，但是零件的齿面数据需要测量。由于影响加工齿面数据的振动、变形等因素多而复杂，测量齿面数据的工作既难而且准确性差，试验成本高，周期长。该法还难于反映表面粗糙度与加工工艺参数、弧面蜗轮滚刀参数、弧面蜗轮蜗杆设计参数等主要影响因素之间的直接关系。更主要的是难于预测蜗轮蜗杆设计的结构工艺性错误，导致加工失败，试加工次数增加，成本增加。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种弧面蜗轮滚削齿廓虚拟加工方法，采用软件建立三维模型，直观反映弧面蜗轮齿廓表面形貌，同时获得表面数据。为达到上述目的，本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种弧面蜗轮滚削齿廓虚拟加工方法，包括如下步骤：S1、根据弧面蜗轮蜗杆设计参数、弧面蜗轮滚刀设计参数和滚齿加工工艺参数，模拟滚齿加工运动和滚刀与蜗轮坯的相对位置，利用UG软件，在X－Y－Z坐标系内，先建立蜗轮毛坯三维模型，再建立弧面蜗轮滚刀刀刃轨迹三维模型，最后，取径向进给Fz(mm/次)次数为一次，结合该2个三维模型建立弧面蜗轮加工三维模型；S2、在弧面蜗轮加工三维模型的基础上，模拟滚齿加工运动，采用“求差”命令利用弧面蜗轮滚刀刀刃轨迹三维模型对弧面蜗轮毛坯三维模型进行布尔运算，获得四齿槽弧面蜗轮三维模型；S3、四齿槽弧面蜗轮三维模型基础上，再建立蜗轮毛坯三维模型，用蜗轮毛坯三维模型减去四齿槽弧面蜗轮三维模型最后剩余部分，获得4个齿槽的余量模型，将齿槽2，齿槽3和齿槽4的余量模型转至齿槽1的位置，对4个齿槽余量模型进行“求和”运算获得全齿槽余量模型；S4、全齿槽余量模型的基础上，将全齿槽余量模型绕y轴旋转，复制z次，获得z个全齿槽余量模型，再建立一个蜗轮毛坯三维模型，将蜗轮毛坯三维模型利用“求差”命令减去z个全齿槽余量模型，获得全齿弧面蜗轮三维模型。进一步，利用UG软件，将弧面蜗轮加工三维模型转换成X－Z主视图，其参数为：滚刀周向进给量Fx(mm/次)、蜗轮毛坯周向转动进给量fω(°/次)，径向进给量Fz(mm/次)，滚刀中心与蜗轮毛坯中心距L(mm)，蜗轮齿顶圆直径da2(mm)，蜗轮滚刀长度L1(mm)；将弧面蜗轮加工三维模型转换成X－Y俯视图，其参数为：蜗轮厚度H(mm)，弧面蜗轮螺旋角β2(°)，顺时针为正，是右螺旋；将弧面蜗轮加工三维模型转换成Y－Z左视图，其参数为：滚刀转速n(r/min)，径向进给量fz(mm/次)。进一步，S2中四齿槽弧面蜗轮三维模型的步骤，如下：(1)在弧面蜗轮加工三维模型X－Z主视图基础上，在开始弧面蜗轮加工三维模型X－Z主视图的初始位置将弧面蜗轮滚刀刀刃轨迹三维模型正方向移动Z3/2次，移动距离fx(mm/次)；每正向移动一次，蜗轮毛坯三维模型相应顺时针转动一次，转动角度为fω(°/次)，利用“求差”命令用蜗轮毛坯三维模型减去弧面蜗轮滚刀刀刃轨迹三维模型，直到移动结束获得蜗轮毛坯三维模型剩余部分的三维模型；Z3表示滚刀齿数(个)；将蜗轮毛坯三维模型剩余部分的三维模型转回和弧面蜗轮滚刀刀刃轨迹三维模型移回到初始位置；然后从初始位置将弧面蜗轮滚刀刀刃轨迹三维模型反方向移动z3/2次，移动距离fx(mm/次)；每反向移动一次，蜗轮毛坯三维模型剩余部分相应逆时针转动一次，然后利用“求差”命令用蜗轮毛坯三维模型剩余部分减去弧面蜗轮滚刀刀刃轨迹三维模型，直到移动结束再次获得蜗轮毛坯三维模型剩余部分的三维模型；(2)将步骤(1)获得的蜗轮毛坯三维模型剩余部分的三维模型转回初始位置，并将弧面蜗轮滚刀刀刃轨迹三维模型移回初始位置；(3)将蜗轮毛坯三维模型剩余部分减去弧面蜗轮滚刀刀刃轨迹三维模型，获得蜗轮毛坯三维模型最后剩余部分的三维模型，称为四齿槽弧面蜗轮三维模型。进一步，采用UG4.0以上软件版本，步骤S1中采用采用100比1的比例。本专利技术在机械设计与制造工艺领域中弧面蜗轮蜗杆的设计、磨损、承载能力等性能研究，和加工工艺研究中应用。本专利技术采用三维建模软件对弧面蜗轮进行虚拟加工，直观反映弧面蜗轮齿廓表面形貌，同时获得表面坐标数据，直观性好，效率高和精度高，有利于改进蜗轮蜗杆的结构工艺性。附图说明图1是本专利技术实施例技术流程示意图。图2是本专利技术实施例弧面蜗轮加工三维模型图。图3是本专利技术实施例弧面蜗轮加工三维模型主视图。图4是本专利技术实施例弧面蜗轮加工三维模型俯视图。图5是本专利技术实施例弧面蜗轮加工三维模型左视图。图6是本专利技术实施例四齿槽弧面蜗轮三维模型图。图7是本专利技术实施例图6中A处放大图图8是本专利技术实施例全齿槽余量模型图。图9是本专利技术实施例全齿弧面蜗轮三维模型图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明：实施例：一种弧面蜗轮滚削齿廓虚拟加工方法，如图1，其流程示意包括：弧面蜗轮加工建模，四齿槽弧面蜗轮建模，全齿槽余量建模，弧面蜗轮三维建模。一种弧面蜗轮滚削齿廓虚拟加工方法，包括如下步骤：1、建立弧面蜗轮加工三维模型根据弧面蜗轮蜗杆设计参数、弧面蜗轮滚刀设计参数和滚齿加工工艺参数，模拟滚齿加工运动和滚刀与蜗轮坯的相对位置，利用UG软件，采用100比1的比例，先建立蜗轮毛坯三维模型2，再建立弧面蜗轮滚刀刀刃轨迹三维模型1，最后，取径向进给Fz(mm/次)次数为一次，结合该2个三维模型建立弧面蜗轮加工三维模型如图2所示；图2中x、y、z为坐标轴，1表示弧面蜗轮滚刀刀刃轨迹三维模型，2表示蜗轮毛坯三维模型；将图2转换成为主视图，获得图3；图3中，x、z为坐标轴，件号1,件号2同前述。Fx表示滚刀周向进给量(mm/次)、fω表示蜗轮毛坯周向转动进给量(°/次)，Fz为径向进给量(mm/次)，L表示滚刀中心与蜗轮毛坯中心距(mm)，da2表示蜗轮齿顶圆直径(mm)，L1表示蜗轮滚刀长度(mm)；将图2转换成为俯视图，获得图4；图4中，x、y为坐标轴。件号1，件号2同前述，H表示蜗轮厚度(mm)，β2表示弧面蜗轮螺旋角(°)，顺时针为正，是右螺旋；将图2转换成为左视图，获得图5；图5中，y、z为坐标轴。件号1和件号2同前述；n表示滚刀转速(r/min)，fz表示径向进给量(mm/次)；2、建立四齿槽弧面蜗轮三维模型在图2的基础上，模拟滚齿加工运动，采用“求差”命令利用弧面蜗轮滚刀刀刃轨迹三维模型1对弧面蜗轮毛坯三维模型2进行布尔运算，获得四齿槽弧面蜗轮三维模型，(为了称呼方便，以下将蜗轮毛坯三维模型称为模型2，弧面蜗轮滚刀刀刃轨迹三维模型称为模型1)，步骤如下:(1)在图3基础上，开始从图3所示的初始位置将模型1正方向移动Z3/2次，移动距离fx(mm/次)；每正向移动一次，模型2相应顺时针转动一次，转动角度为fω(°/次)，利用“求差”命令用模型2减去模型1，直到移动结束获得模型2剩余部分的三维模型；Z3表示滚刀齿数(个)；将模型2剩余部分的三维模型转回和模型1移回到图3所示的初始位置；然后从图3所示的初始位置将模型1反方向移动Z3/2次，移动距离fx(mm/次)；每反向移本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种弧面蜗轮滚削齿廓虚拟加工方法，其特征在于包括如下步骤：S1、根据弧面蜗轮蜗杆设计参数、弧面蜗轮滚刀设计参数和滚齿加工工艺参数，模拟滚齿加工运动和滚刀与蜗轮坯的相对位置，利用UG软件，在X－Y－Z坐标系内，先建立蜗轮毛坯三维模型，再建立弧面蜗轮滚刀刀刃轨迹三维模型，最后，取径向进给Fz(mm/次)次数为一次，结合该2个三维模型建立弧面蜗轮加工三维模型；S2、在弧面蜗轮加工三维模型的基础上，模拟滚齿加工运动，采用“求差”命令利用弧面蜗轮滚刀刀刃轨迹三维模型对弧面蜗轮毛坯三维模型进行布尔运算，获得四齿槽弧面蜗轮三维模型；S3、四齿槽弧面蜗轮三维模型基础上，再建立蜗轮毛坯三维模型，用蜗轮毛坯三维模型减去四齿槽弧面蜗轮三维模型最后剩余部分，获得4个齿槽的余量模型，将齿槽2，齿槽3和齿槽4的余量模型转至齿槽1的位置，对4个齿槽余量模型进行“求和”运算获得全齿槽余量模型；S4、在全齿槽余量模型的基础上，将全齿槽余量模型绕y轴旋转，复制z次，获得z个全齿槽余量模型，再建立一个蜗轮毛坯三维模型，将蜗轮毛坯三维模型利用“求差”命令减去z个全齿槽余量模型，获得全齿弧面蜗轮三维模型。

【技术特征摘要】
1.一种弧面蜗轮滚削齿廓虚拟加工方法，其特征在于包括如下步骤：S1、根据弧面蜗轮蜗杆设计参数、弧面蜗轮滚刀设计参数和滚齿加工工艺参数，模拟滚齿加工运动和滚刀与蜗轮坯的相对位置，利用UG软件，在X－Y－Z坐标系内，先建立蜗轮毛坯三维模型，再建立弧面蜗轮滚刀刀刃轨迹三维模型，最后，取径向进给Fz(mm/次)次数为一次，结合该2个三维模型建立弧面蜗轮加工三维模型；S2、在弧面蜗轮加工三维模型的基础上，模拟滚齿加工运动，采用“求差”命令利用弧面蜗轮滚刀刀刃轨迹三维模型对弧面蜗轮毛坯三维模型进行布尔运算，获得四齿槽弧面蜗轮三维模型；S3、四齿槽弧面蜗轮三维模型基础上，再建立蜗轮毛坯三维模型，用蜗轮毛坯三维模型减去四齿槽弧面蜗轮三维模型最后剩余部分，获得4个齿槽的余量模型，将齿槽2，齿槽3和齿槽4的余量模型转至齿槽1的位置，对4个齿槽余量模型进行“求和”运算获得全齿槽余量模型；S4、在全齿槽余量模型的基础上，将全齿槽余量模型绕y轴旋转，复制z次，获得z个全齿槽余量模型，再建立一个蜗轮毛坯三维模型，将蜗轮毛坯三维模型利用“求差”命令减去z个全齿槽余量模型，获得全齿弧面蜗轮三维模型。2.根据权利要求1所述的一种弧面蜗轮滚削齿廓虚拟加工方法，其特征在于：利用UG软件，将弧面蜗轮加工三维模型转换成X－Z主视图，其参数为：滚刀周向进给量Fx(mm/次)、蜗轮毛坯周向转动进给量fω(°/次)，径向进给量Fz(mm/次)，滚刀中心与蜗轮毛坯中心距L(mm)，蜗轮齿顶圆直径da2(mm)，蜗轮滚刀长度L1(mm)；将弧面蜗轮加工三维模型转换成X－Y俯视图，其参数为：蜗轮厚度H(mm)，弧面蜗轮螺旋角β2(°)，顺时针为正，是右螺旋；将弧面蜗轮加工三维模型转换成Y－Z左视图，其参...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘金武，张梁，易子超，袁志群，
申请(专利权)人：厦门理工学院，
类型：发明
国别省市：福建,35