一种精铣刀片刃形曲线的设计方法技术

本发明专利技术提供一种精铣刀片刃形曲线的设计方法，首先是获取被加工工件的理论廓形，在直角坐标系中对单个齿廓的渐开线部分进行均匀等分，作为曲线拟合的原始坐标点；其次是采用改进后的移动最小二乘法

【技术实现步骤摘要】
一种精铣刀片刃形曲线的设计方法


[0001]本专利技术涉及机械设计制造领域，特别是铣齿刀片制造的
，具体涉及一种精铣刀片刃形曲线的设计方法
。

技术介绍

[0002]可转位成形铣齿刀盘是加工齿轮的成形刀具，通过主轴旋转运动和齿向进给运动，高效的去除毛坯材料，从而完成齿轮齿槽部分的铣齿加工
。
成形法是采用与被铣削齿轮的齿廓形状相符的刀具进行加工，铣齿刀具的刃形曲线直接影响着齿轮成形精度
。
若刀具刃形曲线的设计不满足齿廓形状精度的要求，在实际铣削加工过程中会形成加工误差，可导致铣齿加工精度有所降低，不能达到齿轮的加工公差要求，降低齿轮在机器传动过程中的效率，拖慢了生产线上的工业流程
。
因此迫切需要一种精度更高的铣齿刀片设计方法，从而提供铣齿加工精度，使得铣齿刀盘的制造工艺更加高效，也更具有灵活性
。

技术实现思路

[0003]为解决精铣刀盘加工齿轮精度的问题，基于齿轮啮合原理和成形铣齿加工机理，本专利技术提供了一种精铣刀片刃形曲线的设计方法
。
从刀具本身的设计制造入手，提出采用改进后的移动最小二乘法
MLS
设计刀具刃形曲线，旨在提高铣齿加工精度，从而保证铣削加工的精度要求，并且可为铣削加工工艺方案的制定提供便利
。
[0004]为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0005]一种精铣刀片刃形曲线的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0006]步骤/>S1
：获取工件的齿廓坐标点参数信息；
[0007]分别为：单行向量
X
＝
[x1,x2,
…
,x
n
]，单列向量
Y
＝
[y1,y2,
…
,y
n
]，
i
＝
1,2,
…
,n。
其中
x
，
y
分别为所取齿廓的横
、
纵坐标，
i
为齿廓坐标点的数量
。
[0008]步骤
S2
：对渐开线圆柱直齿轮的齿廓进行曲线拟合；
[0009]采用改进后的移动最小二乘法
MLS
进行齿廓曲线的拟合
。
[0010]步骤
S3
：基于步骤
S1
和步骤
S2
得到精铣刀片的刃形曲线；
[0011]步骤
S4
：确定精铣刀片搭接在刀盘基体上的形式，得到铣齿刀盘模型；
[0012]步骤
S5
：建立铣削加工的仿真模型，通过步骤
S4
建立的铣齿刀盘三维模型，并保存为
STL
格式，然后通过加工仿真软件建立铣齿加工模型，得到铣削加工齿廓的余量分布水平
。
[0013]所述步骤
S2
中采用改进的移动最小二乘法
MLS
对工件的齿廓曲线拟合
。
[0014]所述步骤
S3
中的精铣刀片主体采用涂层硬质合金材料，进行完全退火处理
。
[0015]所述步骤
S3
中的精铣刀片的顶刃铣削面尺寸与齿轮根部的圆角大小相同，具体为齿轮模数
M
的
0.3
～
0.38
倍
。
[0016]所述步骤
S4
中得到的铣齿刀盘上错齿等间距的排列着
24
组刀片，每组刀片通过内六角螺钉装载在刀盘基体上
。
[0017]所述步骤
S2
包括以下步骤：
[0018]步骤
S2.1
：获取步骤
S1
给定的齿廓离散数据点集合，将拟合曲线函数按移动最小二乘法进行表述；
[0019]步骤
S2.2
：将求解区域用
N
个节点离散，在每个节点处定义一个权函数；
[0020]步骤
S2.3
：计算选取点的领域包含
N
个节点，得到拟合曲线函数在这些节点处的误差加权平方和；
[0021]步骤
S2.4
：得到曲线基于移动最小二乘法拟合的函数表达式；
[0022]步骤
S2.5
：设置改进后的移动最小二乘法曲线函数形式，增加误差补偿值，补偿的是拟合曲线的整体偏移程度
。
[0023]所述步骤步骤
S2.5
包括以下步骤：
[0024]步骤
S2.5.1
：先求出按照离散数据点得到的一般移动最小二乘法拟合曲线；
[0025]步骤
S2.5.2
：选取理论齿廓上均匀分布的离散数据点，计算这些点的偏差平方和
δ
s
＝
(u
h
(s)
‑
y
s
)2和函数
l
s
(x)
；其中
u
h
(s)
为点
s
按照一般移动最小二乘法公式得到的纵坐标值，
y
s
为点
s
的齿廓纵坐标值，函数
[0026]步骤
S2.5.3
：整理并带入改进后的移动最小二乘法曲线函数形式中，得到改进后的移动最小二乘法拟合曲线结果
。
[0027]所述步骤
S1
中选取的齿廓坐标点，在对齿廓曲线进行拟合过程中，一般要求选取的齿廓坐标点个数为6～
20
个
。
为保证拟合精度要求，选取齿廓等分坐标点为9个
。
[0028]所述步骤
S2
中的曲线拟合方法，具体包括以下步骤：
[0029]步骤
S2.1
：获取步骤
S1
给定的齿廓离散数据点集合
(x
i
,y
i
)
，
i
＝
1,2,
…
,n
，将拟合曲线函数按移动最小二乘法表述为如下形式：
[0030][0031]式中：
a
T
(x)
＝
[a1(x),a2(x),...,a
m
(x)]，其中
a
i
(x)
为含
x
的待定系数，是基函数，参数
x
为所取的齿廓坐标点横坐标值，
m
为基函数的个数
。
[0032]步骤
S2.2
：将求解区域
Ω
用
N
个节点离散，在每个节点
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种精铣刀片刃形曲线的设计方法，其特征是包括以下步骤：步骤
S1
：获取工件的齿廓坐标点信息；步骤
S2
：对渐开线圆柱直齿轮的齿廓进行曲线拟合；步骤
S3
：基于步骤
S1
和步骤
S2
得到精铣刀片的刃形曲线；步骤
S4
：确定精铣刀片搭接在刀盘基体上的形式，得到铣齿刀盘模型；步骤
S5
：建立铣削加工的仿真程序
。2.
根据权利要求1所述的一种精铣刀片刃形曲线的设计方法，其特征在于：所述步骤
S2
中采用改进的移动最小二乘法
MLS
对工件的齿廓曲线拟合
。3.
根据权利要求1所述的一种精铣刀片刃形曲线的设计方法，其特征在于：所述步骤
S3
中的精铣刀片主体采用涂层硬质合金材料，进行完全退火处理
。4.
根据权利要求1所述的一种精铣刀片刃形曲线的设计方法，其特征在于：所述步骤
S3
中的精铣刀片的顶刃铣削面尺寸与齿轮根部的圆角大小相同，具体为齿轮模数
M
的
0.3
～
0.38
倍
。5.
根据权利要求1所述的一种精铣刀片刃形曲线的设计方法，其特征在于：所述步骤
S4
中得到的铣齿刀盘上错齿等间距的排列着
24
组刀片，每组刀片通过内六角螺钉装载在刀盘基体上
。6.
根据权利要求1所述的一种精铣刀片刃形曲线的设计方法，其特征在于：所述步骤
S2
包括以下步骤：步骤

【专利技术属性】
技术研发人员：刘家熠，张建坤，王伟，李富强，张平，张金，王军培，
申请(专利权)人：南京高速齿轮制造有限公司，
类型：发明
国别省市：