一种用于少轴数控加工面齿轮的刀具路径规划方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113885432A(43)申请公布日2022.01.04(21)申请号202111249337.2(22)申请日2021.10.26(71)申请人辽宁科技学院地址117004辽宁省本溪市高新技术产业开发区香槐路176号(72)发明人张志军黄一展周振超苏国营张宇王延忠(74)专利代理机构大连东方专利代理有限责任公司21212代理人李斯李洪福(51)Int.Cl.G05B19/19(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称一种用于少轴数控加工面齿轮的刀具路径规划方法(57)摘要本发明涉及一种用于少轴数控加工面齿轮的刀具路径规划方法，主要步骤包括：通过分析通用刀具加工过程中弦长偏差和残留高度的变化情况，建立面齿轮通用加工刀具半径优选办法；通过分析通用加工刀具加工面齿轮轨迹，建立面齿轮通用刀具加工路径规划方法。本发明提出的刀具选择和路径生成规划方法，可以有效的避免在数控加工软件中盲目的寻找最大的允许加工刀具和合适的加工区域，使面齿轮的数控加工过程有据可循，实现了基于少轴数控加工的面齿轮加工刀具的精确选择和加工路径的合理规划，能够有效提高面齿轮高阶承载曲面的加工精度，以及实现齿面高效加工。CN113885432ACN113885432A权利要求书1/1页1.一种用于少轴数控加工面齿轮的刀具路径规划方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：S1：通过分析通用刀具加工过程中与齿面的干涉情况，建立面齿轮通用加工刀具半径优选办法；S2：通过分析刀具加工过程中弦长偏差和残留高度的变化情况以及加工刀具加工面齿轮轨迹，建立面齿轮通用刀具加工路径规划方法。2.根据权利要求1所述的一种用于少轴数控加工面齿轮的刀具路径规划方法，其特征在于：所述步骤S1中，刀具加工过程中与齿面的干涉情况归纳如下：第一种情况：刀具与非加工面之间的干涉，刀具半径的选择条件为：rb≤min{||orpi，j||，(i＝1，...m；j＝1，...n)}(1)其中，rb为少轴数控加工刀具半径，m代表面齿轮齿面离散曲线的数量，n代表每条离散曲线上的离散点数，or是刀具切削圆角的中心点，pi,j为面齿轮齿面离散点；第二种情况：刀具和齿槽底部的干涉，刀具半径的约束条件为：rb≤dr1(2)其中，rd为少轴数控加工刀具半径，dr1为少轴数控加工刀具中心至齿底线的垂直距离；第三种情况：刀具接触点附近的局部干涉，刀具半径的选择条件为：其中，kmax是刀具接触点处齿面的最大主曲率。3.根据权利要求2所述的一种用于少轴数控加工面齿轮的刀具路径规划方法，其特征在于：所述步骤S2的具体过程如下：刀具路径问题是建立在刀具半径选择以及加工区域划分的基础上，刀具半径的选择是在步骤S1中提到的三种干涉计算方法基础上展开，计算刀具中心与每一个齿面离散点的距离，从而根据刀具半径，将面齿轮齿面划分为不同的加工区域；同时，考虑实际加工过程中曲面加工误差的存在，在该步骤中引入残留高度和弦长偏差的概念，残留高度和弦长偏差均可通过刀具接触路径数量调控；当最大残留高度比允许值小的时候，可以确定最小的刀具接触路径数量，然后，为每个刀具接触路径生成刀具接触点；对于每一个刀具接触路径，当最大弦长偏差比允许值小时，可以增加或者减少刀具接触点的数量来确定刀具接触点的最小值，以此确定满足残留高度和弦长偏差的最小刀具接触路径数量；从而，可以得到刀具顶点坐标计算公式为：Oc＝q+rb·Nq‑rb·lc(4)其中，Oc是刀具顶点，lc是刀具轴线，Nq表示q点处的法线方向，rb为少轴数控加工刀具半径；基于以上提出的刀具路径规划算法，可以获得齿面一边的刀具路径。2CN113885432A说明书1/5页一种用于少轴数控加工面齿轮的刀具路径规划方法技术领域[0001]本发明涉及齿轮精确刻画加工技术领域，尤其涉及一种用于少轴数控加工面齿轮的刀具路径规划方法。背景技术[0002]面齿轮传动具有结构形式简单、振动和噪声低、对安装误差不敏感、可功率分流、高互换性等特点，在相交轴动力和运动传递领域具有广阔的应用前景。但是由于面齿轮为变齿厚高阶复杂曲面，其加工制造需要专用的加工装备，且基于啮合性能的最终精密型面修正加工工序，一直没有可行的加工技术可以完成。且国内对面齿轮加工技术研究还没有通用化程序，目前还未建立通用化的面齿轮数控加工技术。因此，研究面齿轮的少轴通用加工方法，实现对面齿轮高阶承载曲面的精确刻画与高效加工，对提升我国高性能面齿轮精密制造水平，提高我国高性能动力传动元件研制能力具有重要的理论意义和工程应用价值。发明内容[0003]针对上述问题，本发明的目的在于提供一种用于少轴数控加工面齿轮的刀具路径规划方法，来实现对面齿轮高阶承载曲面的精确刻画与高