【正文】 具設(shè)計 ......................................... 16 數(shù)控加工工藝路線設(shè)計 ................................. 18 刀具的選擇 ........................................... 20 加工余量與切削用量的選擇 ............................. 21 工藝方案對比分 析 ........................................... 23 型腔銑 ............................................... 23 插銑 ................................................. 24 等高輪廓銑 ........................................... 25 UG 數(shù)控加工操作 ........................................... 25 錐形擺線齒輪的設(shè)計及數(shù)控加工 2 進入 UG 加工模塊 ...................................... 26 創(chuàng)建程序 ............................................. 26 創(chuàng)建幾何體 ........................................... 27 創(chuàng)建刀具 ............................................. 28 創(chuàng)建加工方法 ......................................... 29 創(chuàng)建工序 ............................................. 30 生成刀路軌跡及仿真 ................................... 30 后處理 ..................................................... 32 結(jié)論 ............................................................... 34 參考文獻 ........................................................... 35 致謝 ............................................................... 36 附錄 1 后處理文件部分源碼及解釋 .................................... 37 華僑大學(xué)廈門工學(xué)院 畢業(yè)設(shè) 計（論文） 1 第 1章 緒論 本課題的研究意義 精密傳動是國防工業(yè)和制造裝備業(yè)極其重要的基礎(chǔ)件，它是一種以高精度的傳遞運動為主要目的機械傳動形式。 該傳動將針齒改為圓錐形，對應(yīng)的擺線輪為錐面 (該錐面由直線母線沿定 點及變幅擺線發(fā)生線運動形成 )。 3) 不需 要 修形?，F(xiàn)階段相關(guān)研究人員對于錐形擺線齒輪的研究大多在實際應(yīng) 用方面，而對建模參數(shù)化方面的相關(guān)研究相對較少。在編寫走刀路徑的過程中，工藝人員不僅需要考慮如何加工以便生成要求的工件形狀與尺寸，同時還要考慮到千涉、過切等諸多問題。 到目前已經(jīng)有不少學(xué)者 在擺線行星傳動的嚙合傳動理論方面作了有益的研究工作。 現(xiàn)在， 仿真和建模技術(shù)已經(jīng)成為制造系統(tǒng)設(shè)計 、分析和操作 的重要工具 ，在許多方面 被廣泛使用。 韓國的 一公司 開發(fā)出了一種 虛擬銑削加工機器培訓(xùn)員工 ， 并 為仿真加工配上了聲音。 論文主要研究工作 擺線行星傳動是精密傳動的主要形式之一，精密傳動不僅應(yīng)具有高的運動精度，還必須具有剛度高、承載能力大、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、保精度壽命長、間隙可調(diào)和響應(yīng)快等特點。 擺線齒廓的形成原理 擺線 (cycloid)被定義為，一個圓 沿一條直線運動時，圓邊界上一定點所形成的軌跡。 39。39。 39。39。 擺線輪齒廓曲線方程式 如前所述，擺線輪齒廓的形成有外嚙合形成法和內(nèi)嚙合形成法兩種。c o s 39。 39。c os1 2 c os 39。在平行軸內(nèi)嚙合行星傳動中，當(dāng)針齒齒廓為圓錐面時，對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)母線在坐標系中的方程為 ： ? ? 0zf m km r?? （ 26） 式中 k為直線的斜率， 1? 為針齒的半錐角， 1tank ?? 。避免 “ 根切 ” 是設(shè)計工作中必須注意解決的問題。 錐形擺線齒輪的設(shè)計及數(shù)控加工 12 第 3章 基于 UG的錐形擺線齒輪建模 引言 要進行數(shù)控仿真加工就必須先建立錐形擺線齒輪的模型，數(shù)控程序的好壞取決錐形擺線齒輪模型的精確度高低，所以十分關(guān)鍵。 點擊 菜單欄中“插入”下 ”曲線 ”命令里的“規(guī)律曲線“， 在彈出的規(guī)律曲線對話框中參數(shù)為 t，函數(shù)分別為 xt yt zt1，建立擺線齒輪小端面輪廓曲線，點擊應(yīng)用后繼續(xù)建立擺線齒輪大端面輪廓曲線，參數(shù)為 t，函數(shù)分別為xt yt zt2， 擊確定生成如圖 32 示擺線齒輪輪廓曲線。所以在對錐形擺線齒輪加工的過程中，可以利用 UG進行數(shù)控車削自動編程。 3） 注重加工適應(yīng)性 雖然 CNC的自動化程度高，加工質(zhì)量相對穩(wěn)定，但成本和技術(shù)要求高。例如，零件采用 ht200、 qt6002 等，顯然它們的毛坯選用鑄造成形；齒輪零件采用 45 鋼、 ld7 等一般采用鍛壓成形；零件采用 q23 08 鋼等板，則一般選用切割、焊接或沖壓成形；零件采用塑料，則用適合的塑料成形方法；零件采用陶瓷，則應(yīng)該選用陶瓷成形 方法。 下圖是毛坯圖，直徑為 150mm，厚度 15mm。將上步驟加工好的工件放在下定位塊上，通過上定位塊定位 ，然后調(diào)節(jié)上面的螺母施加壓力來實現(xiàn)裝夾工件，當(dāng)擁有足夠的夾緊力時就可以完全固定住工件，防止數(shù)控加工中工件出現(xiàn)滑動影響加工精度。 華僑大學(xué)廈門工學(xué)院 畢業(yè)設(shè) 計（論文） 19 mill_multi_axis（多軸輪廓銑加工）：用于創(chuàng)建多軸輪廓銑的各類加工幾何， 可加工任意形狀的零件 ， 多種刀軸控制、走刀方式可供選擇。在數(shù)控加工中，工序的劃分一般分為下列方法 : a. 處理內(nèi)容較少的部件通常以一次安裝作為一道工序。根據(jù)錐形擺線齒輪的特點制定以下工序。在生產(chǎn)中，對平面零件周邊進行輪廓加工時，常采用立銑刀；加工毛坯表面或者粗加工孔時，可選擇鑲硬質(zhì)合金刀片的玉米銑刀；對一些立體型面和變斜角輪廓外形的加工時，一般采用球頭刀、環(huán)形刀等。硬質(zhì)合金是金屬碳化物、碳化鎢、碳化鈦和以鈷為主的金屬粘結(jié)劑經(jīng)粉未冶金工藝制造而成的。有很多因素影響加工余量，主要有前道工序加工完后的表面質(zhì)量、尺寸公差、形狀誤差，安裝誤差等等。精加工余量為 毫米，粗加工余量為 毫米。 確定背吃刀量的原則： ① 在工件表面粗糙度值要求為 m～ 25μ m時，如果數(shù)控加工的加工余量小于 5mm~6mm，粗加工一次進給就可以達到要求。 3）進給量的確定 進給量主要根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料選取。其計算公式為： n=1000v/πD v切削速度，單位為 m/min，由刀具的耐用度決定； n 主軸轉(zhuǎn)速，單位為 r/min； D工件直徑或刀具直徑，單位為 mm。齒廓的加工主要用輪廓銑削進行加工，但輪廓銑削中又包含多種子類型。 對于難加工材料的曲面加工、切槽加工以及刀具懸伸長度較大的加工，插銑法的加工效率遠遠高于 常規(guī)的端面銑削法。 如圖 48 為等高輪廓銑刀路 圖 4 8 等高輪廓銑刀具路徑 通過與型腔銑的刀路對比可發(fā)現(xiàn)，等高輪廓銑的刀路更為簡潔，而型腔銑還多了進退刀，效率不如等高輪廓銑。 創(chuàng)建程序 程序主要用來排列加工工序的次序，并且方便對其進行管理。 （機床坐標系 MCS）：使用此選項可以建立 MCS（機床坐標系）和 RCS（參考坐標系）、設(shè)置安全距離和下限平面以及避讓參數(shù) 等。 創(chuàng)建幾何體分兩個步驟，先創(chuàng)建機床坐標系，然后再創(chuàng)建幾何體。 在安全設(shè)置選項下拉列表中選擇“平面”選項。 接 選擇下拉菜單“插入”里的“刀具“命令， 系統(tǒng)彈出圖 411 所示的“創(chuàng)建刀具 ”對話框。 按圖 412 所示操作，選擇方法子類型為 MOLD_FINISH_HSM，下面的位置方法為 MILL_SEMIFINISH，名稱為 FINISH，點擊確認，系統(tǒng)彈出切削 對話框，輸入部件余量 和公差 后點擊確認完成精加工方法的創(chuàng)建。 生成刀路軌跡 及仿真 前面所做的工作，都是為了生成合理的刀路軌跡，現(xiàn)在我們進行生成刀具軌跡 的操作。銑孔先對中心孔進行粗銑削加工，加工完后再分別對其他孔進行逐層銑削粗加工。 圖 4 16 齒輪輪廓精加工 最后一步就是錐形擺線齒輪的齒廓精加工，由于擺線齒輪的精度要求較高，而且本次加工的又是錐形擺線齒輪，所以需要先更換錐形刀具。 錐形擺線齒輪的設(shè)計及數(shù)控加工 34 結(jié)論 本 文通過對普通擺線齒輪的研究完成了錐形擺線齒輪的形成和理論輪廓線方程式的推導(dǎo)，接著對錐形擺線齒輪進行了參數(shù)化設(shè)計得出 所需參數(shù)及方程式。 華僑大學(xué)廈門工學(xué)院 畢業(yè)設(shè) 計（論文） 35 參考文獻 [1]宮霞霞 , 孫付春 , 李鳳芹 . 基于 UG/Open API 的擺線齒輪的參數(shù)化設(shè)計 [J]. 現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備 , 2021, 1: [2] 陳兵奎 ,王淑妍 ,李朝陽 .雙圓盤擺 線輪行星傳動裝置 [P].中國 , , 2021/12/23. [3] 何衛(wèi)東，李欣，李力行 .高承載能力高傳動效率新型針擺行星傳動研究 .中國機械工程， 2021,4(16):565569. [4] 陳兵奎 , 蔣旭君 , 王淑妍 . 新型錐形擺線輪行星傳動初步研究 [J]. 現(xiàn)代制造工程 , 2021,(2):14～ 15. [5] 馮澄宙 . 漸開線少齒差形星傳動 [M]. 人民教育出版社 , 1982. [6]機械設(shè)計手冊（ 2021 年機械工業(yè)出版社出版圖書） [7] 朱孝錄，齒輪傳動設(shè)計手冊 [8]周濟，周艷紅，數(shù)控加工技術(shù)，北京國防工業(yè)出版社， 2021. [9] 何衛(wèi)東，李欣，李力行 .雙電機驅(qū)動雙曲柄四環(huán)板式針擺行星傳動研究 .大連鐵道學(xué)院學(xué)報， 2021,3(26):510. [10] 張海峰 .小型擺線齒輪行星傳動。后處理的一般操作步驟如下： 單擊菜單欄中的“后處理“按鈕 ， 在“后處理”對話框的后處理器區(qū)域中選擇 MILL_3_AXIS 選項，設(shè)置好文件輸出位置后點擊確定，系統(tǒng)自動生成后處理文件。 刀具逆時針跟隨擺線齒輪的輪廓快速移動，加上刀具自身快速轉(zhuǎn)動，可快速切除材料。這里首先對下凹槽面進行了加工，加工完畢后需要替換工件面，重新裝夾工件進行上凹槽面的加工，方法與之前一致。工序 50 和工序 60為齒輪輪廓的粗 精加工，選擇 CAVITY_MILL（型腔銑）的加工方法進行粗加工，選擇 ZLEVEL_PROFILE（等高輪廓銑）的方法進行精加工。加工方法可以設(shè)置對加工余量、切削步距、幾何體的內(nèi)外公差和進給速度，從而控制加工殘留余量。點擊 指定毛坯，在彈出來的毛坯幾何體對話框中，選擇之前幾何體方式，幾何體選擇之前繪制的毛坯。 安全平面的設(shè)置，可以避免在創(chuàng)建每一操作時設(shè)置避讓參數(shù)。 （文字加工幾何體）：使用此選項可以進行 planar_text 和contour_text 操作文本的雕刻。 選擇下拉菜單“插入”里的“幾何體”命令，系統(tǒng)彈出圖 410 所示的“創(chuàng)建幾何體”對話框。 錐形擺線齒輪的設(shè)計及數(shù)控加工 26 UG 數(shù)控仿真加工包括幾個步驟： 1) 進入 UG 加工模塊 2) 創(chuàng)建程序 3) 創(chuàng)建幾何體 4) 創(chuàng)建刀具 5) 創(chuàng)建加工方法 6) 創(chuàng)建工序 7) 生成刀路軌跡 及仿真 進入 UG 加工模塊 要創(chuàng)建 UG 仿真加工程序首先要有零件模型，所以我們先打開之前做的錐形擺線齒輪模型，然后點擊開始里的“加工”命令啟動加工模塊，進入加工環(huán)境。由于本次齒輪零件較為簡單，使用此方法就要再增加工序，相當(dāng)于增加時間成本，所以不采用插銑方法。 用這種方式，當(dāng)制定 合理的分層銑每刀深度時，可以確保刀具不容易損壞的前提下盡快速切除工件材料，所以型腔銑非常適合用于開粗，所以我們選用型腔銑作為輪廓的開粗方法。確定切削速度后可以通過上面的公式計算主軸轉(zhuǎn)速。 ④ 刀具空行程時，特別是遠距離“回零”時，可以選擇該機床數(shù)控系統(tǒng)設(shè)定的最高進給速度。半精加工時的背吃刀量取 ～ 2mm。從刀具的耐用度出發(fā)，切削用量的選擇順序是：先確定背吃刀量，其次確定進給量，最后確定切削速度。余量太小 ,切不到位，降低加工質(zhì)量，嚴重時使工件變成 廢品。 表 42 刀具表 刀具 直徑（ mm） 錐度（176。工藝性能好，鍛造、加工和刃磨都比較容易，還可以制造形狀較復(fù)雜的刀具。 在數(shù)控加工中，刀具的選擇