【正文】 /Post進(jìn)行后置時(shí)，可在 NX加工環(huán)境進(jìn)行，也可在操作系統(tǒng)環(huán)境下進(jìn)行。這些問題還有待改進(jìn)。并利用 UG 進(jìn)行建模 ， 通過曲線建立了錐形擺線齒輪的三維模型。采用等高輪廓銑的方法由上到下對(duì)工件進(jìn)行分層銑削，直至齒輪齒廓表面全部加工完。為了使加工精度達(dá)到所要求的精度，這里需要再進(jìn)行精加工。在工序?qū)Ш狡髦羞x擇上步驟創(chuàng)建的工序，右擊彈出命令菜單，點(diǎn)擊生成命令，系統(tǒng)自動(dòng)生成刀路。同樣操錐形擺線齒輪的設(shè)計(jì)及數(shù)控加工 30 作，方法子類型選擇 MOLD_ROUGH_HSM，名稱 ROUGH，部件余量 和公差 創(chuàng)建粗 加工方法。 華僑大學(xué)廈門工學(xué)院 畢業(yè)設(shè) 計(jì)（論文） 29 在對(duì)話框中 選擇類型為 mill_contour，刀具子類型為 MILL，位置默認(rèn)為GENERIC_MACHIN， 填寫刀具名稱 。 單擊“指定平面”按鈕，然后選擇錐形擺線齒輪小端面為指定平面，偏置距離輸入 10，點(diǎn)擊確認(rèn)完成機(jī)床坐標(biāo)系創(chuàng)建。 1）創(chuàng)建機(jī)床坐標(biāo)系 首先先創(chuàng)建機(jī)床坐標(biāo)系， 在創(chuàng)建加工操作前，應(yīng)顯示機(jī)床坐標(biāo)系，并檢查機(jī)床坐標(biāo)系與參考坐標(biāo)系的位置和方向是否正確，要盡可能地將參考坐標(biāo)系、機(jī)床坐標(biāo)系、絕對(duì)坐標(biāo)系統(tǒng)一到同一位置。 （工件幾何體 WORKPIECE）：和部件幾何體 MILL_GEOM 一樣用于定義部件幾何體、毛坯幾何體、檢查幾何體和部件的偏置。點(diǎn)擊菜單欄中“ 插入”下的“程序”命令， 彈出 如圖 49所示 的對(duì)話框中 ， 執(zhí)行以下操作，類型選擇 mill_contour，名稱為 PROGRAM_1，程序位置默認(rèn)NC_PROGRAM。雖然二者加工出來的刀路基本相同，但是型腔銑在層之間過渡的時(shí)候，不如等高輪廓銑光順。事實(shí)上，在需要快速切除大量金屬材料時(shí)，采用插銑法可使加工時(shí)間縮短一半以上。下面提出幾種類型進(jìn)行對(duì)比分析。 計(jì)算的主軸轉(zhuǎn)速 n最后要根據(jù)機(jī)床說明書選取機(jī)床有的或較接近的轉(zhuǎn)速。最大進(jìn)給速度受機(jī)床剛度和進(jìn)給系統(tǒng)的性能限制。但在余量較大，工藝系統(tǒng)剛性較差或機(jī)床動(dòng)力不足時(shí)，可分多次進(jìn)給完成。 切削參數(shù)包括進(jìn)給量、背吃刀量和切削速度三大要素。確定加工余量的方法主要有經(jīng)驗(yàn)估計(jì)法、查表校正方法和分析計(jì)算法。 它能耐高溫 ，在 800—10000C 左右仍能保持良好的切削性能，切削時(shí)可選用比高速鋼高 4—8倍的切削速度。本文所研究的 錐形 擺線行星輪，屬于 錐形直 齒輪，對(duì)其進(jìn)行外輪廓加工，所以選擇立銑刀即可。 表 41 工序表 工序 工序內(nèi)容 10 銑下凹槽 面 20 銑上凹槽面 30 銑孔粗加工 40 銑孔精加工 50 粗銑擺線齒輪輪廓 60 精銑擺線齒輪齒廓 錐形擺線齒輪的設(shè)計(jì)及數(shù)控加工 20 刀具 的選擇 刀具選擇是數(shù)控加工工藝中的重要內(nèi)容，刀具直接影響加工效率和零件的加工質(zhì)量。 b. 程序 較長的零件 可以以同一把刀加工的內(nèi)容劃分工序?；旧夏軐?shí)現(xiàn)任意曲面和實(shí)體的半精加工和精加工。 如圖 44，為銑齒廓的時(shí)候夾具夾緊圖。該毛坯需要先對(duì)上下端面進(jìn)行磨平加工后再利用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工。而且在選擇毛坯成形方法時(shí)，除了考慮零件的結(jié)構(gòu)工藝性之外，還必須考慮的工藝性能能否符合要求。因此，要謹(jǐn)慎選擇加工方法和對(duì)象。結(jié)合 UG 強(qiáng)大的參數(shù)化功能和后處理器支持多種數(shù)控機(jī)床功能，可迅速自動(dòng)生成數(shù)控代碼，縮短編程人員的編程時(shí)間，提高程序的正確性和安全性，降低生產(chǎn)成本，提高工作效率。 觀察圖片，其中一條錐形擺線齒輪的大端面輪廓曲線，另一條是錐型擺線齒輪的小端面輪廓曲線。本次建模利用 UG 的參數(shù)化建模，在 UG 表達(dá)式對(duì)話框中輸入要建立的幾何模型的參數(shù)方程 .然后通過曲線 —規(guī)律曲線繪制出擺線齒輪的輪廓曲線，通過曲線組生成實(shí)體模型。由上面表格中錐形擺線輪齒廓曲線曲率半徑公式可以看出，當(dāng)錐形擺線輪的理論齒廓曲線外凸部分曲率半徑絕對(duì)值小于針齒半徑 zr ，就會(huì)產(chǎn)生根切。 由此可推導(dǎo)出當(dāng)針齒齒廓為圓錐面時(shí)，錐形擺線輪的實(shí)際齒廓（短幅外擺線的等距曲線）上 K 點(diǎn)的坐標(biāo)（ x， y）。c o s 39。H b g b biz? ? ??? （ 23） 因?yàn)?1 zbKRe z? ， 將以上兩個(gè)公式帶入（ 21）可得到普通擺線輪的理論齒廓曲線參數(shù)方程： 1010s i n 39。 c o s 39。現(xiàn)在把它們畫在一起（如圖 23）所示，以便討論和建立擺線輪齒廓曲線方程式。39。39。39。39。而擺線齒輪，則是 指齒廓為擺線的等距曲線形狀的盤形或圓環(huán)形齒輪。針對(duì)擺線齒輪傳動(dòng)的相關(guān)基礎(chǔ)理論、實(shí)驗(yàn)研究等內(nèi)容對(duì)錐形擺線齒輪進(jìn)行以下工作： 1) 研究錐形擺線行星傳動(dòng)的幾何計(jì)算和設(shè)計(jì)方法，根據(jù)普通擺線齒輪方程推導(dǎo)出錐形擺線齒輪方程。日本的索尼公司 也研制出了三維仿真系統(tǒng) FREDAM， 能夠仿真球頭銑刀對(duì)自由曲面的加工， 并執(zhí)行碰撞和干涉檢查。目前在許多商業(yè) CAD / CAM軟件系統(tǒng) ,如 NX UG、PRO/ E、 Solidworks等系統(tǒng)中，開發(fā)了 二維圖形和三維圖形圖形數(shù)控編程工具和刀具軌跡生成工具 ， 零件加工過程的計(jì)算機(jī)仿真的功能。例如：高興岐學(xué)者對(duì)多齒差擺線針輪行星傳動(dòng)的齒形及嚙合特性的理論作了分析；王淑妍博士對(duì)錐形擺線行星傳動(dòng)基礎(chǔ) 進(jìn)行理論及實(shí)驗(yàn)研究；樂燕飛博士對(duì)擺線針輪行星傳動(dòng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)隙設(shè)計(jì)； 陳兵奎 博士 對(duì) 錐形擺線輪行星傳動(dòng)裝置 進(jìn)行研究；何衛(wèi)東，李欣，李力行等人對(duì)高承載能力高傳動(dòng)效率新型針擺行星傳動(dòng)進(jìn)行研究 。由于 有些零件具有復(fù)雜的形狀，機(jī)床是多軸聯(lián)動(dòng)，所以工藝人員有時(shí)難以靠手工方式編寫走刀路徑，而且對(duì)于走刀路徑缺乏進(jìn)行事先驗(yàn)證的簡便方法 .目前的解決方法費(fèi)工費(fèi)時(shí)，使生產(chǎn)成本上升，延長了生產(chǎn)周期?；诖?，本研究通過使用 UG（ Unigraphics NX） 軟件 對(duì)錐形擺線齒輪進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì) ， 根據(jù)錐形擺線齒輪的數(shù)學(xué)模型 ， 在 UG 軟件中 利用表達(dá)式 建立 參數(shù)化的 錐形擺線齒輪的三維模型，并在 UG 軟件的數(shù)控加工模塊進(jìn)行擺線齒輪的數(shù)控加工模擬仿真。 錐形擺線輪的 重合度為擺線輪齒數(shù)的一半 ，錐形擺線輪不需要修形，方便加工。 這個(gè)傳動(dòng)的任意截面本質(zhì)上是一個(gè)普通擺線行星傳動(dòng)，即錐形擺線行星傳動(dòng)任意截面滿足嚙合定律。精密傳動(dòng)不但有高運(yùn)動(dòng)精度，還具有剛度高、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(diǎn)。 論文作者簽名： 日期： 關(guān)于論文使用授權(quán)的說明 本人完全了解華僑大學(xué) 有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：學(xué)院有權(quán)保留送交論文的印刷本、復(fù)印件和電子版本，允許論文被查閱和借閱；學(xué)院可以公布論文的全部或部分內(nèi)容，可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其他復(fù)制手段保存論文。保密的論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定。精密傳動(dòng)在許多工業(yè)領(lǐng)域諸如 精密機(jī)械、航空航天、武器裝備、數(shù)控機(jī)床、印刷包裝機(jī)械、交通運(yùn)輸機(jī)械、機(jī)器人、醫(yī)療 器械等領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛，不管是國際還是國內(nèi)的市場都非常有前景。這個(gè)系列擺線行星傳動(dòng)的變幅系數(shù)、基圓、滾圓、針輪和擺線輪的節(jié)圓、偏心距都是相等的，但是針輪的半徑以及擺線輪的齒頂圓和齒根圓都是不同的 。 錐形擺線齒輪的設(shè)計(jì)及數(shù)控加工 2 4) 嚙合 副為錐形零件，容易 成形加工和裝配。為錐形擺線齒輪的加工提供理論依據(jù) ， 以提高工作效率。 所以必須給技術(shù)人員提供一套能自動(dòng)編寫走刀路徑、模擬數(shù)控加工的 仿真平臺(tái)。 此外，還有很多學(xué)者作出了不少研究。 例如 UG 提供了一個(gè)強(qiáng)大的刀 具路徑仿真 ,測試刀 具路徑 ，能及時(shí) 發(fā)現(xiàn)不合理 現(xiàn)象，如少切或過切的現(xiàn)象 等。這些軟件的共同特點(diǎn)就是能夠有效的提高制造業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。 2) 根據(jù)錐形擺線齒輪方程推導(dǎo)出參數(shù)方程并在 UG 上實(shí)現(xiàn)參數(shù)化建模。擺線齒廓的形成方法有兩個(gè)：兩圓外嚙合形成法和兩圓內(nèi)嚙合形成法。39。M M M M M為短幅外擺線。39。 39。 當(dāng)擺線輪 g固定（即基圓 1 固定不動(dòng)），設(shè)直角坐標(biāo) X — Y的原點(diǎn)為基圓的中心 gO ，偏心距 gbe OO? 。z bHzx R ey R e????? ??? ? （ 21） 因?yàn)?39。 s i n 39。 c o s 39。將式（ 25）中的 zr 替換為 f(m)即可求出錐形擺線齒輪的齒廓曲線方程，即 ? ? ? ?? ? ? ?110110c o s c o s ta n s ins in s in ta n c o sz b zbz b zbKx R z m rzKy R z m rz? ? ? ?? ? ? ?? ??? ? ? ? ?? ??? ? ?? ??? ? ? ? ? ???? ??? （ 27） 式中 ： 華僑大學(xué)廈門工學(xué)院 畢業(yè)設(shè) 計(jì)（論文） 9 ? ?? ?? ?? ?12111211s i n s i nc o s1 2 c o sc o s c o ssin1 2 c o sbgbgKzK K zKzK K z????????????????? 0zr 針齒在擺線輪大端面的端面半徑； 1? 為針齒的半錐角， 1tank ?? 由于錐形擺線齒輪為立體零件，為了準(zhǔn)確表達(dá)錐形擺線齒輪曲面方程應(yīng)導(dǎo)入豎直方向的值，即錐形擺線齒輪寬度 m。因此，研究錐形擺線輪是否產(chǎn)生根切的條件為 0 1 0 m i n m i nt a nzzr m a R??? ? ? 式中 當(dāng) ? ?? ?12 121b bz Kz? ???時(shí)， ? ?? ?12 21m in 322 7 12ggzKaz??????? 當(dāng) ? ?? ?1221bbzKz??? 時(shí)，? ?21m in1111 gKaK z K???? 由上式可知，當(dāng)減小短幅系數(shù)和擺線輪齒數(shù)時(shí)， 理論齒廓的最小曲率半徑系數(shù) 就會(huì)增大 ， 擺線齒輪就不會(huì)產(chǎn)生根切。如果要對(duì)擺線輪的尺寸進(jìn)行修改的話，修改相關(guān)的參數(shù)即可完成，不需要重新建模。通過兩條輪廓曲線，就可以創(chuàng)建錐形擺線齒輪的三維模型。 數(shù)控加工準(zhǔn)備及工藝分析 在進(jìn)行仿真加工之前，首先要對(duì)零件的加工工藝進(jìn)行分析。如果選擇不當(dāng)，很可能會(huì)引起較大的損失。 毛坯選擇的原則，應(yīng)在滿足使用要求的前提下，盡可能地降低生產(chǎn)成本，使產(chǎn)品在市場上具有競爭能力。 圖 4 1 毛坯圖 工件夾具設(shè)計(jì) 夾具是機(jī)械制造中一項(xiàng)重要的工藝裝備。 錐形擺線齒輪的設(shè)計(jì)及數(shù)控加工 18 圖 4 4 銑齒廓時(shí)夾具示意圖 數(shù)控加工工藝路線設(shè)計(jì) 根據(jù)該齒輪零件的形狀特點(diǎn)，選擇加工方法以及工序。提供了邊界驅(qū)動(dòng)、表面積驅(qū) 動(dòng)和螺旋驅(qū)動(dòng)等多種驅(qū)動(dòng)方式。 c. 把較為復(fù)雜的零件的加工部 位分成幾個(gè)部分， 每一部分的加工作為一道工序。 刀具的選擇要綜合考慮 機(jī)床的加工能力、工件材料、工序內(nèi)容等因素。 銑刀常用材料有高速工具鋼（簡稱高速鋼，鋒鋼等）和硬質(zhì)合金。常溫硬度高，耐磨性好。經(jīng)驗(yàn)估算法只適用于單件小批量生產(chǎn)，查表校正方法是使用最廣泛的。切削參數(shù)如果選擇不合理，將會(huì)影響到生產(chǎn)效率、加工精度、表面質(zhì)量和加工成本，所以設(shè)定合理切削參數(shù)是非常重要的。 ② 在工件表面粗糙度值要求為 m～ m時(shí)，可分粗加工和半精加工兩步進(jìn)行。 確定進(jìn)給速度的原則： ① 當(dāng)工件的質(zhì)量要求能夠得到保證時(shí)，為提高生產(chǎn)效率，可選擇較高的進(jìn)給速度。 總之，切削用量的具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床性能、相關(guān)的手冊并結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)用類比方法確定。 型腔銑 型腔銑在數(shù)控加工總應(yīng)用最為廣泛，用于大部分粗加工，以及直壁或者斜度不大的側(cè)壁精加工。 圖 47 為插銑的刀具路徑圖。由于等高輪廓銑是型腔銑的一個(gè)子類型，沒有毛坯幾何體，所以 等 高 輪廓銑一般用來進(jìn)行半精加工和精加 工。點(diǎn)擊確認(rèn)。所不同的是，它通常位于“ MCS_MIL”父級(jí)組下，只關(guān)聯(lián)“ MCS_MILL”中指定的坐標(biāo)系、安全平面、下限平面和避讓等 （切削區(qū)域幾何體 MILL_AREA）：使用此選項(xiàng)可以定義部件、檢查、切削區(qū)域、壁和修剪等幾何體。 在彈出的“創(chuàng)建幾何體”對(duì)話框中選擇子類型為 MCS，幾何位置為GEOMETRY，名稱設(shè)為 MCS。 2）創(chuàng)建幾何體 設(shè)置完機(jī)床坐標(biāo)系就可以創(chuàng)建幾何體了。點(diǎn)擊確定， 根據(jù)刀具的尺寸創(chuàng)建刀具。 圖 4 12 創(chuàng)建方法對(duì)話框 創(chuàng)建工序 在 UG NX 加工中，不同的加工機(jī)床和加工方法所對(duì)應(yīng)的 NC序列設(shè)置項(xiàng)目將有所不同，每種加工程序設(shè)置項(xiàng)目所產(chǎn)生的加工刀具路徑參數(shù)形態(tài)及適用狀態(tài)也有所不同。 華僑大學(xué)廈門工學(xué)院 畢業(yè)設(shè) 計(jì)（論文） 31 點(diǎn)擊菜單欄中的 按鈕，彈出 “刀軌可視化“對(duì)話框，選擇 3D動(dòng)態(tài)，然后點(diǎn)擊 按鈕就可以直觀的觀察刀具路徑。精加工需要更換刀具，然后同樣使用逐層銑削從中心孔開始對(duì)工件進(jìn)行銑孔加工，直至精加工完成。至此，本次錐形擺線