【正文】 ROGRAM。 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。 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 。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。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。這些問題還有待改進(jìn)。這里我使用的方法為 型腔銑加工，它在 工件豎直方向把工件分成若干層，然后由上到下逐層銑削。工序 10 和工序 20 為上下凹面的加工，選擇 FACE_MILLING（平面銑）的加工方法，工序 30和 40為銑孔的加工，選擇 HOLE_MILLING（銑孔）的加工方法。點(diǎn)擊 指定部件幾何體，在彈出來的部件幾何體對(duì)話框 中選擇幾何對(duì)象為錐形擺線齒輪。在某些需要指定加工邊界的操作，如表面區(qū)域銑削、 3D 輪廓加工和清根切削等操作中會(huì)用到此選項(xiàng)。以下是本次加工具體操作方法。 圖 4 6 型腔銑刀具路徑 觀察上圖刀路，可發(fā)現(xiàn)型腔銑的特點(diǎn) 在工件豎直方向把工件分成若干層，然后由上到下逐層銑削。 ③ 當(dāng)加工精度，表面粗糙度要求高時(shí)，進(jìn)給速度應(yīng)選小些，一般在 20～50m/min范圍內(nèi)選取。具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床說明書、切削用量手冊(cè)，并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)而定。 下面是本次加工用到的刀具。刀具的定義直接關(guān)系到加工表面質(zhì)量的優(yōu)劣、加工精度以及加工成本的高低。 wire_edm（電火花線切割）：用于創(chuàng)建線切割的各類加工幾何。 華僑大學(xué)廈門工學(xué)院 畢業(yè)設(shè) 計(jì)（論文） 17 圖 4 2 工件銑削夾具 本次設(shè)計(jì)的銑齒夾具為組合夾具，如圖 43，將中間的定位螺桿和上面的定位元件拿掉后，將工件放在下定位塊上，通過轉(zhuǎn)動(dòng)兩邊的搖桿，推動(dòng)兩邊的 V型滑塊向中間滑動(dòng)，從而夾緊毛坯，可進(jìn)行齒輪的端面銑槽以及銑孔加工。機(jī)器制造中，基本大部分零件都是先 通過鑄造成形、鍛壓成形、焊接成形或者非金屬材料成形方法制得毛錐形擺線齒輪的設(shè)計(jì)及數(shù)控加工 16 坯，再經(jīng)過切削加工制成。 圖 3 3 錐形擺線齒輪模型 華僑大學(xué)廈門工學(xué)院 畢業(yè)設(shè) 計(jì)（論文） 15 第 4 章 錐形擺線齒輪的數(shù)控仿真加工 引言 本論文降利用 UG 仿真加工模塊進(jìn)行錐形擺線齒輪的加工。 把所選 K1值帶入方程 1 ZbKRe z? ， 求出 e值后 應(yīng)圓整成 的倍數(shù)。錐形擺線齒輪針齒齒廓橫截面都是圓，且 圓半徑沿針齒軸向按照平面曲線變化。 / 39。39。 圖 2 2 內(nèi)嚙合形成法 如 圖 22所示，滾圓半徑 r比基圓半徑 R大，滾圓套在基圓上，即兩圓內(nèi)切于 P 點(diǎn)，當(dāng)基圓固定，滾圓沿基圓的圓周作純滾動(dòng)時(shí)，滾圓上的一點(diǎn) 1C 的軌跡 1139。當(dāng)基圓固定不動(dòng)，滾圓沿基圓外側(cè) 作純滾動(dòng)時(shí)，滾圓上的點(diǎn) 1C 的軌跡 1239。例如：哈爾濱工業(yè)大學(xué)開發(fā)的 NCMPS 動(dòng)態(tài)圖形仿真、華中科技大學(xué)和清華大學(xué)合作開發(fā)的 HIVIPS 加工過程仿真器。早期的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)完全依賴于個(gè)人的 努力，仿真模擬的有效性取決于仿真者 許多方面的知識(shí) 和經(jīng)驗(yàn)，這對(duì)仿真者的要求很高，而這種要求阻礙了仿真技術(shù)廣泛發(fā)展和應(yīng)用 。它在剛開發(fā)出來的時(shí)候 主要基于工作站，但隨著 計(jì)算機(jī)的發(fā)展以及個(gè)人能力的進(jìn)步 ， 它 在 計(jì)算機(jī) 上 的應(yīng)用上快速增長，已經(jīng)成為模具行業(yè)三維設(shè)計(jì)的一個(gè)主流應(yīng)用。如果嚙合副和相關(guān)零部件具有足夠高的制造精度，可通過改變錐形擺線輪的軸向位置調(diào)整嚙合間隙。錐形擺線齒輪是擺線齒輪中較為常用的一種，錐形擺線齒輪是齒頂、齒根都帶有錐度的擺線齒輪，利用其齒厚錐度變化的特點(diǎn)，平行軸傳動(dòng)時(shí)，可以通過改變齒輪副軸向的相對(duì)位置來調(diào)整齒側(cè)間隙，從而實(shí)現(xiàn)有精密回差要求的傳動(dòng)。 本文利用 UG 進(jìn)行建模，根據(jù)所得參數(shù)及方程式在 UG 的工具表達(dá)式以及規(guī)律曲線的操作下直接繪制出擺線齒輪的齒廓曲線，通 過曲線建立三維模型。 2) 承載 的 能力大，嚙合剛度高。 UG 包含了三維建模和 數(shù)控仿真加工等模塊，可對(duì)工件進(jìn)行數(shù)控加工。因此，自上世紀(jì) 80 年代 起 ， 仿真領(lǐng)域普遍開始重視建模技術(shù)，將圖形技術(shù)，人工智能技術(shù)，知識(shí)工程技術(shù)引入 仿真建模過程中， 縮小用戶 的表達(dá)描述的 方法和仿真模型的最終表現(xiàn)形式之間的差距 ， 直接、簡潔而有效的輸入方式滿足 了 仿真輸入形式的多樣性和復(fù)雜性 的要求 。 國內(nèi)主要以 3 軸加工中的立銑刀、圓柱銑刀、球頭銑刀的力學(xué)模型為研究對(duì)象。 39。 39。M M M M M也稱為短幅外擺線。Hg HHg b g b btit?? ??? ? ? ??? ? ?? （ 22） 則 39。 為了設(shè)計(jì)計(jì)算方便，以錐形擺線輪大端面作為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)面，進(jìn)行錐形擺線齒輪的的幾何設(shè)計(jì)。然后按圓整的偏心距 e值， 再按上式精確地計(jì)算 K1值。使用 UG 的加工模塊，用戶可以在圖形方式下觀察刀具沿軌跡運(yùn)動(dòng)的情況并可對(duì)其進(jìn)行圖形化修改，如對(duì)刀具軌跡進(jìn)行延伸、縮短或修改等。毛坯的選擇，對(duì)機(jī)械制造的質(zhì)量、成本、使用性能和產(chǎn)品形象有非常重要的影響，也是機(jī)械設(shè)計(jì)和制造過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。 圖 4 3 銑 端面時(shí)夾具示意圖 銑齒輪輪廓時(shí)，搖動(dòng)搖桿往后退，然后手動(dòng)通過 V型塊兩邊的凸塊將 V型滑塊向兩邊拉動(dòng)。 2) 加工工序設(shè)計(jì) 工序，通常是指一個(gè)人或一群人在同一個(gè)地方工作，連續(xù)完成一個(gè)或多個(gè)零件加工過程中的部分過程。 在數(shù)控加工中，刀具的選擇直接影響到加工精度的高低以及加工表面質(zhì)量的優(yōu)劣和加工效率的高低，選擇合適的刀具，不僅可以降低數(shù)控加工的成本，還可以在最短的加工時(shí)間達(dá)到最佳的加工質(zhì)量。 表 42 刀具表 刀具 直徑（ mm） 錐度（176。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(jìn)給量，最后確定切削速度。 ④ 刀具空行程時(shí)，特別是遠(yuǎn)距離“回零”時(shí)，可以選擇該機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)設(shè)定的最高進(jìn)給速度。 用這種方式，當(dāng)制定 合理的分層銑每刀深度時(shí)，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。 錐形擺線齒輪的設(shè)計(jì)及數(shù)控加工 26 UG 數(shù)控仿真加工包括幾個(gè)步驟： 1) 進(jìn)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(jìn)入 UG 加工模塊 要?jiǎng)?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(diǎn)擊開始里的“加工”命令啟動(dòng)加工模塊，進(jìn)入加工環(huán)境。 （文字加工幾何體）：使用此選項(xiàng)可以進(jìn)行 planar_text 和contour_text 操作文本的雕刻。點(diǎn)擊 指定毛坯，在彈出來的毛坯幾何體對(duì)話框中，選擇之前幾何體方式，幾何體選擇之前繪制的毛坯。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(jìn)行粗加工，選擇 ZLEVEL_PROFILE（等高輪廓銑）的方法進(jìn)行精加工。 刀具逆時(shí)針跟隨擺線齒輪的輪廓快速移動(dòng)，加上刀具自身快速轉(zhuǎn)動(dòng)，可快速切除材料。 華僑大學(xué)廈門工學(xué)院 畢業(yè)設(shè) 計(jì)（論文） 35 參考文獻(xiàn) [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(jì) [J]. 現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備 , 20xx, 1: [2] 陳兵奎 ,王淑妍 ,李朝陽 .雙圓盤擺 線輪行星傳動(dòng)裝置 [P].中國 , , 20xx/12/23. 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[10] 張海峰。 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。 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(jìn)行生成刀具軌跡 的操作。 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(duì)話框。 創(chuàng)建幾何體分兩個(gè)步驟，先創(chuàng)建機(jī)床坐標(biāo)系，然后再創(chuàng)建幾何體。 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(duì)其進(jìn)行管理。 對(duì)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(yuǎn)遠(yuǎn)高于 常規(guī)的端面銑削法。其計(jì)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。 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(shí)，如果數(shù)控加工的加工余量小于 5mm~6mm，粗加工一次進(jìn)給就可以達(dá)到要求。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。在生產(chǎn)中，對(duì)平面零件周邊進(jìn)行輪廓加工時(shí)，常采用立銑刀；加工毛坯表面或者粗加工孔時(shí)，可選擇鑲硬質(zhì)合金刀片的玉米銑刀；對(duì)一些立體型面和變斜角輪廓外形的加工時(shí)，一般采用球頭刀、環(huán)形刀等。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。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(shí)現(xiàn)裝夾工件，當(dāng)擁有足夠的夾緊力時(shí)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(dòng)影響加工精度。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。所以在對(duì)錐形擺線齒輪加工的過程中，可以利用 UG進(jìn)行數(shù)控車削自動(dòng)編程。 錐形擺線齒輪的設(shè)計(jì)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(jìn)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。在平行軸內(nèi)嚙合行星傳動(dòng)中，當(dāng)針齒齒廓為圓錐面時(shí)，對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)母線在坐標(biāo)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 ?? 。 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。 39。 39。 論文主要研究工作 擺線行星傳動(dòng)是精密傳動(dòng)的主要形式之一，精密傳動(dòng)不僅應(yīng)具有高的運(yùn)動(dòng)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(diǎn)。 現(xiàn)在， 仿真和建模技術(shù)已經(jīng)成為制造系統(tǒng)設(shè)計(jì) 、分析和操作 的重要工具 ，在許多方面 被廣泛使用。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(shí)還要考慮到千涉、過切等諸多問題。 3) 不需 要 修形。 關(guān)鍵詞 ： 擺線齒輪，錐形擺線齒輪， UG，仿真加工 錐形擺線齒輪的設(shè)計(jì)及數(shù)控加工 4 Design and CNC machining cone cycloid gear Abstract Cycloid gear tooth profile refers to the shape of the curve cycloid isometric discshaped or annular gear. It is due to the transmission ratio, the outer contour of the small size, high transmission efficiency and strong carrying capacity and many other advantages to be widely used. Cycloidal gear cone cycloid gear is one of the more mo