[发明专利]斜齿圆柱齿轮滚齿加工齿面三维建模方法

说明书

本发明涉及斜齿圆柱齿轮滚齿加工齿面三维建模方法，通过在计算机辅助绘图软件中，建立齿轮坯三维模型以及滚刀齿刀刃轨迹曲面三维模型，通过加工工艺参数设置，模拟滚齿加工运动，求差绘制得到单齿轮廓三维模型，即可显示出加工后齿轮主要技术特征，以便进行表面观察、粗糙度分析以及性能分析等操作，实现了对斜齿圆柱齿轮滚齿加工齿面三维建模，解决了实验测量齿轮滚齿加工效果成本高的问题，同时还能更进一步分析各项加工参数对零件性能的影响。

技术领域

本发明属于计算机辅助加工技术领域，具体涉及斜齿圆柱齿轮滚齿加工齿面三维建模方法。

背景技术

现有齿轮加工，一般使用滚齿加工方法，其最终加工效果以及零件性能只能实验验证，其无法直接仿真分析零件性能，观察加工效果。

例如对斜圆柱齿轮的表面粗糙度确定中，现有技术只能实际加工出样品后，采用实验法，利用表面粗糙度仪可以测量斜齿圆柱齿轮滚齿加工表面粗糙度，但是实验成本高，并难于反映表面粗糙度与加工参数、铣刀参数、齿轮参数等主要影响因素之间的直接关系，并不能获得齿面三维形状。

三坐标测量法可以测量斜齿圆柱齿轮滚齿加工表面三维坐标，构建加工表面三维模型，但是实验成本高，效率低，难于反映表面粗糙度与加工参数、铣刀参数、齿轮参数等主要影响因素之间的直接关系。

发明内容

本发明旨在提供一种斜齿圆柱齿轮滚齿加工齿面三维建模方法，以解决现有实验测量齿轮滚齿加工效果成本高的问题。

具体方案如下：一种斜齿圆柱齿轮滚齿加工齿面三维建模方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，建立滚齿加工三维模型的步骤：

步骤1.1，在计算机辅助绘图软件中，建立齿轮坯三维模型以及滚刀齿刀刃轨迹曲面三维模型；

步骤1.2，根据齿轮和滚齿加工的工艺参数，定义齿轮坯三维模型轴向为y轴方向，径向进给沿z轴方向进行；取径向进给Fz，取垂直进给Fy的1/2，初始位置，保证齿轮端面粗糙度、形状一致；装配该齿轮坯三维模型和滚刀齿刀刃三维模型，建立滚齿加工三维模型；

步骤2，建立单齿轮廓三维模型的步骤，在计算机辅助绘图软件中，模拟滚刀齿的滚齿加工运动，采用“求差”命令利用滚刀齿刀刃轨迹曲面三维模型对齿轮坯三维模型进行布尔运算，获得单齿廓三维模型。

进一步的，步骤2包括如下步骤：

步骤2.1，将滚刀齿刀刃轨迹曲面三维模型沿x轴正反方向各移动滚刀齿数z2的1/2次，单次移动距离为邻齿轴向间距fx1；

滚刀齿刀刃轨迹曲面三维模型每正向移动一次，齿轮坯三维模型相应顺时针转动一次，转动角度为周向转动进给量fω，然后利用“求差”命令将齿轮坯三维模型减去滚刀齿刀刃轨迹曲面三维模型；

滚刀齿刀刃轨迹曲面三维模型每反向移动一次，齿轮坯三维模型相应逆时针转动一次，转动角度为周向转动进给量fω，然后利用“求差”命令将齿轮坯三维模型减去滚刀齿刀刃轨迹曲面三维模型；

步骤2.2，将齿轮坯三维模型以及滚刀齿刀刃轨迹曲面三维模型移回初始位置；

步骤2.3，滚刀齿刀刃轨迹曲面三维模型斜向移动的步骤：将滚刀齿刀刃轨迹曲面三维模型沿y轴和x轴方向移动，移动次数为齿轮厚度除以垂直进给量Fy的商减去1，直到斜向进给结束，y轴方向每次移动距离为垂直进给量Fy，x轴方向每次移动距离为周向直线进给量Fx：

滚刀齿刀刃轨迹曲面三维模型沿斜向每移动一次，获得新的初始位置，重复步骤2.1和步骤2.2，移动结束后，获得齿轮坯三维模型进给后剩余部分的三维模型，定义为单齿廓三维模型。