彭桂枝,李国庆

(1.江阴职业技术学院 机电工程系,江苏 江阴 214405;2.江苏理工学院 汽车与交通工程学院,江苏 常州 213001)

0 引 言

不同于传统的滚齿和插齿加工,数控强力刮齿加工是一种高速通用齿轮加工方法,可以进行内齿轮、外齿轮、直齿轮或斜齿轮的加工,且加工时间较短。随着数控技术的不断进步,刀具寿命、振动和伺服同步等过去阻碍其推广的问题,在近几年逐渐被克服,使得强力刮齿加工技术[1-3]开始受到齿轮加工行业的极大关注。

然而,由于数控强力刮齿加工过程中存在着的几何和运动学复杂性,给其分析建模和仿真带来了较大的挑战性。GUO E等人[4]对强力刮齿刀具的设计问题进行了研究,并提出了一种简化的合力仿真计算方法;TACHIKAWA T等人[5]将归一化切削力的谐波分量与过程切削速度相关联,提出了一种可避免结构振动的建模方法;为了处理几何学和运动学的复杂性,KLOCKE F等人[6]采用了一种平面交点的方法,来数值逼近每个时间步长的刀具-工件啮合。

近期,TAPOGLOU N等人[7]使用基于CAD的仿真模型来计算强力刮齿中的未变形切屑和齿轮几何。虽然该方法在切削力预测的精度方面能够满足需求,但是每次预测均需要重新校准切削系数,且该方法所需的计算量较大。

因此,笔者采用dexel离散几何建模方法,设计出一种新颖的强力刮齿切削力预测方法,构建圆柱齿轮强力刮齿的运动学模型,并将其应用于基于dexel的实体造型[8]中,将二维切屑形状与斜角切削模型相结合,来预测每个时间步长的切削力;为了提高其仿真效率,采用部分工件建模和叠加来估算整个过程的切削力;最后通过强力刮齿实验,以验证该预测方法的可行性和有效性。……