滾齒加工切削力分析及切削參數(shù)優(yōu)化.pdf

1、制造業(yè)的快速發(fā)展使人們的生活水平不斷提高，而人們對產(chǎn)品的多樣性、個性化需求又刺激制造業(yè)不斷革新技術(shù)，創(chuàng)造新產(chǎn)品。齒輪作為制造業(yè)中基礎(chǔ)的傳動零件之一，需求量日益增大，精度及性能要求也不斷提高。滾齒切削是齒輪加工的主要方式之一，在滿足產(chǎn)品需求的基礎(chǔ)上生產(chǎn)效率更高。由于滾齒過程為復(fù)雜的多刃斷續(xù)切削過程，過程復(fù)雜性決定了需要尋求更加有效的方法對其切削加工機理進行分析，以了解滾齒切削參數(shù)對切削力、切削溫度以及刀具磨損的影響規(guī)律，進而為滾齒技術(shù)的發(fā)

2、展奠定基礎(chǔ)，使傳統(tǒng)的滾齒切削方式向著更為節(jié)能、高效的方向發(fā)展。
　　本文基于滾齒過程中滾刀和工件的幾何運動關(guān)系，以SolidWorks軟件為平臺，構(gòu)建滾齒加工幾何仿真模型，模擬滾齒切削過程，從而為建立有限元仿真的三維模型、計算分析滾齒過程中的切削力奠定基礎(chǔ)。利用遺傳算法對滾齒切削參數(shù)進行優(yōu)化，降低生產(chǎn)成本，提高加工效率，減少由于試切造成的資源浪費，將企業(yè)效益最大化。本文的主要研究工作如下:
　　首先，運用滾齒運動關(guān)系數(shù)學(xué)模型

3、，分析滾刀刀齒獲得的切屑的形狀和大小。利用加工過程中滾刀和工件的運動關(guān)系，分別建立二維滾齒狀態(tài)和三維滾齒狀態(tài)下的數(shù)學(xué)模型，使用MATLAB求解滾刀刀齒在二維和三維狀態(tài)下運動軌跡上的坐標點，分析滾刀刀齒每齒切削面積;把KYTool作為SolidWorks插件，使用C+語言對SolidWorks進行二次開發(fā)，使其可以按照指令利用刀齒空間坐標點進行幾何過程仿真，研究滾刀刀齒的每齒切削體積，分析刀齒切削刃的切削狀態(tài);同時利用SolidWorks

4、二次開發(fā)法提取三維切屑模型表面上點的坐標，并驗證提取結(jié)果的有效性。
　　其次，利用SolidWorks幾何仿真得到的工件模型和切屑模型，分別運用解析法和有限元法計算滾齒切削力。前者通過提取切屑三維模型表面上點的空間坐標，利用切屑形狀，以微元法計算切削力;后者將工件三維模型導(dǎo)入ABAQUS中進行滾齒仿真，計算滾齒切削力，并將二者的結(jié)果進行對比分析，驗證計算結(jié)果的正確性。采用有限元仿真分析了滾齒過程中滾齒切削參數(shù)對切削力的影響，為切削

5、參數(shù)的選取提供理論依據(jù)。
　　最后，對滾齒過程中的切削參數(shù)和切削功率進行研究。設(shè)計了滾齒切削實驗測量滾齒切削功率，將實驗得到的平均切削功率與解析計算得到的平均切削功率進行對比，驗證計算結(jié)果的正確性;利用遺傳算法對滾齒切削參數(shù)進行多目標優(yōu)化，使?jié)L齒達到單件加工成本最低，加工時間最短的目的。
　　本研究為進一步掌握滾齒切削機理提供技術(shù)支持，為新的滾齒加工方式—高速干式滾齒指出了新的研究方法，可以方便、快捷的為滾齒有限元仿真提供精