1 前言

　　文獻介紹了斜齒錐齒輪的特點及其數學、幾何建模過程。大錐角斜齒錐齒輪副可用于章動傳動，其三維模型如圖1所示。其中錐角90°的平面齒輪稱其為產型輪，而另一個與其嚙合的稱為被加工齒輪。在j維模型的基礎下，以上兩齒輪的數控加工均已完成，介紹其中產型輪的加工方法，被加工齒輪的加工方法將另行撰文介紹。

　　根據產型輪齒廓的特點，采用如圖2所示。三面刃盤銑刀幾何參數。切齒方案，如圖3所示。產型輪毛坯用三爪卡盤裝夾且可以繞x軸旋轉，實現x、y、z和四軸聯動從而切削出產型輪齒廓。

2 刀軌設計

　　2.1 定義刀具

　　如圖2所示，坐標原點作為刀具基準點，并以向上方向為刀軸矢量正向。利用坐標旋轉工具將軸定義到與機床工作臺垂直向上的方位;然后在UG刀具庫(*1UGSINX 4.01MACH lresourceUibraryl tool \ graphics 1)中加人劉應參數的盤銑刀實體模型文件( *.prt )，以便在加工仿真時檢查過切。再將新建立的盤銑刀實體名稱添加到uG刀具的數據庫文件(*\ UGS 1 nx4 .OIMACIIIresourceUibrary\tool\metric\ tool_database.dat)中，以便在UG的加工環境建立刀具的時候能查到盤銑刀。

　　2.2 刀軸矢量

　　刀軸矢量n_D始終位于節平面內并垂直于齒根線在節平面上的正投影O'B。

　　同樣可以求出加工另一齒面時的刀軸矢量。

　　2.3 刀位點軌跡

　　產型輪齒面上任意點在坐標系XYZ中其中，μ、θ的變化范圍已知。當θ=θ_fa時表示的是齒根線上任意點的坐標，在加工時只要令μ在產型輪齒寬范圍內變化即可。根據齒根線任意點的坐標值求出刀具在加工產型輪時的刀位坐標具體步驟如下:

　　如圖5所示，A點為齒根線上任意一點，先將A點沿著n_D的方向移動δ/2的距離，然后在沿著z軸負方向平移DI2的距離即可得出刀位點。。在XYZ中的坐標。由此得出盤銑刀刀位點O_D相對與A點的偏移量在X軸、Y軸、Z軸的投影上任意點時刀位點的位置。當B取某一值時，令“在大于齒寬的一定范圍內按線性規律變化，可以得到坐標系XYZ中一系列的順序點，這些順序點確定了刀具的運動軌跡;再將按一定的線性規律減小;直到θ_fa為止，這樣就得到了加工該齒面時刀位點的運動軌跡。

　　2.4 生成刀軌文件

　　(1)根據產型輪的數學模型，在VB環境中將齒面上任意一點經過坐標變換成對應的刀位點的坐標以及求出相對應的刀軸矢量;

　　(2)將θ平均分成n等份，這樣就控制了加工時的背吃刀量a_p;θ線性變化的每一個值都在大于齒寬范圍內變化來保證刀具切人和切出的距離，可設計出加工一個齒面時刀具的運動軌跡。

　　在編制程序過程中，輸出的文件應嚴格遵循UG刀位文件(.clf)的格式。

3 加工仿真

　　為驗證VB生成刀軌文件的正確性，使加工過程中不出現干涉和過切等現象，需要在uG環境中進行加工仿真。

　　3.1 建立刀具

　　從“Retrieve Tool”中連續選擇確認找到盤銑刀。

　　3.2 創建操作

　　點擊創建操作圖標，方式為"mill-multi-axis"，子類型為"RARIARLF;-OlYTOUR"，刀具選擇“panzidao"，使用方法為"mill-finish" 。

　　3.3 生成刀軌

　　“驅動方式(Drive Method)”選擇“刀軸(Tool Axis)”，然后選擇對應的刀軌文件，“刀軸(Tool Axis)”選擇與“驅動路徑(DrivePath)”相同，確認后設置進退刀參數，選擇非切削選項，然后進刀和退刀均為“手工”方式，移動方式均為“圓弧：與刀軸垂直”，距離均為10mm，保證盤銑刀沿齒面切入和切出。然后生成刀軌(Generate)。

　　3.4 刀軌確認

　　顯示刀具情況應為“裝配”選項，這樣盤銑刀即可顯示出來。在過切選項中選擇“過切檢查”來驗證刀軌，最后點擊“確認”完成加工仿真。定義好合適的進給量和主軸轉速，再將刀軌作圓周陣列完成對產型輪的虛擬加工。

4 數控加工

　　將已加工好的毛坯安裝在加工中心第4軸轉臺的卡盤上

5 結束語

　　利用UG為工作平臺，CAD／CAM無縫連接完成了斜齒錐齒輪產型輪的加工刀軌創建以及仿真驗證、代碼生成，并在此基礎上利用4軸聯動加工中心實現該齒輪的數控加工。在類似齒輪的數字化加工方面進行了成功的探索。