摆线齿轮五轴端铣加工及其精度控制

  一. 项目完成人及所在单位： 廖龙兴，机械与汽车工程学院

  二. 项目简介：

  项目依托国家自然科学基金，以山西英瑞克自动化有限公司的机器人用高精密RV减速器为研究对象，利用圆柱类铣刀在五轴联动机床上对摆线齿轮进行无干涉端铣加工。通过选择合适尺寸的刀具、移动刀轴及调整刀姿，获得无干涉端铣加工轨迹；设计正交试验研究各铣削参数对摆线齿轮五轴端铣加工精度的影响规律，并应用多元非线性回归分析法，获得二者间的函数关系。^后运用粗糙度轮廓仪、海克斯康影像测量仪，检测摆线齿轮齿廓表面粗糙度、全齿廓精度。检测结果证明了端铣加工方法的可行性，可为预测及改善摆线齿轮加工精度提供理论与技术支持。

  三. 主要研究内容及创新点：

  针对摆线齿轮加工工序复杂、加工精度要求高的问题，提出了五轴端铣加工新方法（图1）。基于刀具局部重建原理，求解刀触点处的刀位点坐标及曲率，并通过解析几何与微分几何方法，计算得到^佳无干涉刀姿可行域；应用等残留高度法，获得行距计算公式；基于此，通过Powermill自动编程软件，生成摆线齿轮五轴无干涉数控加工NC代码；进一步以主轴转速、每齿进给量、径向进给量、刀轴倾角为试验因素，表面粗糙度、全齿廓精度度为试验指标进行正交试验；经数据处理，找到了试验因素对试验指标的影响规律；基于多元非线性回归分析原理，建立了关于各参数的表面粗糙度预测模型，经试验证明该模型预测精度高，可实现摆线齿轮五轴端铣加工精度的预控；^后经优化铣削参数及加工程序，实现了摆线齿轮的高精高效加工（图2）。

  图1  摆线齿轮五轴端铣加工过程

  图2  摆线齿轮端铣加工样品