一种基于形貌参数的柔轮滚刀切削刃方程设计方法技术

本发明专利技术公开了一种基于形貌参数的柔轮滚刀切削刃方程设计方法，建立理想切削刃方程。利用matlab软件完成方程的建立。根据切削刃创成原理，切削刃是轴向齿形沿螺旋线构成的多个均匀分布的空间螺旋面与前刀面相交产生的空间曲线。利用非接触式光学轮廓仪对前刀面进行检测扫描，采用粗糙度长度法对采集的数据进行处理和分析。基于W

【技术实现步骤摘要】
一种基于形貌参数的柔轮滚刀切削刃方程设计方法


[0001]本专利技术涉及谐波减速器加工制造
，特别是涉及一种基于形貌参数的柔轮滚刀切削刃方程改进设计方法。

技术介绍

[0002]谐波减速器是一种高精密齿轮传动机构，谐波减速器柔轮和刚轮的啮合属于大变形条件下小模数多齿啮合，其中柔轮是最容易发生磨损的部件，其表面形貌特征是影响啮合性能好坏的重要原因之一。滚齿加工是加工柔轮最常见的方式，而滚切工艺的实质是滚刀切削刃随滚刀基本蜗杆做展成运动，因此滚刀切削刃的真实廓形对柔轮加工后的表面形貌计算具有重要意义，然而目前很少有文献提及建立柔轮滚刀切削刃真实廓形。

技术实现思路

[0003]本专利技术目的是：为建立柔轮滚刀切削刃真实廓形方程，通过分析滚刀前刀面形貌参数，提出一种基于形貌参数的柔轮滚刀切削刃方程改进设计方法。
[0004]本专利技术所采取的技术方案是：
[0005]一种基于形貌参数的柔轮滚刀切削刃方程改进设计方法，该方法包括如下步骤。
[0006]步骤一：建立理想切削刃方程。利用matlab软件完成方程的建立。
[0007][0008]式中，理想滚刀切削刃轴向齿形包括直线段AB、圆弧段BC、齿侧直线段CD、圆弧段DE、直线段EF五段结构，该五段结构顺次连接，(L1,Y1)、(L2,Y2)、(L3,Y3)、(L4,Y4)、(L5,Y5)分别表示线段AB、BC、BC、CD、DE、EF上点的坐标，r
h
表示X
a
轴与X
d
>之间的距离，h
f
、h
a
分别表示滚刀轴向齿形齿根高、齿顶高，x
A
是A点在X
a
轴坐标上的值，满足x
A
＝(S
oh
+e
oh
)/2，S
oh
、e
oh
分别表示齿宽和齿槽宽，r
p
表示BC、DE段圆弧的半径，α
h
是轴向压力角，α
h
＝arctan(tanα
oh
/cosλ)，b
h
是直线CD在X
a
轴上的截距，b
h
＝r
h
+S
oh
/(2tanα
h
),D
H
＝r
h
+h
a
。
[0009]其中，x
C
与x
B
的值由公式(2)联立求得，
[0010][0011]其中，x
D
与x
E
的值由公式(3)联立求得，
[0012][0013]步骤二：根据切削刃创成原理，切削刃是轴向齿形沿螺旋线构成的多个均匀分布的空间螺旋面与前刀面相交产生的空间曲线，因此，切削刃可以看成是前刀面内的曲线。利用非接触式光学轮廓仪对前刀面进行检测扫描，采用粗糙度长度法对采集的数据进行处理和分析。粗糙度长度法是基于表面轮廓高度分布的均方差,即R
q
，根据参考文献可以表示为：
[0014][0015]式中：τ是采样点间距，一般为常数；D
s
表示表面轮廓分形维数；G表示分形表面的特征长度尺度；γ表示谱密度的尺寸参数，为大于1的常数。
[0016]对于粗糙度长度法，首先计算出某一剖面轮廓高度均值，然后计算出每轮廓点偏离均线高度值的平方和，最后计算和的均方根值，可以从均方根R
q
与采样点间距τ的对数图推导出二维分形维数D
S
和分形粗糙度G
S
，故表面分形维数：
[0017]D＝＜D
S
＞+1
ꢀꢀꢀ
(5)
[0018]式中：<>表示求均值
[0019]对数据进行拟合后可得到lg(R
q
)和采样点间距lg(x)之间的线性关系，计算出直线的斜率和截距，根据式(4)、(5)即可求得整个轮廓分形维数D。
[0020]步骤三：基于W
‑
M分形函数和岛屿面积分布的M
‑
B分形接触模型是摩擦学中用以表征粗糙表面接触的代表性分形模型。粗糙表面的轮廓线可以用W
‑
M函数表征为
[0021][0022]式中，z(x)表示轮廓的位移坐标，x表示轮廓的位移坐标，D表示轮廓分形维数，它定量的表征表面轮廓的不规则性和复杂程度，G表示z(x)大小的特征尺度系数；γ表示服从正太分布的随机表面系数，一般γ＝1.5，γ
n
表示轮廓的空间频率，决定表面粗糙度的频谱，n
l
表示轮廓结构的最低截止频率ω
l
相对应的序号，n表示取样数。
[0023]将步骤二求得的D和G代入式(6)中，求得z(x)并沿着法向叠加到步骤一所建立的齿廓上，z(x)＝[z1(x),z2(x),z3(x),z4(x),z5(x)]，分别对应着AB，BC，CD，DE和EF段。叠加后各段齿廓方程计算如下：
[0024]3‑
1直线段AB
[0025][0026]3‑
2圆弧段BC
[0027][0028]式中，
[0029]3‑
3齿侧直线段CD
[0030][0031]3‑
4圆弧段DE
[0032][0033]式中，
[0034]3‑
5直线段EF
[0035][0036]本专利技术具有的优点和积极效果是：
[0037]本专利技术通过获取滚刀前刀面表面形貌参数，利用分形理论，将粗糙齿面微观形貌的轮廓高度沿法线叠加到理想滚刀切削刃方程上，建立切削刃真实廓形，为分析柔轮加工表面粗糙度提供了基础。
附图说明
[0038]图1理想滚刀切削刃轴向齿形。
[0039]图2柔轮滚齿刀具模型。
[0040]图3粗糙度长度法。
[0041]图4切削刃真实廓形。
具体实施方式
[0042]为能进一步了解本专利技术的
技术实现思路
、特点及功效，兹例举以下实例，并配合附图详细说明如下：
[0043]步骤一：如图1所示，建立理想切削刃方程。利用matlab软件完成方程的建立。
[0044][0045]式中，理想滚刀切削刃轴向齿形包括直线段AB、圆弧段BC、齿侧直线段CD、圆弧段DE、直线段EF五段结构，该五段结构顺次连接，结合附图1：(L1,Y1)、(L2,Y2)、(L3,Y3)、(L4,Y4)、(L5,Y5)分别表示线段AB、BC、BC、CD、DE、EF上点的坐标，r
h
表示X
a
轴与X
d
之间的距离，h
f
、h
a
分别表示滚刀轴向齿形齿根高、齿顶高，x
A
是A点在X
a...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于形貌参数的柔轮滚刀切削刃方程改进设计方法，其特征在于：该方法包括如下步骤；步骤一：建立理想切削刃方程；式中，理想滚刀切削刃轴向齿形包括直线段AB、圆弧段BC、齿侧直线段CD、圆弧段DE、直线段EF五段结构，该五段结构顺次连接，(L1,Y1)、(L2,Y2)、(L3,Y3)、(L4,Y4)、(L5,Y5)分别表示线段AB、BC、BC、CD、DE、EF上点的坐标，r
h
表示X
a
轴与X
d
之间的距离，h
f
、h
a
分别表示滚刀轴向齿形齿根高、齿顶高，x
A
是A点在X
a
轴坐标上的值，满足x
A
＝(S
oh
+e
oh
)/2，S
oh
、e
oh
分别表示齿宽和齿槽宽，r
p
表示BC、DE段圆弧的半径，α
h
是轴向压力角，α
h
＝arctan(tanα
oh
/cosλ)，b
h
是直线CD在X
a
轴上的截距，b
h
＝r
h
+S
oh
/(2tanα
h
),D
H
＝r
h
+h
a
；其中，x
C
与x
B
的值由公式(2)联立求得，其中，x
D
与x
E
的值由公式(3)联立求得，步骤二：根据切削刃创成原理，切削刃是轴向齿形沿螺旋线构成的多个均匀分布的空间螺旋面与前刀面相交产生的空间曲线，切削刃是前刀面内的曲线；利用非接触式光学轮廓仪对前刀面进行检测扫描，采用粗糙度长度法对采集的数据进行处理和分析...

【专利技术属性】
技术研发人员：穆晓彪，杨国强，赵亮，
申请(专利权)人：北京中技克美谐波传动股份有限公司，
类型：发明
国别省市：