本书深入探讨高性能齿轮精密数控加工基础理论和方法、关键技术及制齿装备。第1章介绍高性能齿轮数控加工技术、高性能齿轮数控加工装备研究现状及发展趋势、面临的机遇和挑战。第2章介绍高性能齿轮精密修形计算理论。第3章介绍高性能齿轮加工原理误差消减方法。第4章介绍数控制齿机床多源误差建模方法及补偿技术。第5章介绍精密数控制齿机床设计及优化。第6章介绍滚磨工艺参数优化方法。第7章介绍齿轮高速干切工艺及自动化生产线。
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前言
第1章 绪论 1
1.1 高性能齿轮概述 1
1.1.1 齿轮行业现状 1
1.1.2 高性能齿轮 2
1.2 高性能齿轮数控加工技术 3
1.2.1 高性能齿轮数控加工简介 3
1.2.2 齿轮加工误差建模和补偿技术 5
1.2.3 温度场调控技术的研究现状 11
1.2.4 核心零部件设计的研究现状 14
1.2.5 齿轮滚磨工艺参数的优化 16
1.3 高性能齿轮数控加工装备研究现状及发展趋势 17
1.3.1 数控滚齿机 17
1.3.2 数控磨齿机 25
1.4 典型制齿机床现状及发展趋势 31
1.5 面临的机遇和挑战 33
参考文献 33
第2章 高性能齿轮精密修形计算理论 44
2.1 高性能齿轮修形齿面建模 44
2.1.1 标准螺旋齿面建模 44
2.1.2 齿形修形后的端面廓形建模 46
2.1.3 齿向修形后的齿面建模 48
2.2 点矢量族包络原理 50
2.2.1 点矢量的提出 50
2.2.2 点矢量的运动轨迹 52
2.2.3 点矢量族的包络过程 53
2.2.4 点矢量逼近算法 54
2.2.5 修形齿轮端面廓形的点矢量离散方法 55
2.3 点矢量族一次包络修形计算 56
2.3.1 点矢量的坐标变换 56
2.3.2 点矢量的投影 57
2.3.3 点矢量的一次包络过程 58
2.3.4 成形刀具廓形计算 60
2.3.5 计算实例及对比分析 62
2.4 点矢量族二次包络修形计算 64
2.4.1 点矢量族二次包络过程 64
2.4.2 展成刀具廓形计算 67
2.4.3 计算实例及对比分析 69
参考文献 74
第3章 高性能齿轮加工原理误差消减方法 75
3.1 修形齿轮成形加工齿面扭曲消减方法 75
3.1.1 成形加工刀具包络面仿真 76
3.1.2 成形加工齿面扭曲分析 78
3.1.3 仿真包络面的误差影响因素分析 82
3.1.4 成形加工齿面误差消减方法 86
3.1.5 计算实例及结果分析 89
3.2 修形齿面展成加工误差消减方法 91
3.2.1 修形齿面展成加工误差分析及建模 91
3.2.2 展成加工齿面误差消减方法 96
3.3 滚刀铲磨原理误差及其消减方法 102
3.3.1 等后角滚刀齿顶曲线的求解 102
3.3.2 等后角铲磨的砂轮廓形 105
3.3.3 对比验证 108
3.4 插齿刀磨削原理误差消减方法 110
3.4.1 插齿刀的产形原理 111
3.4.2 磨削插齿刀的锥形蜗杆砂轮设计 113
3.4.3 锥形砂轮磨削插齿刀运动分析 116
3.4.4 锥形蜗杆磨削插齿刀仿真验证 118
参考文献 122
第4章 数控制齿机床多源误差建模方法及补偿技术 123
4.1 数控制齿机床几何误差建模及敏感性分析 123
4.1.1 数控制齿机床几何误差建模 123
4.1.2 数控制齿机床几何误差敏感性分析 127
4.2 数控制齿机床刀具误差建模 140
4.2.1 滚刀误差 140
4.2.2 成形砂轮误差 143
4.2.3 蜗杆砂轮误差 145
4.3 数控制齿机床力致几何误差建模 150
4.3.1 数控制齿机床切削力致机床几何误差模型 150
4.3.2 数控制齿机床切削力致机床几何误差有限元分析 151
4.3.3 数控制齿机床切削力致机床几何误差与齿轮精度映射关系 154
4.4 数控制齿机床热误差建模 159
4.4.1 立式滚齿机热误差 159
4.4.2 高速干切滚齿机热误差 167
4.4.3 蜗杆砂轮磨齿机热误差 172
4.5 数控制齿机床多源误差补偿 176
4.5.1 数控制齿机床等效虚拟主动轴补偿方法 176
4.5.2 数控制齿机床传动链误差补偿 179
4.5.3 数控制齿机床几何误差补偿 189
4.5.4 数控制齿机床切削力致机床几何误差补偿 193
4.5.5 数控制齿机床热误差补偿 197
参考文献 202
第5章 精密数控制齿机床设计及优化 203
5.1 精密数控制齿机床核心功能部件设计 203
5.1.1 精密数控制齿机床高速精密滚刀主轴系统 203
5.1.2 精密数控制齿机床高精度高速回转工作台 206
5.1.3 精密数控制齿机床大规格静压回转工作台 207
5.1.4 精密数控制齿机床整体结构优化 210
5.2 精密数控制齿机床热特性分析及优化 216
5.2.1 精密数控制齿机床功能部件热源分析 216
5.2.2 精密数控制齿机床热耗散分析 225
5.2.3 精密数控制齿机床刀架部组热特性分析 226
5.2.4 磨齿加工热特性分析 232
5.3 高速干切滚刀设计 243
5.3.1 高速干切滚刀几何结构设计 243
5.3.2 高速干切滚刀几何结构设计软件 245
5.4 制齿功能软件 247
5.4.1 制齿功能软件模块划分 247
5.4.2 制齿功能软件二次开发 254
5.5 应用案例 258
5.5.1 大规格精密数控滚齿机 258
5.5.2 高速干切数控滚齿机 259
5.5.3 高效精密多功能数控磨齿机 260
第6章 滚磨工艺参数优化方法 262
6.1 面向齿面精度的工艺参数优化 262
6.1.1 基于改进粒子群神经网络的滚齿精度预测模型 262
6.1.2 滚齿加工精度优化 266
6.2 面向残余应力的工艺参数优化 270
6.2.1 磨齿过程残余应力测量原理及辅助装置 271
6.2.2 工艺参数与残余应力间映射关系的实验 273
6.2.3 工艺参数与残余应力间的映射关系 278
6.2.4 磨（剃）前工艺与齿面残余应力的关系 280
6.3 面向能耗的工艺参数优化 283
6.3.1 制齿机床的能耗模型 283
6.3.2 基于能耗模型的制齿工艺参数优化 291
6.4 面向形性可控的工艺参数优化 293
6.4.1 制齿工艺参数多目标优化算法 293
6.4.2 基于主成分分析的制齿工艺参数决策 297
参考文献 299
第7章 齿轮高速干切工艺及自动化生产线 300
7.1 齿轮高速干切工艺及自动化生产线关键技术 300
7.1.1 锻件齿坯高速干式车削工艺及装备研制 300
7.1.2 高速干切精密修形滚齿工艺及装备研制 303
7.1.3 干式铣削倒棱倒角工艺及装备研制 309
7.2 齿轮高速干切自动化生产线集成 311
7.2.1 品字型机器人自动化生产线 311
7.2.2 直线布局桁架式自动化生产线 313
7.3 齿轮高速干切自动化生产线能效监控与工艺管理系统 314
7.3.1 能效监控与工艺管理系统总体结构 314
7.3.2 能效监控与工艺管理系统主要功能 314
7.4 齿轮高速干切自动化生产线示范应用 318
后记 320
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