孫浩 聶峻峰 趙興福 王增強(qiáng) 張吉泉

摘 要：文章主要基于德國KLINGELNBERG公司KIMOS 軟件的螺旋錐齒輪閉環(huán)加工系統(tǒng)，簡述了KIMOS軟件對螺旋錐齒輪從設(shè)計、制造到測量全過程的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：KIMOS軟件；螺旋錐齒輪；閉環(huán)；加工系統(tǒng)；應(yīng)用

1 KIMOS軟件介紹

KIMOS是德國KLINGELNBERG公司設(shè)計的螺旋錐齒輪計算應(yīng)用軟件，是一個模塊化結(jié)構(gòu)的用于所有齒制的螺旋錐齒輪計算機(jī)集成設(shè)計和制造程序系統(tǒng)。是一個快捷、使用簡便、功能齊全的螺旋錐齒輪計算軟件。

文章以某種螺旋錐齒輪副為例，基于KIMOS軟件，通過齒輪數(shù)字化建模，模擬嚙合，加載分析、印痕分析、數(shù)字化測量等先進(jìn)手段調(diào)整加工參數(shù)，實現(xiàn)設(shè)計、制造、檢驗協(xié)同統(tǒng)一，最終得到合格的齒面精度和接觸印痕。解決齒輪配對難和熱處理前后齒面形貌協(xié)調(diào)性問題。這對提高螺旋錐齒輪的互換性意義重大，同時可以大幅度提高加工質(zhì)量和加工效率。

2 數(shù)字化建模計算過程

首先根據(jù)設(shè)計或使用要求進(jìn)行尺寸卡計算，再對螺旋錐齒輪齒面進(jìn)行嚙合印痕的模擬分析[1]。為了提高錐齒輪的承載能力，減少振動和噪聲，對齒高和齒向修形[2-3]。通過不斷調(diào)整dβ、dα、LB、HB和dγ值，模擬出輕載嚙合印痕（見圖1）。

圖1 輕載嚙合印痕模擬圖

通過對零件功率、加載承載能力分析，模擬出螺旋錐齒輪在工作時的狀態(tài)及動態(tài)嚙合印痕。通過觀察動態(tài)嚙合印痕的形狀、位置、大小等參數(shù)，適當(dāng)調(diào)整輕載嚙合印痕狀態(tài)，直至動態(tài)嚙合印痕符合要求。在額定功率下，觀察動態(tài)嚙合狀態(tài)下的齒面應(yīng)力和溫度場的分布，以不同顏色的圖形顯示出來。然后通過生成的機(jī)床加工數(shù)據(jù)、二維圖紙基本參數(shù)和嚙合印痕尺寸的要求，模擬出三維螺旋錐齒輪嚙合模型（見圖2）。

3 刀具參數(shù)的生成

通過以上模擬仿真，生成對應(yīng)機(jī)床的調(diào)整卡，同時生成刀具參數(shù)，包括銑齒刀和砂輪的參數(shù)，并且能模擬出加工中刀具與工件是否干涉等相關(guān)信息。

4 閉環(huán)系統(tǒng)建立流程

傳統(tǒng)的螺旋錐齒輪加工方法通過技術(shù)員和操作者根據(jù)經(jīng)驗調(diào)整印痕，效率低而且很難達(dá)到圖紙要求，文章采用了目前國際上較先進(jìn)的數(shù)字化加工及檢測方法。首先對螺旋錐齒輪進(jìn)行數(shù)字化建模，通過模擬分析，調(diào)整邊界條件等方法得到符合要求的印痕位置及形狀，同時得到磨削此印痕的加工參數(shù)并用于加工，加工完后與標(biāo)準(zhǔn)齒輪進(jìn)行對比得到齒面誤差。對滾試驗后與圖紙要求的印痕和模擬仿真得到的印痕進(jìn)行比較，根據(jù)試驗結(jié)果調(diào)整磨削參數(shù)繼續(xù)磨削，如此反復(fù)進(jìn)行此過程從而使實際的齒面和印痕越來越接近圖紙的要求并最終滿足設(shè)計要求，從而得到了此零件的加工參數(shù)，實現(xiàn)加工與檢測的協(xié)同統(tǒng)一，固化加工參數(shù)，下次再加工時可直接使用此參數(shù)。同時使用數(shù)字化檢測技術(shù)提高檢測精度和效率，通過對標(biāo)準(zhǔn)齒輪的檢測可以減少著色試驗進(jìn)行的頻率，在生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定階段可以通過與標(biāo)準(zhǔn)齒輪對比，對齒輪印痕的著色試驗進(jìn)行抽檢從而極大的提高效率。

5 結(jié)束語

錐齒輪的閉環(huán)加工系統(tǒng)還可以通過測量機(jī)對實際齒輪齒面進(jìn)行測量，將測量結(jié)果輸入KIMOS軟件，可以對實際齒輪齒面的嚙合路徑、振動分析、齒面接觸應(yīng)力等信息進(jìn)行有效的分析，這樣可以使制造與設(shè)計有機(jī)地結(jié)合起來，使錐齒輪生產(chǎn)、檢測與反調(diào)加工的整個流程可控，形成一個完整的閉環(huán)加工系統(tǒng)。KIMOS軟件閉環(huán)系統(tǒng)的應(yīng)用，技術(shù)上達(dá)到國際先進(jìn)水平，實用性強(qiáng)，可以應(yīng)用到各種螺旋錐齒輪加工中。創(chuàng)新性強(qiáng)，打破了原有的螺旋錐齒輪成套配對交付的傳統(tǒng)思想。生產(chǎn)效率大幅度提升，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

參考文獻(xiàn)

[1]許洪基.齒輪手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001，1.

[2]齒輪制造手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997，12.

[3]吳序堂.齒輪嚙合理論[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1982，1.

作者簡介：孫浩（1985-），男，工程師，研究方向：螺旋錐齒輪數(shù)字化制造。