齿轮泵齿轮数控快速加工方法研究

齿轮泵齿轮数控快速加工方法研究

周永情，靳雷

【摘 要】摘要:为了实现齿轮泵齿轮小批量快速加工，利用CAXA系列软件，完成了齿轮从绘制到生成数控加工程序的整个过程，并用宇龙数控仿真系统模拟了实际加工过程，检验了程序的正确性。使用该方法，简化了程序的编制，减少了试切环节，提高了加工效率。 【期刊名称】机床与液压 【年(卷),期】2013(000)008 【总页数】3

【关键词】关键词:齿轮;数控加工;仿真;CAXA系列软件

齿轮泵主要用于输送不含固体颗粒的液体，应用范围非常广泛，可作润滑油泵、重油泵、液压泵和输液泵等。其关键部件为两个相互啮合的齿轮，依靠两个齿轮的啮合和分开实现吸油和压油，齿轮加工质量的好坏直接关系着齿轮泵的性能。随着计算机技术越来越多地应用到机械制造行业，CAD/CAM技术成为机械制造行业关键技术之一。作者利用CAXA系列软件中的CAXA电子图版和CAXA制造工程师无缝连接的特性，完成了齿轮从绘制到生成数控加工程序的整个过程，提高了齿轮轮廓的绘制精度和加工质量，避免了交互建模中复杂的布尔运算，减轻了设计人员的工作强度，特别适合中小企业单件小批量的生产加工。

1 齿轮泵齿轮主要参数的确定

以直齿圆柱中低压齿轮泵的齿轮为例，介绍其加工过程。综合考虑现初步确定加工齿轮为齿数z=20、模数m=3、齿宽定为b=25 mm、压力角α=20°的标

准渐开线齿轮，电机转速为2 000～2 500 r/min，工作压力p=10 MPa。以上参数可能不符合齿轮泵设计中流量、排量和模数的相关关系，需要验证。代入不修正的标准直齿圆柱齿轮的齿轮泵的理论排量: 式中:m为齿轮模数; z为齿轮齿数; α为齿轮压力角。 理论流量:

式中:n为泵转速(r/min)。 实际流量:

式中:ηv为泵的容积效率，取为0．75。

计算所得数据符合齿轮泵设计中流量、排量和模数的相关关系，因此确定以上参数为此次加工的齿轮参数。

2 齿轮泵齿轮外形轮廓的绘制

对于渐开线齿轮外形轮廓的绘制，传统的方法是依据渐开线的坐标方程，先绘制出渐开线齿轮的一个齿形，然后阵列出其他齿形。这样做必然引起误差，并且效率不高。作者主要利用CAXA电子图版的参数化绘制渐开线齿轮模块，快速准确地绘制渐开线齿轮外形轮廓。

启动CAXA电子图版，选择参数化绘制渐开线齿轮模块，弹出参数化绘制对话框，在相应的的位置输入齿数、模数、压力角等相关参数，然后输入齿轮顶部位置过渡圆的半径值、齿轮根部位置过渡圆半径值和需要画的齿数，点击预览，查看绘制的图形，没有问题，点确定，把齿轮图形中心放置在坐标原点处，便于下一步自动编程。最后生成图形如图1所示，保存为DWG格式就完成了全

部绘制。

3 齿轮泵齿轮加工轨迹仿真与自动编程

一般情况下，要想自动获得齿轮加工轨迹和G代码程序，就必须对其进行三维造型，这种方法对于3轴以上的数控铣削的自动编程是必须的，但对于3轴以下的数控铣削自动编程就显得比较麻烦，影响到编程效率。作者利用CAXA制造工程师，能实现与CAXA电子图版的对接，不用三维造型，利用CAXA电子图版生成的齿轮的二维轮廓图，就能自动生成加工轨迹和G代码程序。 3．1 齿轮加工刀具轨迹的生成

依据渐开线齿轮二维图形的相关尺寸，对于粗加工，选择直径为3 mm的高速钢平底立铣刀做为加工刀具，主轴转速为800 r/min，切削进给率为150 mm/min，吃刀量为2 mm，应用CAXA制造工程师的区域式粗加工模块，定义毛坯尺寸，选择区域式粗加工加工方法，在弹出的对话框中设置主轴转速、切削进给率、吃刀量、安全高度等相关参数，选择好刀具，根据提示拾取，右键确定，系统自动生成加工轨迹，如图2所示。

对于精加工，选择直径为2 mm的高速钢平底立铣刀做为加工刀具，主轴转速为1 500 r/min，切削进给率为100 mm/min，吃刀量为1 mm。应用CAXA制造工程师的平面轮廓精加工模块，设置相关参数，拾取加工轮廓和加工方向，生成加工轨迹，如图3所示。

3．2 齿轮加工动态仿真和G代码的生成

依次拾取粗加工刀具轨迹和精加工刀具轨迹，点击右键，选择实体仿真指令，弹出轨迹动态仿真界面，对显示参数进行必要设置，点开始键，开始轨迹动态仿真，结果如图4、5所示。