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第1章 高速干切滚齿工艺技术概论2

1.1滚齿工艺技术的发展历程2

1.1.1滚齿机床技术的发展现状及趋势2

1.1.2滚刀技术的发展现状及趋势3

1.2高速干切滚齿工艺技术产生的背景及意义5

1.2.1绿色制造战略背景5

1.2.2齿轮高效绿色制造的产业需求7

第2章 高速干切滚齿工艺的成形机理11

2.1圆柱齿轮滚切多刃断续切削空间成形数学模型11

2.1.1齐次坐标变换原理——建模数学工具11

2.1.2滚刀几何结构的参数化数学模型14

2.1.3滚齿机床的空间运动学模型25

2.1.4圆柱齿轮滚切多刃断续切削空间成形界面30

2.2高速干切滚齿过程切屑三维几何数值计算及其特征分析32

2.2.1高速干切滚齿过程切屑三维几何数值计算方法32

2.2.2高速干切滚齿切屑三维几何特征分析35

2.3基于切屑几何的动态滚切力数值计算及分析39

2.3.1 Kienzle Vector切削力经验公式39

2.3.2高速干切滚齿工艺滚切力数值计算原理40

2.3.3高速干切滚齿工艺滚切力仿真与实验分析42

2.4齿面包络波纹形貌数值计算及分析44

2.4.1渐开线圆柱齿轮理论齿面的数学模型45

2.4.2高速干切滚齿工艺齿面包络波纹形貌数值计算47

2.4.3滚切工艺参数对齿面包络波纹形貌的影响规律50

第3章 高速干切滚齿工艺系统切削热传递模型及温度场控制技术54

3.1高速干切滚齿工艺系统切削热生成机理54

3.2高速干切滚齿工艺系统切削热传递模型55

3.2.1机床加工系统切削热三阶段热传递思想55

3.2.2高速干切滚齿工艺系统切削热传递过程57

3.2.3高速干切滚齿工艺系统切削热传递关系模型与热传递方程59

3.3高速干切滚齿工艺系统切削热分布规律65

3.3.1高速干切滚齿加工过程仿真分析65

3.3.2切削热在高速干切滚齿工艺系统中的分布70

3.4高速干切滚齿工艺系统温度场控制方法75

3.4.1高速干切滚齿工艺系统温度场控制基础理论75

3.4.2基于热传递模型的干切滚刀温度场控制方法76

3.4.3基于热传递模型的机床加工空间温度场控制方法81

第4章 高速干切滚齿有限元仿真及实验分析87

4.1高速干切滚齿仿真基础理论87

4.1.1高速干切滚齿有限元控制方程87

4.1.2齿轮材料流动应力模型88

4.1.3金属材料分离准则91

4.1.4刀齿-切屑摩擦特性模型94

4.1.5高速切削加工热传导方程95

4.2高速干切滚齿仿真模型及实验设计96

4.2.1 DEFORM-3D及仿真分析过程96

4.2.2高速干切滚齿仿真基础模型的建立98

4.2.3高速干切滚齿过程仿真实验设计105

4.3高速干切滚齿仿真及实验分析109

4.3.1高速干切滚齿切屑变形仿真与实验结果分析109

4.3.2高速干切滚齿切削力及切削应力分析114

4.3.3滚切温度场仿真与实验结果分析121

4.3.4影响高速干切滚齿性能的参数分析128

第5章 高速干切滚齿机床开发的关键技术139

5.1高速干切滚齿机床总体设计139

5.1.1高速干切滚齿机床动力学计算139

5.1.2高速干切滚齿机床结构布局设计141

5.1.3高速干切滚齿机床电气、液压、气动及润滑系统总体设计145

5.2高速、重载荷滚刀主轴及工作台设计与制造147

5.2.1高速、重载荷滚刀主轴传动系统设计方案148

5.2.2高速、重载荷工作台传动系统设计方案149

5.3高速干切滚齿机床新型结构床身151

5.3.1床身结构设计151

5.3.2适应高速干切滚齿工艺的新型床身材料154

5.4高速干切滚齿机床辅助系统155

5.4.1排屑系统155

5.4.2自动上下料机械手155

第6章 高速干切滚刀开发的关键技术159

6.1高速干切滚刀几何结构设计159

6.1.1高速干切滚刀几何结构设计准则159

6.1.2高速干切滚刀几何结构主要参数的确定163

6.1.3高速干切滚刀几何结构设计案例165

6.2高速干切滚刀基体及涂层材料167

6.2.1高速干切滚刀基体材料选择及性能分析167

6.2.2高速干切滚刀涂层工艺关键技术168

6.2.3高速干切滚刀涂层材料选择及性能分析170

6.3高速干切滚刀制造的关键工艺172

6.3.1高速干切滚刀的粗加工172

6.3.2高速干切滚刀的热处理176

6.3.3高速干切滚刀的精加工178

6.4高速干切滚刀质量检测与评价180

6.4.1高速干切滚刀的表面形貌检测与评价180

6.4.2高速干切滚刀的切削刃型检测与评价182

6.4.3高速干切滚刀的涂层厚度、涂层-基体结合质量的检测与评价183

6.4.4高速干切滚刀综合力学性能检测与评价185

第7章 高速干切滚齿工艺参数优化及其系统开发188

7.1高速干切滚齿工艺参数概述188

7.1.1高速干切滚齿工艺参数常用表示符号188

7.1.2齿轮工件基本参数189

7.1.3高速干切滚刀基本参数190

7.1.4高速干切滚齿机床参数192

7.1.5高速干切滚齿切削工艺参数193

7.2高速干切滚齿工艺参数优化模型197

7.2.1国内外研究现状197

7.2.2高速干切滚齿工艺参数优化模型197

7.2.3工艺参数优化系统开发201

7.2.4应用案例203

第8章 高速干切滚齿工艺系统热变形误差理论与补偿207

8.1高速干切滚齿工艺系统热变形误差理论207

8.1.1基于多体系统理论的高速干切滚齿机床热变形误差建模208

8.1.2机床热变形与滚齿加工误差的映射关系212

8.2高速干切滚齿工艺系统热变形误差实验215

8.2.1实验平台构建215

8.2.2机床热变形误差实验220

8.3高速干切滚齿工艺系统热变形误差补偿222

8.3.1高速干切滚齿工艺系统热变形误差补偿原理222

8.3.2基于多元线性回归的热变形误差模型223

第9章 高速干切滚齿工艺碳排放计算及碳效率评估226

9.1高速干切滚齿工艺碳排放量化方法226

9.1.1高速干切滚齿工艺碳排放评价体系226

9.1.2高速干切滚齿工艺碳效率评价指标231

9.2高速干切滚齿工艺碳排放及碳效率经济效益分析235