车齿工艺是一种高效齿轮切削加工工艺,刀具工作角度是影响切削加工性能的重要参量。车齿工艺由于运动关系和刀具几何形状复杂,导致刀具工作角度在切削过程中不断变化,并受多因素影响。首先基于车齿工艺原理和坐标变换方法建立其运动学模型,并根据车齿刀几何构型建立产形后刀面、前刀面和切削刃的数学模型,结合斜角切削的刀具工作角度定义推导出车齿刀工作前角和后角的计算公式,实现车齿刀工作角度演变过程的解析表示,最后分析了车齿刀设计前角和螺旋角对工作角度的影响。结果表明较大的刀具设计前角主要影响工作前角,而车齿刀螺旋角主要影响工作后角。相关结果可以为刀具结构优化提供理论支撑。

基于空间交错轴双自由度啮合原理,其材料去除过程复杂,切削力和切削温度在切削过程中动态变化。建立了车齿工艺有限元仿真分析模型,通过对比分析,确定了适用于车齿工艺仿真分析的工件材料本构模型和断裂准则,实现了切削力和切削温度动态变化过程的准确预测;在此基础上,分析了不同车齿刀角速度和轴向进给量对三向切削力和切削温度的影响。研究结果可以为车齿工艺分析和优化提供方法支撑。