非圆齿轮节曲线各位置的齿廓具有等模数、不等曲率半径和极径的特点,在滚切过程中形成的各齿廓的包络线分布特性不同,导致不同位置的齿廓具有不等的包络误差。对此,以滚切基本联动模型为运动约束,构建滚刀断续切削齿廓的几何仿真方案,给出包络线分布与节曲线曲率半径和极径之间的关联特征;引入当量滚刀概念,建立了包络误差与当量齿轮齿数和当量滚刀槽数的关系模型;研究整周不同齿廓最大包络误差的计算和位置分布,提出了一种改善包络误差的滚切模型。该模型通过窜刀运动实现非圆节曲线不同位置当量滚刀槽数的改变,进而抑制包络误差的最大值及不均分布。研究工作为非圆齿轮滚切齿廓包络误差分析提供了理论支撑,可对包络误差进行预判并指导合理加工方案的制订。

针对非圆齿轮加工中,由齿坯节曲线曲率变化所引起的分次进刀过程中齿面加工余量分布不均的问题,提出一种匀化非圆齿轮齿面加工余量的工艺方法。以非圆齿轮插削工艺为研究对象,基于插齿加工原理,对齿面加工余量分布不均的成因进行了分析;在此基础上建立了非圆齿轮匀化工艺插削联动模型,通过实时调整插刀与齿坯的几何位置关系,实现了非圆齿轮齿面加工余量的匀化;开发了非圆齿轮插齿CAM系统,利用CAM系统对齿面加工余量匀化工艺进行了仿真验证,仿真结果表明,所提工艺方法正确、可行;将匀化工艺集成到自主开发的齿轮加工数控系统中,进行了非圆齿轮插削加工试验,试验结果表明,所提工艺方法能够有效匀化齿面加工余量;对加工出的非圆齿轮齿面进行了三维形貌检测,检测结果表明,所提工艺方法能够显著提高非圆齿轮的加工精度与表面质量。