動力刮削內齒輪與剛輪之技術發展與刀具設計

本研究為二年期研究計畫，因動力刮削刀具結構近似於螺旋鉋齒刀，考慮到實務上的可行性和成本考量，本研究計畫將以模擬方式建立一套與實務結合之動力刮削刀具與切齒設計流程。在第一年首先由磨輪創成運動推導出動力刮削刀具齒面數學模式；其次，建立動力刮削運動座標關係，以前述推導之刀具數學模型創成工件齒面數學模型，配合拓樸誤差程式計算出齒面拓樸誤差，並根據敏感性分析選擇影響誤差值之設計變數，建立動力刮削刀具設計之最佳化計算方法，分別得到齒面精度達到DIN 7級以上內正齒輪與內螺旋齒輪之刀具刃口線與對應之磨輪輪廓曲線。接著，考量刀具重磨後對工件齒面拓樸誤差的影響，加入工件補償角設定，建立補償角最佳化演算法以得到維持相同精度等級下之最大刀具有效重磨量，完整建立可重磨之動力切削刀具及最佳化設計流程，預期將可建立一套從磨輪到工件的完整設計方法與流程，並提供實際加工時機台於不同重磨量下的工件補償角設定。第二年將針對先前申請人團隊近年研究之諧波齒輪研究中，所推導之與漸開線柔輪共軛之剛輪以及切線雙圓弧柔輪共軛之剛輪，進行以動力刮削進行剛輪加工與刀具設計之研究。將由剛輪齒形逆向推導使用動力刮削加工之刀具刃口面曲線，並進一步推導使用磨輪創成該動力刮削刀具之磨輪外型輪廓。接著，並加入刀具刃口面之重磨考量，完整建立切削諧波齒輪之剛輪的可重磨之動力刮削刀具設計，並且針對不同重磨量下的齒形誤差提出六軸機台同動之誤差補償方式，使得此設計符合實務，並可實際應用於剛輪加工。本研究之完成，將可有效提升國內齒輪製造技術，尤其在動力刮削刀具設計能力及諧波齒輪之剛輪設計及製造技術。