摆线齿轮成形磨削温度场分布研究

高精度RV减速器摆线齿轮齿面精加工过程中齿槽将砂轮包容,大部分磨削能转化为热能,引起磨削区温度急剧升高。过高的磨削温度将造成齿面表层出现二次回火烧伤、白层等热损伤。为防止热损伤的出现,在湿磨工况下采用不同磨齿工艺参数对齿面温度场分布情况进行数值模拟。采用理论分析计算出磨削过程中热量分配比及对流散热系数,运用有限单元法和计算机仿真软件对湿磨工况下齿面温度场分布情况进行仿真。研究结果表明:磨削深度a_p对齿面温度场分布情况有较大影响;冷却液的对流换热作用能够及时有效的降低齿面温度,摆线轮齿面的精加工环境应当在湿磨工况下;其他磨削工艺参数不变时,随着磨削深度a_p的增加,磨削液的冷却作用使齿面温升梯度较缓。仿真实验结果对预测湿磨工况下摆线轮齿面温度场分布情况及合理选用湿磨磨齿工艺参数有重要的应用价值。     

摆线轮多齿成形磨削热力耦合仿真分析

摆线轮多齿成形磨削为齿轮精加工工艺,一次可完成个齿槽的加工。在高速磨削过程中,齿轮表面会产生瞬间高温,高温可能会造成齿面烧伤,磨削温度场产生的温度梯度会使齿面形成残余应力,使摆线轮齿面金相组织出现变化,影响齿轮的磨削加工精度。通过有限元法模拟摆线轮多齿成形磨削温度场,再采用热力耦合分析方法,得到摆线轮成形磨削温度场和热应力的数值仿真云图,通过对磨削区主应力分析可知,应力主要集中在磨削中心靠齿根部,磨削区呈现热压应力,在已磨削区域,热压应力转变为热拉应力,并逐渐形成残余拉应力,且随着磨削工艺参数变化,节点应力也发生相应变化。研究结论对预测多齿成形磨削温度场和热应力场分布情况和合理选择磨齿工艺参数有一定的研究意义。     

电镀CBN锥砂轮磨齿热状态的研究

通过对磨齿过程中砂轮与工件系统的分析 ,建立了锥砂轮磨齿热状态分析模型 ,并分别运用一维传热杆模型及有限单元法分析、计算了磨削所引起的齿面表层的温度场 ;同时 ,用电镀CBN、陶瓷CBN和刚玉砂轮做模拟磨齿试验 ,考察了不同的砂轮及工艺参数对齿面温度的影响。结果表明 ,试验结果与计算结果基本吻合 ,电镀CBN锥砂轮磨削所引起的齿面温升仅是刚玉砂轮的 5 0 % ,比陶瓷CBN砂轮亦低。     

成形磨齿工艺参数对磨削温度影响规律的研究

基于矩形移动热源理论分析了成形磨齿工艺参数对磨削温度的影响。根据有限元离散化原理,建立了干式磨削瞬态温度场数学模型。根据热量分配关系,导出了磨削区热流密度的理论计算公式。在磨削区施加由不同磨削工艺参数计算得到的热流密度,进行了瞬态温度场的三维有限元仿真,从而得出了不同工况下齿面温度场的变化规律。     

磨齿表面烧伤与裂纹的产生机理及预防措施

齿轮热处理质量是造成齿面磨削烧伤与裂纹的内在因素,齿面磨削温度是造成磨削烧伤与裂纹的主要外在诱发因素。通过控制渗碳与淬火过程、调整回火工艺等方式,改善渗碳层的碳浓度与碳含量梯度,碳化物的大小、数量、形态,马氏体形态和残余奥氏体数量等渗碳组织与齿面残余应力状况。基于磨齿工艺降低磨削温度的方法主要包括合理选用砂轮、适当控制磨齿余量与磨削用量以及合理选用冷却液与冷却方式等。     

面齿轮磨削温度场分析

基于蜗杆砂轮磨削面齿轮原理和空间曲面理论,推导了面齿轮齿面磨削点处主曲率和主方向计算公式;基于瞬时椭圆接触理论和磨削热理论,建立了面齿轮磨削温度场理论公式;基于ANASY建立面齿轮磨削温度场有限元模型,完成了磨削温度场有限元仿真;设计完成了磨削温度场实验,验证了有限元法的正确性;基于正交试验法,研究了磨削工艺参数对齿面温度分布的影响规律。     

成形法磨削齿轮的磨削温度模型构建与分析

为了探究成形法磨削齿轮的磨削温度生成机制与变化规律,构建了单位接触宽度齿面磨削力与成形法磨齿温度的理论模型,揭示了它们与砂轮特性、齿轮规格、磨削用量与材料特性的内在关系。成形磨齿温度随着砂轮磨刃密度、磨削速度、径向进给量的增大而增大,却随着砂轮直径、齿轮压力角增大而减小。齿轮的模数对齿廓磨削温度的影响较弱,而齿数对齿顶与齿根两处磨削温度的影响态势却截然相反。成形法磨削齿轮的砂轮特性系数τ越大,则磨削性能越差,并在一定程度上决定了轴向进给速度对磨削温度的影响规律。此外,通过正交试验回归模型分析法证实了成形法磨齿温度理论模型具有较好的实际适用性,且微晶刚玉砂轮的磨削性能优于白刚玉砂轮。     

摆线齿轮砂带磨削技术

摆线齿轮砂带磨削工艺以砂带为切削工具，采用全齿宽同时切入的线成形磨齿方案；在几何精度相同的情况下，与目前常用的点成形磨削的盘状砂轮法比较，生产率高、表面质量好。本文介绍了摆线齿轮砂带磨法的基本原理，讨论了磨齿齿形精度及表面质量，并通过磨削试验确定了合理的工艺参数选择范围。     

不同磨削工况下成形磨齿温度场的研究

本文基于有限元分析理论,对干磨和湿磨两种磨削工况下的成形磨齿温度场进行了瞬态分析,并讨论了磨削区某一节点处干磨和湿磨温度随时间的变化情况。研究表明,磨齿加工过程中,齿面末端靠近齿根处温度最高,非常容易出现磨削烧伤。两种磨削工况下,磨削温度迅速升高,并且干磨温升速率大,但是湿式磨削温度和干式磨削温度下降速率几乎相同。     

弧齿锥齿轮磨削表面烧伤建模仿真与实验验证

采用理论推导、数值仿真法和实验手段相结合的方法,首先以SG砂轮对20CrMnTi弧齿锥齿轮的成形磨削建立了温度场的有限元模型,选用了矩形分布热源的移动加载方法并用ANSYS软件进行了温度场的仿真分析,发现不同磨削参数对磨削温度场的影响规律,即随着径向进给量的增大,工件磨削区表面温度升高;砂轮速度越高,磨削温度升高;随着展成速度的增大,磨削温度呈现先减少后增加的趋势。然后观察弧齿锥齿轮大轮烧伤区的金相组织,检查齿部截面硬度梯度。发现当工件磨削表面出现轻微烧伤时,表面组织出现了屈氏体;当出现中度烧伤时,最外表面为二次淬火马氏体,下层为回火马氏体或索氏体;严重时,表面组织有索氏体。最后发现当齿轮发生轻微烧伤时,表面显微硬度明显低于磨削前的硬度,此时变质层深度大于0.2mm;严重烧伤时,表面发生了退火烧伤,表面显微硬度下降较多,变质层深度增大,且烧伤越严重,表面显微硬度下降越多。得出:当变质层深度大于0.2mm时,产生不同程度的磨削烧伤。     

蜗杆砂轮位置变化对展成磨齿齿面偏差的影响

圆柱齿轮展成磨齿过程中,不同的蜗杆砂轮位置误差对齿面磨削精度的影响不同。应用双参数包络理论建立了蜗杆砂轮展成磨削的数学模型,分析了齿面的啮合迹线分布规律。通过含蜗杆砂轮位置误差的齿面偏差计算模型计算齿轮的端面廓形误差。通过对比分析得到齿廓偏差、齿厚偏差与砂轮位置变化规律,为分析展成磨齿误差来源和提高蜗杆砂轮展成磨齿精度提供了理论依据。     

ZC1蜗杆凹形齿的砂轮成形磨削工艺探讨

螺旋凹齿面ZC1蜗杆的磨削加工是实现其精加工的关键工艺,在磨削过程中有多种因素决定着蜗杆磨削加工的质量。基于ZC1高效传动蜗杆成形机理,结合蜗杆的实际生产及蜗杆基本参数,对成形磨削工艺中砂轮的特性和选择、磨齿余量的形式和选择、成形磨削切削用量的选择、磨削液的选用和浇注方式及磨齿灼伤的预防措施等方面进行分析探讨,获得一种ZC1蜗杆精密加工的磨削工艺方案,为实现蜗杆成形磨齿工艺的高效、高质量提供理论依据。     

次摆线齿条激光淬火的温度场仿真分析

激光淬火作为一种适用于精密齿条的热处理技术,具有表面硬度高、硬化层分布均匀、变形极小等优良的加工效果。针对次摆线齿条的齿面激光淬火过程,采用有限元仿真对激光淬火过程中的温度场进行分析。首先建立了沿次摆线齿条齿面轴向扫描的激光淬火模型,从而得到齿面热流密度分布;其次运用ANSYS有限元软件计算得到淬火过程中温度分布情况;最后将不同的齿面位置及激光参数的淬火温度场仿真结果进行对比。研究结果表明:次摆线齿条齿面的淬火温度、冷却速度、淬火深度等均满足淬火要求;激光入射角对淬火温度影响较小;激光功率和扫描速度对淬火温度影响效果相反,其中激光功率的影响起主导作用。     

成形法磨削斜齿轮的磨削力模型

基于数控成形磨齿机加工斜齿轮的几何原理和机床运动学原理,推导出了砂轮任一点处的线速度。采用传统平面磨削力的数学模型,运用成形法磨齿渐开线长度近似等于平面磨削中砂轮宽度,砂轮与齿面接触的直径近似等于平面磨削中砂轮直径,砂轮沿齿轮径向的进给量近似等于平面磨削中磨削深度等关系,建立了磨削力模型,编写了磨削力仿真程序,设计了实验方案并验证了该磨削力公式的有效性。     

螺旋锥齿轮磨齿工艺研究

研究依托Phoenix 800G磨齿机,介绍螺旋锥齿轮磨齿设备、磨齿方法以及所用砂轮,研究了砂轮修整技术、影响磨齿质量的磨齿工艺参数、砂轮磨损补偿、齿面磨削烧伤与裂纹产生的机理及防治方法、接触区修正技术等内容,为螺旋锥齿轮磨齿工艺的应用提供可靠依据。     

小模数硬齿面齿轮磨削烧伤分析与预防

针对中淬透性合金渗碳钢小模数硬齿面齿轮,通过磨削试验的方法,对磨齿工艺、参数与磨齿烧伤的关系进行了研究,分析了齿轮成型磨原理和影响烧伤的因素以及磨齿烧伤的检测方法,总结出在严格控制热处理后磨削余量的前提下,使用大气孔陶瓷氧化铝砂轮,采用小切深高速快冲程的方法磨削,有效修整砂轮、改进冷却方式,可减少和避免此类材料的磨齿烧伤,得到的数据可为工程中合金渗碳钢磨削工艺的选择提供参考和依据。     

面齿轮碟形砂轮磨削温度场有限元分析

根据面齿轮碟形砂轮磨削原理,采用瞬时椭圆接触理论对磨削基本参数求解,建立了磨齿温度场有限元模型,进行了磨齿瞬态温度场有限元仿真。通过仿真与实验分析,为磨削基本参数优化、提高磨削质量和进一步研究面齿轮磨削温度场提供依据。     

考虑局部磨削条件变化的齿轮成形磨削表面粗糙度建模研究

齿轮磨削表面粗糙度的建模研究是认识齿轮完整性的重要基础。由于砂轮-工件的宏观复杂形状,以及齿轮磨削过程中局部磨削条件存在差异,限制了经典平面磨削粗糙度建模方法向齿轮磨削的直接迁移。为此,提出考虑局部磨削条件变化的齿轮成形磨削表面粗糙度建模方法。根据成形磨齿的磨削机制,分析磨齿砂轮与齿轮工件的运动关系,推导得到宏观几何形状影响下不同局部位置的磨粒运动轨迹方程,建立了考虑砂轮复杂形状的磨粒随机分布特性的砂轮模型;基于磨削表面粗糙度的创成机制,通过迭代算法得到成形磨齿表面粗糙度;进行了12Cr2Ni4A齿轮材料渗碳淬火后的成形磨削实验研究。结果表明,所提出的成形磨齿表面粗糙度预测模型与实验结果具有较好的一致性,模型可以很好地反映局部磨削条件差异下齿面粗糙度沿齿廓方向的分布。本文研究对成形磨齿表面粗糙度创成机制提出了一个新的认识,为后续研究提供了更多的参考与基础。     

内齿轮成形磨削及砂轮修形技术的研究

针对国内硬齿面内齿轮普遍采用插（拉）齿后氮化处理而未磨齿的加工现状,研究了内齿轮成形磨削方法和砂轮修形技术。基于自主研制的数控内齿轮成形磨齿机,提出了一种使用砂轮的一个端面磨削轮齿两个齿面的加工方案。采用跳齿磨削法控制分齿精度。研制了一种成形砂轮修整装置,开发了成形砂轮修形程序。仿真结果验证了该程序的可行性。     

RV减速器摆线轮齿面展成磨削模型构建及影响因素分析

摆线轮齿面加工精度是影响RV减速器运动性能的关键因素,而根据齿面误差检测数据进行机床磨削参数的反调修正更是摆线轮制造过程的重要环节。通过摆线轮展成磨削原理分析,明确了砂轮与摆线轮之间的复杂运动关系,建立了摆线轮齿面展成磨削运动关系模型,并借助于齿轮啮合理论和空间坐标转换原理,推导了以机床磨削参数为变量的摆线轮理论齿面及法矢的数学表达,为检测后齿廓误差的反调修正提供理论依据。根据构建的摆线展成磨削模型,讨论了主要磨削参数对齿面误差的影响规律。最后,与采用摆线生成原理得到的摆线轮齿廓进行了对比验证,证明了该齿廓方程表达及其建立方法的正确性。它不仅可以为摆线轮加工误差检测提供必需的理论数据,而且对摆线轮机床磨削参数的反调修正以及摆线轮齿面精度改善具有重要的理论意义。