对角修形斜齿轮设计与数控磨齿研究

为了减小齿面振动,降低磨削误差,提出对角修形斜齿轮数控磨齿加工方法：通过设计对角修形曲线,经过3次B样条拟合为对角修形曲面;根据齿条展成渐开线齿面原理,建立平面砂轮磨削斜齿轮6轴联动Free-Form型数控磨齿模型,通过齿条与砂轮位矢等效转换,推导各轴运动关系;建立基于CNC机床各轴运动敏感性分析的齿面修正模型,各轴运动用6阶多项式表示,通过判断砂轮与齿面的接触状态,确定磨削齿面的误差,并分析各系数扰动对齿面误差的影响;以齿面误差平方和最小为目标函数,通过粒子群优化方法,得到机床各轴运动参数,该方法计算结果稳定且精度较高。通过算例表明：沿齿向方向压力角、螺旋角、展成角的微调可分别实现一定的对角修形加工;微调6轴联动机床各轴运动参数,可有效减小对角修形斜齿轮的磨削误差,通过机床运动敏感性分析验证理论和算法的正确性。     

基于五轴运动优化的数控成形磨齿精密齿向修形

为解决数控成形磨齿过程中齿向修形存在的双齿面磨削精度差和单齿面磨削效率低的问题,通过优化机床的五轴运动多项式系数,实现双齿面磨削的精密齿向修形。依据空间曲面包络原理建立实际齿面的数学模型,并计算实际齿面相对于标准齿面的拓扑偏差。以机床的五轴运动多项式系数为优化参数、以齿面实际拓扑偏差与目标拓扑偏差差值最小为优化目标,建立了优化模型并对其进行求解,得到机床的五轴运动。通过数值分析和磨削试验验证了该方法可以有效地减小传统方法中加工齿向鼓形修形产生的齿面扭曲。     

基于小轮磨齿修形的面齿轮接触性能分析

提出了直齿面齿轮的碟形砂轮磨齿方法,根据磨齿加工原理,建立了碟形砂轮磨齿加工模型,利用磨齿加工过程中对小轮的双向修形来实现面齿轮副的啮合性能优化,推导了面齿轮齿面和小轮修形齿面方程。算例表明,对小轮磨齿加工参数和修形参数的调整,可使齿面接触迹线的位置和方向得到改善,从而降低面齿轮副对安装误差的敏感性,并得到抛物线传动误差,有效减小因安装误差引起的振动与噪声。     

近似面齿轮传动的齿面拓扑修形主动设计

为了提高面齿轮的磨齿效率,采用不做齿向进给运动的大半径盘形砂轮磨齿得到的面齿轮具有近似齿面,然而该近似面齿轮与双向修形小轮的啮合性能不够理想.因此进一步通过啮合理论重新构造小轮齿面,并根据预设的啮合性能对该新构造的小轮齿面进行拓扑修形设计,以控制近似面齿轮传动的啮合性能.小轮的拓扑修形齿面采用盘形砂轮局部点共轭法磨齿加工,建立了小轮拓扑修形齿面与加工参数之间的线性方程.用实例说明了所提方法的应用,齿面接触分析结果与给定的啮合性能基本一致.     

修形齿轮成形磨削误差仿真分析

为进一步提高成形磨齿的齿形修形精度,提出了渐开线齿轮修形齿形通用算法模型。在齿轮齿廓法线方向上进行修形,建立了齿廓修形齿形一般数学模型。齿形修形后齿轮齿面变为非标准渐开线螺旋面,根据齿轮啮合原理,推导出针对修形齿轮磨削的成形砂轮截形的一般数学式。针对某型数控成形磨齿机床,以加工右旋斜齿轮为实例进行仿真加工分析。结果表明:所提齿形修形算法正确可行;由机床各轴间联动实现齿轮加工运动,磨削过程中由于存在齿轮磨削主导面,齿轮右侧齿槽误差分布情况优于左侧齿槽;齿轮齿形最大误差位于修形齿廓齿根过度区域。     

蜗杆砂轮廓形的双参数包络计算与修整方法

针对圆柱齿轮高阶修形曲面,建立了齿廓修形曲线的数学模型;基于螺旋面蜗杆砂轮与斜齿轮的双参数包络成形原理,对蜗杆砂轮的端面齿廓曲线进行了求解。在蜗杆砂轮磨齿机上进行了砂轮的修整和磨齿加工试验,通过齿廓偏差测量,齿面曲线符合预期要求,验证了蜗杆砂轮齿廓曲线求解方法的正确性和蜗杆砂轮修整方法的有效性。     

六轴数控蜗杆砂轮磨齿机磨削面齿轮的方法

建立六轴数控圆柱齿轮蜗杆砂轮磨齿机磨削面齿轮的理论模型。提出以初始设计蜗杆砂轮轴截面齿形为基本参数,并考虑齿廓抛物线修形来设计金刚滚轮,再用于修整椭球式蜗杆砂轮的方法。利用双参数啮合方程建立了面齿轮磨齿加工的齿面方程。齿面磨削仿真及轮齿接触分析表明,直接以蜗杆砂轮轴截面齿形作为金刚滚轮齿廓来修整砂轮,所磨削得到的面齿轮齿面压力角偏小,且传动误差为不连续的上凹形曲线。当给滚轮以抛物线修形设计之后,所磨削的面齿轮齿面偏差基本为负值,传动误差曲线为良好的连续上凸式抛物线形。承载接触分析表明新的设计可以减轻齿顶边缘接触,减小冲击振动。数值算例表明,采用该方法磨削加工的面齿轮可以获得较高的精度和良好的啮合性能,并给出了试验验证。     

拓扑修形齿轮齿面误差分析

齿轮拓扑修形采用成形法磨削加工时,齿廓修形是通过修整砂轮截形来实现的,而齿向修形则是通过添加砂轮或齿轮的附加运动实现。但是当齿轮或砂轮存在附加运动时,齿轮与砂轮之间的相对位置会发生变化,其表面的实际接触点也会发生相应变化,齿向修形与齿廓修形会发生干涉,因此,拓扑修形齿面与理论齿面存在一定误差。通过计算实例对拓扑齿面误差进行讨论分析,得出中心距变动量对拓扑齿面误差成线性关系。对齿轮的拓扑修形有一定的指导作用。     

采用碟形砂轮的斜齿面齿轮磨齿技术研究

为了制造出高精度硬齿面斜齿面齿轮和获得抛物线传动误差并改善啮合性能,对采用碟形砂轮加工双向修形的斜齿面齿轮的磨齿方法进行了研究。设计了渐开线失配的碟形砂轮齿面,分析了碟形砂轮磨削斜齿面齿轮的展成原理,根据展成原理和用渐开线失配的碟形砂轮并改变砂轮的运动,推导出双向修形斜齿面齿轮的齿面方程。给出了双向修形斜齿面齿轮的齿面计算和接触分析实例,结果表明:理论齿面的最大齿面误差为5.98×10-4μm,采用碟形砂轮加工双向修形斜齿面齿轮的磨齿方法是可行的,获得了斜齿面齿轮抛物线传动误差,避免了边缘接触并改善了斜齿面齿轮的啮合性能。     

齿向修形齿轮的数控加工技术

研究了在滚齿机和蜗杆砂轮磨齿机上加工齿向修形齿轮时刀具的运动轨迹，采用基于参数方程的方法，导出了加工小锥度修形、鼓形齿修形、锥度鼓形齿修形等多种齿向修形齿轮时刀具中心运动轨迹的计算公式可直接用行数控插补。     

用数控技术改造Y7125A磨齿机砂轮修整器

Y7125A磨齿机用于磨剃齿刀齿面。它利用一个大直径 ( 400)碟形砂轮的端面进行磨齿,砂轮的修整是采用一套机械式修整器,修整出的砂轮是齿条面,磨出的剃齿刀齿形是一条渐开线。为了解决齿轮剃齿后齿形产生中凹现象,降低齿轮噪音,近代齿轮都采用齿廓修形的办法。 [1]传统砂轮修整装置的弊端 　　国内外对齿廓修形的方法很多,目前国内较广泛采用反修砂轮的方法。如 Y7125A磨齿机上磨削修形剃齿刀时,是在机械式砂轮修整器上安装一块靠模块,以其靠模曲面来修磨砂轮去磨削剃齿刀,从而实现轮齿修形,校正齿形中凹量。但实践证明,该传…     

蝶形砂轮安装误差对面齿轮齿面几何误差影响规律

基于面齿轮的碟形砂轮磨齿加工原理,建立了磨齿加工数学模型,分析了面齿轮齿面磨削误差产生的机理,并推导了考虑砂轮安装误差的面齿轮齿面方程,根据误差齿面计算了齿面啮合工作区法向误差平均值,确定了两类砂轮安装位置误差对面齿轮齿面加工误差影响的敏感方向,在此基础上分析了蝶形砂轮安装位置误差和齿面加工误差的内在联系,获得了砂轮安装位置误差对面齿轮齿面加工误差的影响规律,为面齿轮齿面加工误差反馈补偿提供理论依据。     

金刚石修磨轮修形环面蜗杆砂轮的理论分析及试验

环面蜗杆砂轮磨齿工艺是硬齿面齿轮精加工的重要方法,技术难点之一是用齿轮式的金刚石修整滚轮对蜗杆砂轮进行修形,本文探讨了齿轮式金刚石修形轮的制作方法,应用空间啮合理论对蜗杆砂轮磨齿修形及加工的啮合状况进行了分析,并用自制的金刚石修形轮在NZA蜗杆砂轮磨齿机上进行了修形及加工试验,试验证明,自制的金刚石修整轮精度完全符合使用要求。     

Ease-off拓扑修正的准双曲面齿轮齿面修形方法

为了提升驱动桥准双曲面齿轮传动的啮合性能,针对准双曲面齿轮刀倾半展成法(HFT)提出一种Ease-off拓扑修正方法。在建立齿面共轭啮合数学模型的基础上,推导出小轮基准齿面方程,通过计算小轮实际齿面与基准齿面之间的偏差,构建出Ease-off拓扑。借助二阶多项表达式对Ease-off拓扑分解,计算出齿面失配系数,通过调整齿面失配系数构建出修正Ease-off拓扑。通过比较当前Ease-off拓扑与修正Ease-off拓扑,消除小轮当前齿面与修正齿面之间的偏差,反求出小轮加工参数。最后以一对准双曲面齿轮为例进行齿面拓扑修形与磨齿加工,实际齿面印痕与仿真结果一致,验证了齿面拓扑修形方法的有效性。齿面加载接触分析结果表明,修形后齿面接触应力分布得到了改善,实际载荷下齿面接触重合度增加,从而验证了修形方案的合理性。     

修形斜齿轮齿面误差的在机拓扑测量与表征

为全面表征拓扑修形斜齿轮的齿面误差信息,针对数控成形磨齿机的运动功能和修形齿面形成的机理,依据极坐标法测量的数学模型提出了在机拓扑测量方法。根据砂轮廓形与工件的接触迹线通过坐标变换推导出拓扑修形齿面理论点的数学方程,并对修形齿面进行网格划分。利用数控成形磨齿机的回转运动(C轴)、径向进给运动(X轴)和轴向进给运动(Z轴)形成理论渐开线点到点的拓扑测量。最后在成形磨齿机上进行测量实验,表征出齿面误差等值图。     

基于珩磨轮柔性修整的内啮合强力珩齿修形方法研究

采用内啮合强力珩齿工艺加工工件,通常需要用与工件相对应的定制金刚石修整轮对珩磨轮进行修整。为了增加金刚石修整轮的通用性,降低内啮合强力珩齿工艺的成本,提出了一种基于珩磨轮柔性修整的内啮合强力珩齿修形方法。首先,根据珩齿机各轴运动关系,建立珩磨轮修整和工件珩削的齿面数学模型;然后,将珩磨轮修整时机床的多轴联动以多项式形式表示,将各轴运动对最终工件齿面的影响表示为敏感度矩阵,以修形齿面为目标优化各轴多项式系数;最后,根据优化后的机床运动参数计算最终工件齿面,对所得工件进行齿面接触分析。结果表明,该工艺方法可以实现采用标准金刚石修整轮对珩磨轮进行柔性修整,最终加工出有效的修形齿轮工件。     

弧齿锥齿轮磨齿砂轮修整仿真研究

锥齿轮磨齿工艺可以有效降低齿轮表面粗糙度,修正齿面曲率,矫正接触区域,从而改善啮合传动。磨齿前对砂轮的修形直接决定了磨齿后齿面的形貌。文中研究了弧齿锥齿轮砂轮修形的计算调整方法,建立了修形模型,给出了修形表面的数学方程及计算点处曲率计算公式,对实际磨齿加工中砂轮修形调整具有指导意义。     

斜齿轮非展成磨齿

某些机床可达到M=7毫米 目前,斜齿轮磨齿基本上是按展成法进行的。在现有的按展成法工作的磨齿机中,只有蜗杆砂轮磨齿机生产效率高,但它仅能加工较小模数的齿轮W=5毫米)*。中、大模数齿轮仍是利用碟形和锥形砂轮按展成法磨齿,如苏式5851和5831型)。在这种情况下,如要提高加工精度,避免出现烧伤,就会显著地降低生产效率。 采用新磨齿法——即用平面砂轮包络轮齿面进行磨削[1],可以消除上述缺陷。当齿轮相对于平面砂轮作螺旋运动时便发生仿形,但这种仿形不是渐开线齿形,而是平面砂轮和齿轮直线接触线所包络的曲面,即斜齿渐开螺旋面。平面砂轮…     

拓扑修形齿轮附加径向运动成形磨削中的砂轮廓形优化方法

拓扑修形齿轮附加径向运动成形磨削时,砂轮与齿轮的接触线随时在变,基于齿轮任一截面齿形计算出的砂轮廓形都会引起较大的磨削误差,为此,提出一种减小磨削误差的砂轮廓形优化方法.依据空间啮合原理,采用抛物线附加径向运动轨迹,建立成形砂轮廓形求解数学模型;平行于齿轮端面等距截出多个平面齿廓,求解出以点表示的不同齿廓对应的砂轮廓形,再将各砂轮廓形投影到同一平面生成点云,通过区间划分,采用最小二乘法求解出每个区间点云的拟合点,连接各拟合点形成优化的砂轮廓形.为验证砂轮磨削效果,由砂轮与齿轮的啮合条件,建立由砂轮廓形求解齿轮齿形的反算数学模型,给出实际齿形与设计齿形的偏差计算公式.以一种齿向修形齿轮为例,进行成形磨轮廓形计算及优化,磨削误差分析结果表明该方法有效,可用于修形齿轮的成形磨轮廓形计算,并可有效降低修形齿轮的成形磨削误差.     

基于标准锥面滚轮的面齿轮蜗杆砂轮少轴数控修整方法

根据面齿轮、圆柱齿轮及蜗杆砂轮三者同时啮合的原理,推导面齿轮磨削用蜗杆砂轮的齿面方程。基于某型5轴数控机床模型,建立利用标准双锥面金刚滚轮修整蜗杆砂轮曲面的非线性接触方程。通过分解砂轮修整过程,将砂轮曲面的5坐标修整运动转化为一系列的3坐标连续运动。依据面齿轮与蜗杆砂轮间的共轭关系,导出面齿轮齿面偏差的砂轮修整补偿计算公式。试验表明,采用该方法磨削面齿轮其齿形偏差与齿距偏差能够达到国标GB11365-89中规定相同尺寸锥齿轮的6级精度水平。另外,该方法减少了同时联动的数控轴数,从而降低了对机床的数控精度要求。