正交面齿轮数控磨削齿面误差修正研究

首先,基于面齿轮的啮合原理和数控磨削展成坐标系之间的变换关系,建立了面齿轮的齿面数学模型,并对面齿轮齿面进行5×9网格划分和节点坐标理论值计算;然后,采用三坐标测量机测出了磨削齿面节点的坐标测量值,通过对齿面误差的分析和分解,得到了齿面网格节点处的齿面偏差值;最后,建立了齿面误差的识别方程,并提出采用序列二次规划方法,对机床加工参数进行优化求解,从而完成了对面齿轮齿面误差的修正。齿面误差修正结果表明,齿面工作区域部分的齿面误差总体趋于平稳,即修正后的齿面误差得到了明显的改善,但是靠近齿面的过渡区域还需要进一步完善。     

基于正交试验的面齿轮磨削表面质量研究

磨削表面质量直接影响面齿轮的使用性能。在正交面齿轮磨削正交试验结果的基础上,采用极差分析法,得出了砂轮转速ns、工件进给速度vw、磨削深度af对磨削表面粗糙度Ra的影响规律,并得到了参数优选方案;采用多元线性回归方法,建立了表面粗糙度与磨削参数之间的关系预测模型,实验验证了该模型具有较好的准确性。利用金相显微镜对面齿轮磨削表层金相组织进行检测分析,得到齿面残余奥氏体量实验设计矩阵及结果;采用二次响应曲面法,建立了磨削表面残余奥氏体量的预测模型,该模型检验的显著性明显,可对残余奥氏体量进行预控。     

对角修形斜齿轮径向剃齿设计

为减小齿轮振动与噪音,设计对角修形斜齿轮齿面,根据啮合原理推导其径向剃齿刀齿面;根据齿条展成渐开线齿面原理,结合Y7432平面砂轮磨齿机,建立有齿向平移运动的平面砂轮磨齿CNC模型;建立基于CNC机床各轴及砂轮轴向廓形敏感性分析的齿面修正模型,各轴运动用6阶多项式表示,分析0阶及1阶系数变化对齿面误差的影响;通过判断砂轮与剃齿刀齿面的接触状态,确定磨削齿面的误差,以误差平方和最小为目标函数,采用粒子群优化算法,得到机床各轴运动及砂轮轴向廓形参数.结果表明:该算法计算结果稳定,降低了磨削误差;对角修形斜齿轮的径向剃齿刀拓扑修形曲面基本为齿向反鼓形与对角修形曲面叠加;沿齿向方向的压力角、展成运动角、螺旋角参数微调可分别实现一定的对角修形加工;砂轮增加齿向运动构成3轴联动,减小了砂轮半径,可用于磨削大螺旋角、大齿宽对角修形斜齿轮.     

滚压和砂轮成形磨齿法对双圆弧齿形的影响

研究了用钢轮滚压修整砂轮的成形磨齿法对加工硬齿面双圆弧齿轮齿形的影响 .形成磨钢精度靠砂轮的修整精度保证 ,解决了加工双圆弧齿轮经过渡曲面部分切除量不足 ,简化了砂轮截面廓形计算和截面修形的问题     

面齿轮磨削工艺参数优化的试验研究

基于蝶形砂轮磨削正交面齿轮的正交试验,分析了面齿轮各磨削工艺参数,包括磨削深度ap、砂轮转速vs、刀具进给速度vw等,对表面粗糙度Ra、磨削变质层深度h和磨除率Zw的影响规律,得到了磨削优化工艺参数。根据正交试验结果,利用回归分析方法分别建立了表面粗糙度Ra、磨削变质层深度h和磨除率Zw的回归数学模型。试验结果表明,所求得模型具有良好的精度,可以为面齿轮磨削质量和效率的提高提供一定的理论依据。     

高阶传动误差函数的面齿轮传动设计新方法

为了提高面齿轮传动的动态性能和降低啮合对安装误差的敏感性,提出具有高阶传动误差函数的面齿轮齿面设计方法,描述了齿轮传动反映输出和输入角度关系的四阶传动误差函数的数学模型,考虑刀具齿轮与圆柱齿轮齿数差,推导了面齿轮数控加工过程中具有四阶传动误差函数的齿面方程．利用盘形砂轮对渐开线圆柱齿轮齿向修形,发展圆柱齿轮齿向修形的鼓形齿面．建立面齿轮副轮齿接触分析条件,对具有四阶传动误差函数的面齿轮和齿向鼓形的渐开线圆柱齿轮的啮合进行了计算机仿真和啮合分析．研究结果表明,设计传动误差幅值为10″,在对准安装和轴夹角误差为0．02。的条件下,齿轮副输出的高阶传动误差幅值为0″,其他形位参数与预置的参数完全一致;齿面接触区域对安装误差不敏感,接触迹线始终稳定在齿轮半径的172mm附近。     

正交面齿轮计算机仿真加工

基于齿轮啮合理论推导了正交面齿轮的齿面方程,建立了齿面的数学模型.通过UG软件的二次开发软件仿真了正交面齿轮插齿加工过程,生成了正交面齿轮的参数化模型.通过该仿真可以直接反映面齿轮的加工参数和面齿轮的关系.使用近似公式对面齿轮变尖半径进行了计算,并运用UG测量工具对仿真模型中的面齿轮变尖半径进行了测量,通过对比二者,验证了仿真的可行性.     

Mathematical models of grinding manufacture and tooth contact analysis of spherical gears

The spherical gear is a gear-driven mechanism with two degrees of freedom (DOF), which can transfer spatial motion and power. Grinding machining of the spherical gear is performed with a plate grinding wheel by using generating method, and based on mathematical model of the plate grinding wheel, the mathematical model of the spherical gear is set up. And then, the meshing model of a spherical gear pair is developed and the tooth contact analysis (TCA) of the spherical gear pairs is performed. After that, th...     

Analysis and modeling of error of spiral bevel gear grinder based on multi-body system theory

Six-axis numerical control spiral bevel gear grinder was taken as the object, multi-body system theory and Denavit-Hartenberg homogeneous transformed matrix （HTM） were utilized to establish the grinder synthesis error model, and the validity of model was confirmed by the experiment. Additionally, in grinding wheel tool point coordinate system, the errors of six degrees of freedom were simulated when the grinding wheel revolving around C-axis, moving along X-axis and Y-axis. The influence of these six errors on teeth space, helix angle, pitch, teeth profile was discussed. The simulation results show that the angle error is in the range from -0.148 4 tad to -0.241 9 rad when grinding wheel moving along X, Y-axis; the translation error is in the range from 0.866 0 μm to 3.605 3μm when grinding wheel moving along X-axis. These angle and translation errors have a great influence on the helix angle, pitch, teeth thickness and tooth socket.     

用杯形砂轮加工凹凸齿圆柱蜗杆时最小砂轮半径的确定

本文分析了用杯形砂轮加工凹凸齿圆柱蜗杆时,砂轮与蜗杆不发生干涉的条件。根据齿轮啮合原理给出了不发生干涉时,确定最小砂轮半径的公式和方法,并根据计算结果给出了简易方法的近似公式,为实际加工提供了理论依据。本文也适用于凹面齿圆柱蜗杆的加工。     

旋转刀盘母面成形的弧齿线圆柱齿轮数学建模

将空间啮合理论用于齿轮的齿面数学方程推导,建立了可用于理论分析的采用旋转刀盘为成形母面的弧齿线圆柱齿轮齿面数学方程.通过观察分析齿轮加工中刀盘与齿胚的运动关系,将弧齿线圆柱齿轮齿面分割为3个主要构成曲面,建立了加工过程中的动态与静态坐标系,依据曲面包络理论建立工作曲面的曲面数学方程,根据坐标转换关系建立了齿底和齿根曲面方程;在此基础上建立齿面方程.输出齿面的点云数据,通过逆向工程拟合取得可用于编辑裁剪的齿轮曲面,再根据曲面之间的关系裁剪曲面,最终生成齿轮3D模型实体.此方法建立了精确的弧齿线圆柱齿轮3D模型,并且与采用模拟加工方法生成的模型一致,为精确地进行有限元分析提供了基础;而由此方法获得的曲面方程可用于对弧齿线圆柱齿轮的理论分析.     

面齿轮磨削温度建模仿真与分析

根据椭圆接触理论,得出碟形砂轮磨削面齿轮时的基本磨削参数,并建立了有限元模型,采用矩形分布热源对面齿轮磨削热进行模拟,得出其磨削温度场。由该模拟结果得出碟形砂轮磨削时的温度变化规律为:沿齿长方向近心端和沿齿高方向相对接近齿根区域时,面齿轮的磨削温度逐渐升高。同时,利用红外测温仪对实际机齿轮磨削温度进行测量,将所得结果与有限元分析结果进行对比,发现各磨削点的误差分析结果均在5%~20%,并且温度越高,误差越小,从而验证了椭圆接触理论在面齿轮磨削热研究中的可行性。     

基于ELID精密镜面磨削技术的外圆精加工工艺

为了探究外圆精加工的新途径,采用在线电解修整(electrolytic in-process dressing,ELID)精密镜面磨削技术,对外圆进行ELID精密超精密磨削实验.鉴于许多典型难加工材料的平面精密加工和高效加工是通过ELID精密镜面磨削技术解决的,通过改装机床工艺设备、优化工艺参数,得到当砂轮线速度为20 m/s、磨削深度为10μm、电极间隙为0.3 mm、电压为10 V、电流为1 A、占空比为2/3时,已加工表面的表面粗糙度为0.025μm,外圆磨削状态最佳,加工工件的表面质量最优.     

Research on CNC Turning System of Aspheric Machining Grinding Wheel

The technology of machining aspheric surface with high precision is the premise for the application of aspheric surface. The grinding machining with error compensation is a commonly used method to machine aspheric surface, which will directly influence the quality of aspheric workpiece surface. Multifunctional CNC grinding wheel truing system is a four-axis CNC truing system which can be applied to grinding wheel truing. In this system,DSP-based multi-axes motion control card is adopted as the controller, and visual C is used as development tool.When the design of hardware and software is completed, the system can implement truing of various grinding wheel with high precision aspheric machining such as plane gripding wheel, arc grinding one, and sphere grinding one.     

表面结构化砂轮磨削加工技术研究进展

针对表面结构化砂轮的磨削加工研究现状,系统介绍了砂轮磨粒有序排布、磨粒几何参数控制、砂轮结构设计、机械或激光修整砂轮等表面结构化方法,分析了表面结构化磨削工具的加工机理及其对加工表面质量的影响规律.阐述表面结构化砂轮磨削加工规则纹理表面的原理,并介绍了运用表面结构化砂轮磨削规则表面纹理的不同方法.论述了表面结构化砂轮磨削在特定材料加工领域的应用前景,对表面结构化砂轮制造技术的发展方向进行了展望.     

复合插齿刀研究

根据齿轮啮合原理，并从具体加工实际出发，研制了复合插齿刀。得到了复合插齿刀倒角渐开线分度圆压力角，倒角渐开线起始点所在圆半径的设计公式及插齿刀齿根槽宽的验算公式；提出了倒角渐开线齿形在ＳＹＫＥＳ９Ｃ专用磨齿机和Ｙ７４３２，Ｙ７１２５普通磨齿机上加工和检测的基本要求。按此方法设计制造的复合插齿刀已正式生产，深受使用厂家欢迎。     

非球面制造中的加工误差修正补偿

非球面镜在军用和民用光学制造领域中得到了广泛的应用,加工误差一直是研究的热点。为了解决在光学加工容易出现加工误差这一难题,对非球面镜的加工方法进行了深入的研究。通过采用CNC数控铣磨机进行光学非球面加工,分析砂轮转速、工件转速、进给量和冷却液等因素对加工误差的影响规律,研究出合理的误差修正补偿方法——砂轮直径补偿法和沥青抛光模修正法,并对该补偿方法进行了实验。经实验,PV值为0.245μm,表面粗糙度值为0.0160μm。结果证明此方法能有效的减小加工误差带来的影响,从而得到较理想的面型。     

变双曲圆弧齿线圆柱齿轮传动几何特性分析

根据变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的加工原理与推导得到的齿面方程,确定方程各相关参数的取值范围。基于得到的齿面方程,依据微分几何,得到变双曲圆弧齿线圆柱齿轮凹、凸面主曲率的计算方法。基于空间啮合原理,计算齿轮副在某一输入角速度下两齿面啮合点处的相对运动速度。根据已得到的齿面曲率、相对运动速度计算方法,推导变双曲圆弧齿线圆柱齿轮副滑动率的计算公式。以某一确定设计参数的变双曲圆弧齿线圆柱齿轮副作为算例,计算其主曲率、诱导法曲率和滑动率,分析其变化趋势;并计算不同设计参数下的滑动率,分析设计参数对其影响,以此作为分析该齿轮副设计及优化的参考。分析结果表明：对变双曲圆弧齿线圆柱齿轮来说,模数越大,齿数比越小,齿线半径越大,则滑动率的变化范围越小,齿轮副在运转过程中的磨损更均匀;就磨损而言,大模数、小齿数比、大齿线半径的齿轮具有更好的性能。建立变双曲圆弧齿线圆柱齿轮副滑动率与磨损之间的量化关系,反映出其正相关关系,为齿轮磨损量的计算提供参考。     

基于齿面发生线的弧齿锥齿轮铣削加工仿真分析

基于球面渐开线弧齿锥齿轮的齿面生成原理,对齿面的发生线形成理论进行了研究,并提出了一种以齿面发生线作为铣削刀刃,通过三轴联动的方式加工出弧齿锥齿轮齿面的加工方法。建立了锥齿轮加工机床的三维模型,进行了锥齿轮的加工仿真,并对仿真生成的锥齿轮进行了齿面接触迹线分析。研究表明,基于该理论进行弧齿锥齿轮的铣削加工,运动和控制简单,且加工出来的锥齿轮能实现大倾角线接触传动。     

自由曲面砂带磨削轨迹规划与误差控制分析

砂带磨削是提高自由曲面工件型面精度和表面质量的重要手段之一,针对目前自由曲面砂带磨削加工在效率和精度方面存在不足,基于砂带磨削加工的特性,提出了一种基于加工精度控制的自由曲面砂带磨削加工的轨迹规划方法。首先,对实现无曲率干涉的接触轮半径及满足加工允差的接触轮宽度进行了公式推导,结合轮与曲面上加工点主曲率关系,通过双倍体的遗传算法优选出满足自由曲面要求的加工允差,并获取无曲率干涉加工需求的接触轮尺寸参数。然后,基于加工点的主曲率方向实现加工轨迹的自适应宽行距规划,同时采用柔顺处理算法对其点导动规划过程中当曲面存在扭曲时的磨头潜在的大幅往复摆动运动进行了柔顺处理,获得了行距稳定且满足加工时接触轮在磨削点处始终与自由曲面达到最佳贴合效果的磨削轨迹。最后,应用该方法对某航空发动机叶片型面进行轨迹规划,并在数控砂带磨床上进行了加工验证。结果表明：规划的磨削加工轨迹能够使得叶片轮廓截面精度较好地满足加工要求,提高了叶片型面的表面质量和精度,证实了该方法的有效性和实用性。本文提出的轨迹规划方法可科学合理地控制曲面预期加工允差,解决了在自由曲面砂带磨削过程中因接触轮尺寸参数选择不当而引起的局部干涉的计算难题,能够有效提高砂带磨削加工的效率和精度。