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.     

修形内斜齿轮成形磨削砂轮廓形优化研究

为提高内斜齿轮成形磨削精度,研究砂轮廓形对内斜齿轮齿形误差的影响,寻求砂轮廓形的优化方法.首先建立了修形内斜齿轮磨削成形砂轮廓形的数学模型.然后用截圆法得到砂轮与齿面接触点所满足的条件方程组;运用二分逼近算法进行迭代解此方程组,求出砂轮廓形.基于砂轮廓形数学模型,利用坐标变换建立内斜齿轮端面截形数学模型.结合实例,用数值法模拟出所求砂轮的实际磨削齿形,并与理论渐开线齿形进行比较.结果 表明,修形内斜齿轮齿形误差较未修形内斜齿轮降低了50％左右.     

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。     

磨削TI蜗杆的砂轮廓形

TI蜗杆由渐开线斜齿轮包络形成,与斜齿轮组成一种环面蜗杆传动.TI蜗杆传动推广应用的关键制造技术是解决蜗杆齿面的精确磨削问题,即确定出与磨削方法相对应的砂轮廓形.分析TI蜗杆传动运动关系和TI蜗杆产形面特点,将对TI蜗杆的磨削转化为成形砂轮磨削渐开线螺旋面的问题.依据齿轮啮合理论,推导出砂轮磨削渐开线螺旋面的啮合方程,依此得到精确磨削TI蜗杆的砂轮轴断面廓形.     

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。     

面齿轮蜗杆砂轮的成形修整工艺误差建模及补偿方法

蜗杆砂轮磨削是面齿轮的精加工工艺,蜗杆砂轮修整精度直接影响面齿轮磨削精度。本文分析了修整工艺误差对磨削齿面误差的影响规律,并提出了一种面齿轮蜗杆砂轮的成形修整工艺误差建模及补偿方法。首先,建立面齿轮蜗杆砂轮的数学模型,分析面齿轮蜗杆砂轮的成形修整原理,提出利用圆柱齿轮磨齿机的多轴耦合联动实现面齿轮蜗杆砂轮的成形修整。其次,将修整工艺误差分为轴向位置和径向位置误差,分析轴向位置和径向位置误差对磨削齿面误差的影响规律,提出成形修整工艺误差的补偿方法。最后,进行蜗杆砂轮补偿修整、面齿轮磨削加工及测量实验,实验表明：左齿面齿形误差由补偿前51.9μm到补偿后7.9μm,右齿面齿形误差由补偿前35.3μm到补偿后17.6μm,验证了误差补偿方法的有效性。     

连续展成磨削小半径齿顶圆角的多刀逼近法

齿顶倒圆可以减少应力集中并提高齿轮寿命,连续展成磨削作为高效高精的倒圆工艺,在加工小半径齿顶圆角时(通常在1 mm以下),蜗杆砂轮将具有较大曲率从而难以修整,针对该问题文中提多刀逼近方法,采用小曲率砂轮多次磨削,逼近设计圆角。首先建立齿顶圆角的数学模型,并基于齿轮啮合原理对蜗杆砂轮廓形进行求解,其次计算每刀加工的砂轮偏移量及砂轮偏移后得到的齿面,最后进行仿真验证,说明方法可行且逼近精度较高。该方法解决了磨削小半径齿顶圆角蜗杆砂轮难以修整的问题,同时对连续展成磨削摆线齿轮、圆弧齿轮等具有参考价值。     

基于数字法的成形砂轮廓形计算及包络面仿真

成形磨齿过程中,砂轮的廓形精度直接影响到最终齿轮的加工精度。针对成形磨削时砂轮廓形精确计算的需求,提出了一种基于点矢量包络的数字法,用于砂轮廓形计算及包络面仿真。将齿轮的端截面廓形离散为一系列点矢量,利用点矢量完整地描述廓形离散点处的几何特征,将曲面的包络转换为点矢量沿齿面螺旋线的运动包络;通过坐标变换及旋转投影,将点矢量包络运动形成的空间点矢量族投影到选取的计算平面上形成点矢量族;建立点矢量逼近算法,求取计算平面上各点矢量族的包络点,所有的包络点通过拟合的方式构成砂轮廓形。利用点矢量在包络过程中的空间映射关系,确定砂轮廓形点对应的空间接触点,所有的接触点构成砂轮与齿轮的接触线;在确定的砂轮廓形及磨削路径前提下,采用点矢量包络法计算不同磨削位置处的接触线,利用所有的接触线完成对砂轮包络面的仿真,并提取包络面的端截面廓形进行误差显化和预测。最后以一种齿轮为例,完成了对成形砂轮廓形的计算和包络面的仿真,并通过标准齿轮磨削试验验证了点矢量包络方法的计算精度,通过齿向修形齿轮磨削实验验证了包络面仿真结果的准确性。     

用于磨削面齿轮的蜗杆砂轮修整方法研究

为了实现面齿轮磨齿加工,采用包络原理对面齿轮磨削蜗杆砂轮齿形进行设计,并对蜗杆砂轮的修整方法进行研究.建立了蜗杆砂轮齿面的包络坐标系;给出了蜗杆砂轮产形面方程;推导了蜗杆砂轮齿廓的曲面方程,利用Matlab软件对蜗杆砂轮齿廓进行了仿真,根据面齿轮磨削蜗杆砂轮的齿面生成原理,给出了修整工具的齿廓形状、齿宽限制以及修整工具...     

制造的斜齿轮齿向修形曲线的优化分析

蜗杆砂轮磨削是中小模数齿轮批量精密加工的主要工艺,其在加工齿向修形斜齿轮时,存在原理性误差,产生齿面扭曲,影响齿轮的传动性能。为此,分析了蜗杆砂轮磨削齿向修形斜齿轮齿面扭曲的产生机理,建立了齿向修形量与齿面扭曲量间的关系模型。从减小制造原理误差的角度,提出一种齿向鼓形修形曲线的优化方法。以某齿向修形齿轮蜗杆砂轮磨削为例,计算了齿向修形曲线优化前后齿面的扭曲量,分析了齿面接触应力以及载荷分布,证明了该优化方法的可行性。     

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。     

ZK蜗杆磨削中砂轮廓形的智能化修整

提出了包含多个砂轮修整参数的锥面砂轮数学模型，推导出了基于该砂轮模型的ZK蜗杆齿面方程。在此基础上，讨论了数学模型中修整参数对砂轮廓形的影响规律，提出了ZK蜗杆磨削过程中砂轮的智能化修整原理，实现了根据砂轮半径的变化对砂轮廓形进行高精度、实时地自动修整。     

齿轮成形磨削砂轮廓形优化研究

砂轮廓形优化对齿轮成形磨削精度和效率的影响至关重要。从齿轮端面建立了完整齿廓数学模型,其中非渐开线过渡部分采用圆弧曲线,利用无瞬心包络法求解了磨削一个齿槽的完整砂轮廓形,推导了左右固定弦齿间点解析式。调整了砂轮安装角以改变砂轮与工件的左右齿面的接触线形状和位置,使左右更对称;调整了固定弦齿间点在齿面上的位置,使之靠近分度圆,接触线分布集中,发散小。基于线性加权和法建立了多目标优化模型,以磨削效率高、左右接触线对称、单齿接触线长度最短为优化目标,利用MATLAB开发优化程序对砂轮廓形进行了优化。通过实例计算验证了调整砂轮安装角和固定点位置对砂轮廓形优化的有效性。     

控制大平面砂轮磨削面锥形误差提高齿轮螺旋线精度

为了研制高精度标准齿轮,以Y7125磨齿机为例分析了大平面砂轮磨削面锥形误差对齿轮螺旋线偏差的影响。建立了磨削的几何模型,推导出了影响量的数学表达式。理论分析结果显示,砂轮与齿面有效接触宽度对齿轮螺旋线形状偏差的影响不大,而随着被磨齿轮齿宽的加大,对齿轮螺旋线形状偏差的影响系数会显著增大;砂轮磨削面锥形误差使被磨齿轮螺旋线偏差曲线呈弧形,且弧度从齿根到齿顶逐渐增大。最后通过一实例进行了误差测量、磨齿实验与偏差分析。研究结果表明,控制大平面砂轮磨削面的锥形误差在2.7′以内可满足加工1级螺旋线精度齿轮的加工要求。     

精密蜗杆磨床砂轮廓形修整补偿的误差分析

磨床工艺系统原始几何误差的存在及随工况改变,造成砂轮廓形修整补偿量也在随时发生变化,因此需要对砂轮廓形进行实时重新设计来补偿安装角、中心距的变化影响,才能从理论上保证螺旋型面的精确成形磨削。建立ZN型蜗杆的数学模型,推导存在安装角误差条件下的齿面方程。探讨了存在安装角误差情况下的齿形误差对砂轮廓形修整补偿的影响规律,并以法向齿廓蜗杆(ZN)的精密成形磨削作为实例进行了验证。     

成形法磨削斜齿轮的齿形误差分析

在成形法磨削斜齿轮的过程中影响齿轮加工精度的原因很多;根据磨削加工过程,从成形砂轮廓形修形误差和砂轮与齿轮的相对位置误差两方面对其所产生的齿形误差进行了分析,并用数值方法模拟出齿形误差的大小;分析结果和数值模拟结果对设计数控成形磨齿机及编制数控成形磨齿工艺具有重要的参考价值.     

大平面砂轮磨削面锥形误差对齿轮齿廓偏差的影响

以Y7125磨齿机为例,分析了大平面砂轮的修整质量,尤其是砂轮磨削面锥形误差对齿轮齿廓倾斜偏差和齿廓形状偏差的影响,并给出了数学表达式及误差补偿方法。分析结果表明:磨削面锥形误差对齿廓倾斜偏差的影响99%以上可以通过调整头架安装角进行补偿;补偿后的残余齿廓形状偏差从齿宽中截面向两端面逐渐增大;减小砂轮磨削面锥形误差,加工较小齿宽的齿轮并选择较小的头架安装角等措施可以提高被磨齿轮的齿廓精度。     

砂轮位置偏差对圆柱线齿轮齿形影响的分析

在对圆柱线齿轮进行磨削加工时,机床精度以及砂轮和圆柱线齿轮工件之间的相对位置等因素都会对线齿轮齿形和接触线精度造成影响。为了提高线齿轮磨削加工后接触线的精度,对圆柱线齿轮成形磨削方法进行研究,并且对磨削过程中砂轮位置偏差对圆柱线齿轮齿形的影响规律进行分析。首先,根据圆柱线齿轮设计理论推导出圆柱线齿轮的齿面方程;其次,根据圆柱线齿轮的结构特点提出圆柱线齿轮成形磨削方法,并且推导出成形砂轮的轴向截面廓形;再次,推导出磨削加工过程中成形砂轮位置在存在偏心误差、轴向误差以及倾斜误差情况下的圆柱线齿轮误差齿面方程,并且运用Mathematica软件分析砂轮位置偏差对圆柱线齿轮齿形的影响规律;最后,运用VERICUT加工仿真平台对圆柱线齿轮进行磨削加工仿真,并且将仿真结果与理论计算结果进行对比,验证了砂轮位置偏差对圆柱线齿轮齿形影响规律分析的正确性。研究内容和分析结果可为圆柱线齿轮成形磨削过程中各项砂轮位置参数的调整提供可靠的理论参考。     

ZK蜗杆齿形误差及其控制方法的研究

首次建立了包含砂轮修整参数的ZK蜗杆数学模型,分析了当砂轮半径发生变化时,m、z_1、d_1对蜗杆齿形误差的影响规律,给出了计算ZK蜗杆齿形误差的经验公式。提出了ZK蜗杆磨削过程中砂轮的智能化修整原理,实现了根据砂轮半径的变化对砂轮廓形的自动修整。     

基于切深模型的汽车曲轴轴颈巴厘线磨削精度控制

汽车曲轴作为发动机关键零件,其主轴颈、连杆颈巴厘线的磨削精度对发动机性能有较大影响。切入磨削过程中,成形砂轮轮廓将直接反映在曲轴轴颈上,因此研究了基于砂轮修整切深模型的成形砂轮廓形修整误差在线测量及补偿方法,通过控制砂轮廓形修整精度来保证曲轴轴颈巴厘线的磨削精度。采用声发射传感器搭建了砂轮修整过程监测系统,建立了砂轮圆弧修整过程中任意位置的声发射信号均方根值与修整切深的数学模型。通过构建切深模型参数与修整进给速度和修整圆弧中凸量的函数关系,得到了砂轮圆弧修整变参数切深模型,提高了切深模型的准确性。在此模型的基础上,提出了砂轮廓形修整误差补偿策略及实现流程。试验证明:采用变参数切深模型可以准确获得砂轮实际修整廓形,定量评定砂轮廓形修整误差,并且修整误差补偿策略能够有效地保证巴厘线廓形磨削精度。