面向降噪的蜗杆砂轮磨削齿面纹理改善方法

蜗杆砂轮磨是广泛应用于中小模数齿轮的批量精加工方法,但在实际加工过程中,蜗杆砂轮磨齿易在齿向形成规则的平行齿面纹理,从而增大了齿轮的啮合噪声。分析磨削过程中蜗杆砂轮与齿轮的接触特性,建立了啮合方程和接触点方程,阐述了接触迹构成整个齿面的机理;分析蜗杆砂轮磨齿的磨削特性,建立瞬时接触点的磨削速度和形状模型,计算磨粒在齿面上的磨削路径,分析磨削特性对齿面微观几何结构的影响,得到齿面的整体纹理模型;结合齿面纹理与噪声激励的关系,分析出齿面规则纹理对齿轮噪声的影响机理,提出按照正弦函数变化的冲程变速蜗杆砂轮磨齿加工方法;进行了蜗杆砂轮磨削常规加工与变冲程速度加工的对比试验,结果表明,该方法加工的齿面接触点位置具有一定的随机性,形成不规则的齿面纹理,不同转速下齿轮啮合噪声声压级总值减小约3.5 dB,已经达到改善齿面纹理的效果。     

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。     

蜗杆砂轮磨齿的运动学模型构建与加工精度模拟研究

为了研究蜗杆砂轮展成法磨削齿轮的加工系统中不同因素对齿轮精度的影响规律,采用空间坐标系转换法构建了蜗杆砂轮磨削齿轮系统的运动学模型,并模拟分析了砂轮磨粒磨削齿面的运动空间轨迹.研究表明,砂轮廓形径向误差对齿轮精度影响较小.齿廓偏差与螺旋线偏差主要受砂轮廓形切向误差、安装夹角误差与机床传动比误差的影响,而齿距偏差主要受安...     

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。     

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。     

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...     

砂轮位置对成形磨齿齿廓偏差的补偿

为提高成形磨齿加工的精度,提出一种通过调整砂轮位置实现齿廓偏差补偿的方法.应用包络理论,建立已知砂轮轴向廓形和砂轮位置误差计算齿轮端面廓形的数学模型.通过数值研究发现,齿廓倾斜偏差与砂轮径向位置误差和切向位置误差成正比例关系而且满足叠加原理.应用这些规律,依据测量的齿廓偏差可以方便地计算出砂轮位置调整量.试验结果表明,该方法可以将齿廓倾斜偏差由7级精度(ISO1328-1:1997)提高到2级精度.     

基于展成磨削的蜗杆砂轮修整与试验研究

基于展成磨削过程中蜗杆砂轮与齿轮之间的运动关系,建立了修形斜齿轮与蜗杆砂轮之间磨削运动的坐标转换关系。利用啮合原理理论推导出被磨削齿轮齿面与蜗杆砂轮的接触条件,计算出蜗杆砂轮的理论廓形。在VERICUT中,建立了蜗杆砂轮修整的数控机床模型,对蜗杆砂轮的修整程序进行了验证仿真。在YK7250磨齿机上进行了修形斜齿轮的磨削试验,对蜗杆砂轮修整精度进行了检验。验证了蜗杆砂轮修整方法的正确性和可行性。     

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。     

蜗杆砂轮无差动磨齿的解析分析

上海机床厂生产的YA7232B型蜗杆砂轮磨齿机采用电子挂轮技术,磨削斜齿轮时采用无差动形式,具有一定持色。本文运用解析方法重点论述了这种无差动磨齿方案的构形原理、共轭的基本方程及误差传递等若干理论问题。文中指出磨削斜齿轮时齿面是由接触迹沿直母线方向铺展而成,并给出有关方程;同时研究了规则啮合与标准啮合对磨齿精度的影响;通过对误差传递系数的计算,可以指出蜗杆砂轮的轴系精度、机床几何精度、砂轮螺距误差及机床总传动链误差是影响磨齿精度的主要因素。文中主要结论得到了实验的良好验证。目前YA7232B型机床磨削直齿轮可稳定达到机械工业部部标准JB179-83渐开线圆柱齿轮精度”所规定的五级精度,30°以下的斜齿轮可稳定达到六级精度。     

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。     

基于虚拟中心距原理的鼓形蜗杆砂轮成形修整方法

为了在普通蜗杆砂轮磨齿机上磨削面齿轮，提出在普通蜗杆砂轮磨齿机上修整面齿轮磨削用鼓形蜗杆砂轮的方法。通过母线螺旋扫掠的方式将面齿轮插齿刀向蜗杆砂轮演变，给出面齿轮磨削用鼓形蜗杆砂轮的演变计算方法，建立鼓形蜗杆砂轮的型面方程；分析鼓形蜗杆砂轮型面特征和磨齿机修整机构的运动特性，提出基于虚拟中心距加工原理的鼓形蜗杆砂轮成形修整方法，将砂轮的偏心摆动作为修整冲程运动，通过四轴联动方式修整鼓形蜗杆砂轮螺旋面；最后采用VERICUT对所提修整方法进行仿真验证，表明采用该方法在普通蜗杆砂轮磨齿机上能够有效修整鼓形蜗杆砂轮。     

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。     

变厚齿轮的锥形蜗杆砂轮磨削方法

为实现变厚齿轮的精密高效磨削,提出锥形蜗杆砂轮连续展成磨削工艺。根据变厚齿轮的特性建立锥形蜗杆砂轮模型,分析锥形蜗杆砂轮磨削变厚齿轮的运动几何学原理;推导锥形蜗杆砂轮主要参数的计算公式,给出金刚滚轮单面修整方法,并运用解析计算法计算滚轮和砂轮接触线,从而求解锥形蜗杆砂轮齿面方程;基于软件MATLAB数字计算方法计算共轭齿面接触线,将其螺旋投影,获得啮合齿轮齿面端面廓形点坐标;通过与理论廓形对比得到量化的齿面廓形误差结果,分析结果验证了该磨削工艺的实际准确性,其对实现变厚齿轮的高效低成本精密磨削有重要意义。     

逼近磨齿技术(下)

3　逼近成形磨齿精度3. 1　逼近成形磨齿精度分析3. 1. 1评价成形磨齿精度的误差项目成形磨齿实况如图 12所示。先将工作台左移,由修整器 2修整砂轮,再将工作台右移至齿轮 1的磨削图 12　成形磨齿1 齿轮　2 修整器　3 分度头位置,砂轮径向进刀,工作台往复运动。磨完齿轮 1的一个槽后,由分度头 3分度,磨下一个齿槽。磨完齿轮一圈后砂轮再径向进刀,接着磨下一圈,直到将磨齿余量磨完,齿轮公法线长度磨到规定尺寸。评价成形磨齿精度的主要单项误差项目有:1)齿形误差Δff;2)齿向误差ΔFβ;3)齿距误差(包括基节偏差Δfpb、齿距偏差Δfpt、齿圈径…     

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。     

径向剃齿刀修形的优化设计

根据啮合原理推导径向剃齿刀齿面方程,计算其法向修形量,根据齿条展成渐开线齿面原理,建立砂轮磨削剃齿刀齿面模型,以剃齿刀齿面修形量误差平方和最小为优化目标,确定优化砂轮锥底角及安装压力角参数,磨削后的齿面修形两误差达到精度要求,为设计制造径向剃齿刀提供了依据。     

数控成形磨齿机床身导轨温升与齿面误差补偿

为减小大型数控成形磨齿机床身导轨的热误差、提升齿轮加工精度,研究了导轨温升与齿面加工误差之间的关系及误差补偿方法。以某大型数控成形磨齿机为分析对象,采用多元线性回归—最小二乘法原理,建立了床身导轨温升与砂轮位置偏差的数学补偿模型;结合成形磨削基本原理,建立了砂轮与齿面的接触线方程以及成形磨削斜齿轮的齿面修形模型,最终得到导轨温升与齿面误差的补偿模型,并进行了成形磨齿加工热误差补偿实验。结果表明,该误差模型补偿精度高、实用性强、可靠性好,能够提高齿面加工精度三级以上。所提出的误差补偿模型和方法对促进成形磨齿机加工精度的进一步提升具有重要的指导意义和参考价值。     

EMO MILAN 2009展出的磨齿机精品

近十年来．数控成形砂轮磨齿机和数控蜗杆砂轮磨齿机逐渐成为硬齿面齿轮精加工市场上竞争的主流机型。数控成形砂轮磨齿机因其万能性好,可磨削出不同的修正齿形,且磨齿精度不断提高,最高可达DIN2～3级,因而有可能逐步取代剃齿刀磨床;另外,数控成彤砂轮磨齿机的生产效率也在不断提高,已经成为数控蜗杆砂轮磨齿机的主要竞争产品。     

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。