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。     

基于VERICUT的四圆弧齿轮成形磨削加工仿真

根据成形法磨削加工原理,应用VERICUT软件对四圆弧齿廓齿轮进行数控仿真加工。首先根据数控成形磨齿机建立机床模型、毛坯模型,并依据四圆弧齿廓齿轮成形磨削砂轮截形建立砂轮模型,再参照机床结构和成形磨削运动编写仿真数控程序,最后在VERICUT软件平台进行四圆弧齿轮的数控仿真加工并对仿真结果进行分析。分析结论表明,仿真加工能够满足设计精度要求,且数控程序是正确的。     

基于VERICUT的双圆弧齿廓弧齿锥齿轮成形磨削仿真

通过VERICUT加工仿真验证了数控成形磨削法加工双圆弧齿廓弧齿锥齿轮的可行性。研究了数控成形法加工锥齿轮的刀具轨迹和圆弧齿廓弧齿锥齿轮的齿面方程,通过砂轮磨削面和齿面的接触条件式求出成形砂轮轴向截形;然后,提出数控成形磨齿机联动轴数的选取准则,并在VERICUT中建立机床、成形砂轮和毛坯的模型;最后,对双圆弧齿廓弧齿锥齿轮进行加工仿真,证明了数控成形磨削法可用于加工该类齿轮,为数控成形磨削法在锥齿轮上的应用提供了技术支持。     

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。     

含误差面齿轮齿面方程的建立及误差敏感方向分析

结合多体系统理论和齿轮啮合原理,根据六轴五联动数控机床结构和实际磨削情况,建立了六轴五联动含误差的面齿轮磨削齿面方程。通过仿真分析砂轮主轴运动副对加工面齿轮齿面误差的敏感方向,结果表明,当进给轴B5相对于床身B1运动时对面齿轮的齿面加工影响较大,这为数控磨削面齿轮提高加工精度和齿面误差修正提供了理论预断依据。     

圆柱齿轮偏心对成形磨齿精度的影响及补偿

为分析齿轮偏心对磨齿精度的影响并通过数控系统对偏心进行补偿、有效提升磨齿精度,基于机床工作空间和工件空间的几何关系建立了磨削误差的几何模型,进一步按照齿轮标准《ISO1328—1:1995》详细分析了齿轮偏心对齿廓、齿向及齿距误差的影响,以及在几何偏心情况下齿轮参数变化对各项误差的敏感性。基于数控成形磨齿机磨削原理提出了径向补偿、切向及径向综合补偿两种补偿措施,分别对两种补偿结果进行了分析。通过国产SKMC3000/20数控成形磨齿机对安装偏心进行试验验证,结果表明该方法可有效补偿因齿轮偏心造成的磨齿误差,进一步提高成形磨齿精度。     

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。

     

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。     

基于成形磨削的大模数修形风电齿轮几何误差建模

因能够有效减小齿轮啮合过程中的冲击,改善载荷分布不均,减少振动和降低噪声,齿面修形技术在风电齿轮中被广泛应用。而成形磨削是风电齿轮加工的最后一道工序,其直接决定了齿面的最后精度。求解成形磨削的几何误差,对于规划成形磨削加工路径,提高齿面加工精度至关重要。为求解成形磨削几何误差,首先,建立了包含齿廓修形、螺旋线修形（包含鼓形修形和螺旋角修形）的齿面模型;然后,根据齿面参数、砂轮齿轮轴线公垂线长度以及交错角,求解了成形磨削的接触线,构建了成形磨削齿面;最后,利用理论齿面和成形磨削齿面,定义了成形磨削几何误差,构建了齿面成形磨削的几何误差模型;并给出了减小成形磨削几何误差的建议。     

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。     

EMO MILAN 2009磨齿技术与装备精品看台

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,数控成形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。     

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。     

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。     

偏心对摆线齿轮成形磨齿的影响及补偿

从理论上分析了偏心对摆线轮磨齿的影响,通过对偏心进行补偿,可有效提高摆线轮的磨齿精度.在磨床与工件的空间几何关系的基础上,建立磨削误差的几何模型,按照GB/T 10095.1—2008标准,分析了偏心对摆线轮齿距、螺旋线和齿廓误差的影响.基于数控摆线齿轮成形磨齿机磨削原理,提出了一种径向及切向综合补偿法.在国产YK7350B型数控摆线齿轮成形磨齿机上对摆线轮进行偏心安装磨削实验验证,结果表明,通过该补偿方法可有效提高摆线轮成形磨齿精度,降低齿面接刀痕.     

基于多轴附加运动优化的成形磨削修形齿面扭曲消减方法

针对齿向修形斜齿轮成形磨削时产生的齿面扭曲误差,提出一种基于多轴附加运动优化的齿面扭曲误差消减方法。基于五轴联动数控成形磨齿机建立成形砂轮与齿轮的空间啮合坐标系,求解理论修形齿面及实际修形齿面在多个位置处的接触线;定量分析了x,y,c轴附加运动对齿廓斜率偏差的影响规律,以多轴附加运动代替常规x轴附加运动进行齿向修形,并借助遗传算法对各个位置处的多轴附加运动量进行联合优化,使实际修形齿面接触线与理论修形齿面接触线匹配,从而提高修形齿面的理论磨削精度。通过仿真分析及磨削实验证明,该方法可以有效消减齿面扭曲误差,提高修形齿面的成形磨削精度。     

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。     

数控成形砂轮磨齿机床几何误差分析与函数补偿法

以QCYK7332A数控成形砂轮磨齿机为例,对机床误差进行了分析。应用多体系统理论以及齐次坐标变换建立了几何误差模型,得到了此模型下砂轮尖的6个自由度误差表达式,并在此基础上以机床B轴为例,说明了运动轴误差转化到磨具上,从而引起所加工齿轮的齿距、齿形、压力角等误差。为了减小误差,提出了函数补偿法,并以测量机床的X轴角度误差为例,说明机床误差预测以及实时误差补偿的过程,为提高数控成形砂轮磨齿机精度、减小机床的几何误差提供了理论依据。     

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。     

五轴数控成形磨齿机几何误差—齿面误差模型及关键误差识别

为了揭示成形磨齿机床几何误差与齿面误差间的定量映射规律,识别影响磨齿精度的关键几何误差,提出一种结合几何误差—齿面误差模型与Morris全局敏感性分析的关键误差识别方法。针对五轴数控成形磨齿机,首先运用齐次变换矩阵建立刀具空间误差模型,并基于共轭磨削原理构建几何误差—齿面误差模型;然后采用Morris全局敏感性分析法量化误差敏感性,识别出关键误差和敏感部件;最后通过关键误差修正仿真和补偿加工实验进行有效性检验。结果表明,该方法能够有效识别磨齿关键误差,而且优于基于刀具空间误差模型的现有识别方法,可为后续敏感部件的精度强化和关键误差精确补偿提供可靠的理论依据,并高效提升磨齿精度。     

多功能数控成形磨齿机总体设计

针对国内硬齿面齿轮的加工现状,研制了数控成形磨齿机.床身采用整体铸造结构,刚性好.机床采用动柱式结构和可转位的砂轮架,扩大了机床的工艺范围,实现了机床的"一机多能".机床上安装有成形砂轮修整装置,解决了成形砂轮在机修整问题.