垂直主轴式齿轮滚磨光整加工方法的研究

通过离散元软件EDEM进行模拟加工及实验验证,对垂直主轴式滚磨光整加工齿轮的齿面加工效果及效率进行了研究,结果表明:齿轮偏角和滚筒转速等工艺参数会影响齿面的加工质量和效率。引入齿轮偏角能够增大加工作用力,提高对齿面的强化作用,尤其改善了现有旋流式齿轮滚磨光整加工方法对齿根加工效果不佳的缺陷,但同时齿轮偏角过大会影响到齿根的加工质量;滚筒转速越大,加工作用力越强且磨块流速更大,加工能力也越强,加工效率也越高。实验表明,采用垂直主轴式滚磨光整加工齿面加工均匀,相比于旋流式加工方法,其加工效果和加工效率都有大幅提升。     

航空发动机盘类零件滚磨光整加工的模拟

为探寻航空发动机盘类零件滚磨光整加工一致性的最优方案,进一步提升滚磨光整加工技术在航空发动机盘类零件表面光整加工中应用的有效性,基于离散元法对航空发动机盘类零件分别进行振动式、回转式和离心式三种滚磨光整加工方案的模拟分析。对比典型区域工件和磨块颗粒的速度、磨块颗粒与工件的接触力,并通过"Hertz-Mindlin withArchard Wear"模型对盘类零件的磨损情况进行计算对比。通过模拟分析得出,同一种方案中不同区域处工件及磨块颗粒的速度、磨块颗粒对工件的接触力均不相同,与各区域所处于磨块颗粒介质流场中的空间位置有关;不同方案中盘类零件的磨损情况均不相同,与不同方案的加工原理、工艺参数有关;一定条件下,振动式滚磨光整加工较回转式和离心式滚磨光整加工,一致性明显较好。该模拟分析方法可对航空发动机盘类零件加工方案的选择、工艺过程的控制和优化提供参考依据,最终提高加工效率。     

主轴摆动复合滚磨光整加工齿轮理论分析及实验研究

提出了一种主轴摆动复合滚磨光整加工齿轮的新方法。建立切削速度与切削角的计算模型,利用Matlab软件分析各参数对切削速度和切削角的影响,理论验证了主轴摆动复合滚磨光整加工的可行性。开发了参数可调的实验装置,加工实验表明,齿面表面粗糙度Ra从0. 8μm左右降到0. 3μm左右,表面刀痕去除且表面纹理一致。结果表明,该方法能够有效地提高齿轮的表面质量,使得齿轮获得均匀性表面。     

离心式滚磨光整加工倒圆工艺的实验研究

研究了离心式滚磨光整加工中不同加工参数对倒圆半径的影响。选用45钢作为实验对象,利用组合试件的方法,测得试件单一棱边的金属去除量和倒圆半径。通过正交实验以及数据分析,研究了滚筒转速、磨块直径、加工时间三种加工参数及其交互作用对倒圆半径的影响。在不同加工参数下,试件棱边的金属去除量和倒圆半径有明显差异。最大金属去除量5mg,最大倒圆半径300μm;最小金属量0.5mg,最小倒圆半径85μm。结果表明滚筒转速、磨块直径对倒圆半径的影响显著,而加工时间和各因素间交互作用都不显著。实验证明,离心式滚磨光整加工适合倒小圆角。     

磨料性质对柴油机滚磨光整加工影响的研究

介绍了滚磨光整加工,并就磨料性质对柴油机滚磨光整加工的影响进行了研究。应用滚磨光整技术对柴油机凸轮轴进行加工,通过试验分析了磨料各种性质对滚磨光整加工效果的影响,所做研究可以促进滚磨光整加工的发展。     

离心式滚磨加工技术及实用工艺选择

本文介绍了离心式滚磨光整加工技术。通过与回转式滚磨的对比分析，从加工原理上论述了设备主要参数的选择原则及设备设计时应考虑的问题。从实际应用角度，详细介绍了工艺方案，工艺用料及工艺参数的选择。     

主轴式滚磨光整加工接触力修正系数研究

高端装备关重件多采用主轴式滚磨光整加工提高零件表面完整性,传统的用反复实验摸索滚磨光整工艺的办法存在工件提供难或数量少的实际问题。基于EDEM仿真主轴式滚磨光整加工可以为工艺制定提供有效的帮助,但模拟仿真与实际工况的差异性尚未可知。将滚抛磨块尺寸、滚筒转速以及加工位置作为影响接触力大小的评价指标,考虑仿真模拟与实验验证的可比性,设计构建了与仿真模拟完全相同的实验装置和工艺参数环境,选用Hertz-Mindlin无滑移接触模型进行模拟仿真,探究模拟仿真与实验测试得到的工件与滚抛磨块之间的法向接触力的规律性。通过量化接触对象球径比、加工位置以及滚筒转速对于接触力的影响,推导出接触力相关修正系数的表达式,进而建立包含接触对象球径比和速位影响系数的滚抛磨块与工件之间的接触力计算公式,并验证了不同径向位置处接触力计算公式的适用性。结果表明:球径比系数在(2.6664～2.9601)之间,其值与滚抛磨块尺寸成负相关关系;速位修正系数在(0.9519～1.9097)之间;采用修正后接触力表达式进行分析计算,计算结果与实验测试结果相对误差值在(0.08～18.91)%之间,该方法可以为滚磨光整加工实际工艺磨块与工件之间接触力提供可信的计算方法。     

套圈整体抛磨的EDEM-ADAMS耦合数值模拟和试验

针对航空发动机主轴轴承套圈各表面需多次加工且加工均匀性较差的问题，提出了一种浮动装夹、摩擦驱动、水平限位的整体抛磨方法。利用EDEM与ADAMS耦合仿真，分析不同介质装入量和容器转速下介质作用于套圈各表面的法向力，引入法向力分布离散系数评价套圈各表面法向力分布均匀性。仿真结果表明：当介质装入量小于60%时，套圈各表面法向力离散系数均较大；当介质装入量为70%～80%,容器转速高于32 r/min时，套圈各表面法向力离散系数较小。搭建试验平台进行套圈抛磨加工试验，根据仿真结果选取装入量为80%,转速为60 r/min,试验结果表明：套圈各表面粗糙度值均降低且差异减小，证明了该抛磨方法可实现套圈的整体抛磨。     

垂直交叉主轴式滚磨光整加工方案的理论分析

为了改善主轴式滚磨光整加工对大中型盘类零件的加工效果,提出垂直交叉主轴式滚磨光整加工工艺并进行了理论分析。通过详述该工艺的加工原理,建立数学模型,推导出盘类工件上任意一点的切削速度、切削角公式,并采用MATLAB软件和控制变量法分析工件在垂直交叉主轴式滚磨光整加工工艺下转动时切削速度和切削角的变化规律。结果表明,工件上任意一点切削速度随着滚筒转速、工件转速、滚筒回转轴线到工件中心距离的增大而增大,而切削角的变化主要受两个摆角的摆动幅度和摆动频率的影响,且外圆表面切削角的峰值随着两个摆动幅度的增大而增大。     

表面滚磨光整加工的机理分析与实践

通过对四种滚磨光整加工方法的分析比较,研究滚磨中工件和磨块间产生的碰撞、滚压、滑擦和刻划等物理现象,探讨其加工机理,分析影响加工效果的因素,并以实验数据阐明了离心式和主轴回转式滚磨是提高零件表面质量的理想工艺。