成形法加工大型齿轮的齿距误差分析及补偿

文章以成形法加工大型圆柱齿轮的齿距误差为研究对象,依据齿轮齿距精度评价方法,对数控回转台分度误差、刀具磨损误差和机床热变形误差对齿距误差的影响进行了讨论,分析了连续分度、距齿分度加工方式对齿距误差的影响规律。采用一种在齿轮精加工工序中跨齿分度加工方法以减小齿距误差,并通过实验进行了验证。研究表明,采用跨齿分度方法可有效降低因回转工作台分度分辨率、刀具磨损和机床热变形造成的齿距类误差,提高大型圆柱齿轮齿距类误差的加工精度。     

面齿轮车齿加工研究与试验验证

为了实现面齿轮的高精度、高效率加工,研究面齿轮的车齿加工技术。分析面齿轮车齿加工原理,建立刀具数学模型,根据车齿展成原理推导面齿轮的齿面及齿根过渡曲面方程。以配对渐开线圆柱齿轮共轭的面齿轮齿面作为基准齿面,构建车齿齿面的偏差齿面,分析不同刀具螺旋角、齿数和前角对车齿齿面的影响规律。使用YK2260MC数控车齿机床进行车齿加工,使用格里森650GMS齿轮检测中心,进行齿面误差检测。结果表明：左侧齿面和右侧齿面的误差最大分别为14.7、14.1 μm,验证了所提车齿加工数学模型的正确性,为提高面齿轮的加工精度和效率,进一步改进面齿轮车齿工艺提供了参考。     

强力剐齿主轴变形对加工精度的影响分析北大核心

针对力致主轴变形影响齿轮加工精度的问题,基于梁弯曲变形理论,建立主轴剐削变形模型,分析了主轴变形对中心距误差和轴交角误差的影响。基于齐次坐标变换理论和剐齿加工原理,建立剐齿加工的力致误差模型和齿轮法向齿廓误差模型,研究了中心距误差、轴交角误差和不同方向主轴变形对齿轮法向齿廓误差的影响情况。研究结果表明,主轴变形会导致轴交角误差和中心距误差,进而引起切削过程中齿轮左右齿面的欠切和过切。其中轴交角误差和中心距误差随背吃刀量和进给量的增大而增大,轴交角误差对背吃刀量变化更敏感,中心距误差对进给量变化更敏感。     

滚齿机分度挂轮引起齿向误差的实验研究

通过对滚切直齿、斜齿圆柱齿轮时，分度挂轮传动比不精确调整造成的齿向误差的理论分析和实验研究，推导出了齿向误差的计算公式，找出了影响齿向误差大小的因素。研究结果对提高齿轮加工精度有一定的指导作用。     

基于结构参数的齿轮滚削力计算和精度影响研究

通过分析圆柱齿轮的滚切加工过程,获得了每一个刀齿的切屑层状态;根据齿轮和刀具的结构参数,利用单位切削力的计算方法,推导出主切削力的计算公式,得到了切削过程的切削力的变化规律.通过建立滚刀的力学模型,对刀具进行了变形分析,并对变形影响齿轮展成加工精度的程度进行了研究;推导了刀齿发生径向误差和转角误差时被加工齿轮的实际包络方程和产生的齿轮法向误差计算公式;对滚齿机床设计、刀具的设计制造以及齿轮加工过程的进一步研究等方面具有一定的指导意义.     

汽车齿轮车削和滚齿复合机床研究

根据汽车行业对高精度齿轮的需求,通过自主创新的途径,重点攻克了车削和滚齿复合机床总体结构、机床数控系统、高速干式滚切工艺系统温度场控制、硬质合金高速干切滚刀等关键技术难题,研发一种汽车齿轮高精度高速车削和滚齿复合机床。机床采用基于运动控制卡的开放式数控系统,采用3种方法减少滚齿加工机床热误差变形,采用三合一组合齿轮加工刀具。将齿轮加工的全部工艺集成在一台机床内,能通过一次装夹完成车削、滚齿和去毛刺加工。由于节省了上下料时间,生产效益得到了很大的提高,实现了齿轮滚切高效、高精度、节能环保加工。     

滚齿机床振动对齿轮几何精度的影响

滚齿机床切削加工过程中,刀刃成排轮流从切入到切出,切削力由小逐渐变大,再逐渐变小,在工件和刀具之间产生周期性的激振力,使刀刃和工件加工表面产生相对位移,对加工齿轮的几何精度产生影响。研究机床结构振动与被加工齿轮精度的关系,建立滚刀和工件加工表面产生的相对位移对齿轮几何精度影响的理论模型,定量推导出了由此相对位移产生的齿廓误差;通过大量实验,对滚刀和工件加工表面产生相对位移对应的齿轮齿廓误差进行在线精密测量;使用此齿廓误差减法运算新方法,对两组实验数据进行对比分析。结果表明:提出的运算新方法能够准确地处理数据,实验数据很好地验证了建立的理论模型的正确性,误差小于2%。     

剃齿加工中径向剃齿刀齿面拓扑修形量计算及分析

剃齿加工中存在的主要问题是加工齿轮时被剃齿轮齿形在节圆附近会出现中凹现象,即产生齿形畸变。为分析剃齿过程中剃齿刀与被剃齿轮的几何关系,以便能表述剃齿刀的全齿面齿廓,通过标准渐开线齿面与法向修形曲面叠加的方式来表示剃齿刀的修形齿面,提出了径向剃齿刀拓扑齿面齿形的计算方法。首先,根据齿轮啮合原理设计并计算出径向剃齿刀的修形齿面方程;再次,通过反算法向修形曲面,计算出加工修形圆柱齿轮的径向剃齿刀齿面修形量;最后,通过算例对比分析剃齿刀齿数及安装轴交角、中心距误差对剃齿齿面修形量的影响,为设计制造同类径向剃齿刀提供了一定的理论依据。     

弧齿锥齿轮硬齿面刮削加工技术综述

为了降低弧齿锥齿轮传动噪声,改善齿轮副的啮合质量,修正轮齿热处理后产生的变形以提高齿轮的工作精度,硬齿面弧齿锥齿轮精加工技术是一广受行业关注的研究对象。根据弧齿锥齿轮切削加工近年来的研究成果,分析了硬齿面弧齿锥齿轮精加工方面已经取得的进展,对弧齿锥齿轮硬齿面精加工方法进行了综述,对我国弧齿锥齿轮硬齿面刮削加工中应注意的问题进行了阐述,结合运用刮削技术进行硬齿面加工的实例,对弧齿锥齿轮硬齿面刮削过程中加工工艺的制定、刮削余量的控制、机床的选定、基准的加工等方面进行了详细分析,并对今后刮削技术在刀具材料的优化、刀盘造型的设计、数控机床的应用等方面的研究进行了展望,展现了硬齿面刮削加工技术在弧齿锥齿轮精加工中应用的广阔前景,以便为后来的齿轮工作者进行弧齿锥齿轮硬齿面刮削技术的研究提供思路。     

机床变形速度对滚齿加工精度的影响

滚齿加工中，滚刀与工件的相对位置会产生偏差。本文对刀具相对工件在各个方向的位移偏差变化速度与加工齿轮精度间的关系进行了讨论。结果表明，滚刀与工件间的相对偏差变化速度的快慢不仅影响到齿轮加工精度，还影响到误差补偿方法的选取。研究结果对于改进机床设计、减小加工偏差、实现机床的偏差补偿有一定的理论和实际意义。     

高精度端面齿设计与精加工研究

端面齿(鼠牙盘)具有力矩性能高、自动定心、重复精度高等特点,广泛应用在高档数控机床刀塔、回转工作台等部件之中。传统设计时采用手册中提供的近似设计方法设计端面齿,然后利用近似齿形做成盘铣刀,加工精度受到铣刀和分度头精度的限制。推导端面齿齿形的精确计算公式,并对国产数控立式磨床进行改造,为端面齿精加工提供了可行的方法。     

5轴卧式加工中心回转工作台设计与应用

大型5轴卧式加工中心机床回转工作台是机床在加工过程中驱动工件回转的部件,回转精度及可靠性直接影响机床的整体性能。针对5轴机床在联动切削过程中B轴移动的特点,选用大型可调间隙蜗轮蜗杆进行传动,传动机构配置有减速机构以增加驱动力矩,回转机构通过大型轴向径向组合轴承支撑,通过高精度光栅尺进行位置反馈,得到快速进给5 r/min、定位精度为3″、重复定位精度为1.5″的高精度回转工作台。     

弧齿圆柱齿轮铣齿机的研制

在研究弧齿圆柱齿轮展成基本齿条及切齿方法的基础上,提出了弧齿圆柱齿轮切齿加工的双工位单面双铣加工方法。基于旋转刀盘加工原理,建立了弧齿圆柱齿轮齿面方程。基于双工位单面加工思想,设计了专用弧齿圆柱齿轮铣齿机,经过切齿加工验证,该机床具有加工效率高、可靠性高等优点。     

再制造双圆弧齿轮单齿切削机床设计

目前抽油机减速器双圆弧齿轮使用一段时间后会出现单个齿破损或多个齿间隔破损的情况,现有的修复方法效率低。针对这种情况,提出设计一种对修复后的再制造双圆弧齿轮进行再加工的切削机床,验证再制造双圆弧齿轮单齿加工的可行性。结合再制造双圆弧齿轮单齿展成加工理论,对单齿加工机床的刀具运动部件、齿向螺旋进给部件、齿形展成进给部件以及工件运动部件进行设计,最终得到满足加工要求的再制造双圆弧齿轮单齿切削机床。分析再制造双圆弧齿轮单齿加工的误差后,提出一种减小再制造双圆弧齿轮轴向齿距误差的方法。     

Identification and compensation of geometric errors of rotary axes on five-axis machine by on-machine measurement

The geometric errors of rotary axes are the fundamental errors of a five-axis machine tool. They directly affect the machining accuracy, and require periodical measurement, identification and compensation. In this paper, a precise calibration and compensation method for the geometric errors of rotary axes on a five-axis machine tool is proposed. The automated measurement is realized by using an on-the-machine touch-trigger technology and an artifact. A calibration algorithm is proposed to calibrate geometric errors of rotary axes based on the relative displacement of the measured reference point. The geometric errors are individually separated and the coupling effect of the geometric errors of two rotary axes can be avoided. The geometry error of the artifact as well as its setup error has little influence on geometric error calibration results. Then a geometric error compensation algorithm is developed by modifying the numeric control (NC) source file. All the geometric errors of the rotary errors are compensated to improve the machining accuracy. The algorithm can be conveniently integrated into the post process. At last, an experiment on a five-axis machine tool with table A-axis and head B-axis structure validates the feasibility of the proposed method.     

直齿圆锥齿轮摆辗成形有限元分析

以某型轿车差速器行星齿轮为例，对直齿圆锥齿轮摆辗成形过程进行了有限元研究，获得和分析了直齿圆锥齿轮在摆辗成形过程中的应力-应变情况、金属流动规律、摆辗力能曲线等，揭示了直齿圆锥齿轮摆辗变形机理。进行了摆辗工艺试验研究，生产出了高尺寸精度和高表面质量的试样，表明了直齿圆锥齿轮摆辗工艺的合理可行性和有限元分析结果的精确性。     

冷却液二次热源效应对磨齿机热特性的影响

为了提高大型磨齿机的热刚度,通过建立热-结构耦合有限元分析方法,研究了冷却液对其热特性的影响。研究结果表明:由于吸收磨削热的冷却液喷淋在前后床身的结合处、旋转工作台以及工件立柱的3个侧面,导致整机在长度和高度方向有较大的温度梯度,工件立柱和立柱均出现了"后仰"现象;随冷却液温度的增大,主轴端面和工作台中心的相对总变形呈现增大趋势,最大变形可达174.6μm。     

数控机床热变形误差补偿技术

热变形误差是影响机床加工精度的重要因素之一,通过实时热变形误差补偿可以提高数控机床加工精度.本文在分析产生机床热误差的原理的基础上, 探讨了热误差的测量方法,利用多元线性回归方法建立了机床热变形与温升之间的数学模型.应用数控系统的PLC补偿功能,对XH178加工中心加工过程中的热误差进行了实时补偿.实验结果表明误差补偿量达到80%以上.     

Thermal behavior of a machine tool equipped with linear motors

Development of a feed drive system with high speed and accuracy has been a major issue in the machine tool industry. Linear motors can be used as efficient tool to achieve the high speed and accuracy. However, a high speed feed drive system with linear motors, in turn, can generate heat problems. Also, frictional heat is produced at the ball or roller bearing of LM block when driven at high speed. It can affect the thermal deformation of the linear scale as well as that of the machine tool structure.In this paper, important heat sources and resulting thermal errors in a machine tool equipped with linear motors were investigated when it was operated at high speed. The thermal deformation characteristics were identified through measuring the thermal error caused from thermal deformation of the linear scale and the machine tool structure. The dominant thermal error components were identified from the thermal error analysis using finite element method. It was shown that the proposed analysis scheme is efficient in identifying the dominant thermal error components and its magnitudes such as the thermal expansion and movement of the linear scale, thermal deformation of the machine tool slide.     

螺旋锥齿轮摆辗工艺研究

螺旋锥齿轮形状复杂,齿线长而弯曲,不易通过常规方法加工.摆辗作为一种新的塑性成形螺旋锥齿轮的方法,克服了精密模锻成形力过大的困难.基于有限元的方法,本文对螺旋锥齿轮摆辗成形过程进行研究,分析了成形各阶段的变形与载荷特性;针对摆辗最后阶段飞边面积较大、载荷过大的特点,提出了摆辗摆头改进的方法,减少了飞边面积,从而使得成形力减少了1/3;通过铅试件成形验证了摆辗螺旋锥齿轮成形过程,说明了摆辗螺旋锥齿轮是可行的.