修形斜齿轮成形磨削中的砂轮廓形优化方法和齿形误差分析

修形斜齿轮成形磨削时,砂轮和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齿形误差。为此,首先基于数值模拟法提出一种减小齿形误差的砂轮廓形优化方法;其次,对影响齿形误差的主要因素进行了分析并提出了齿形误差预测和补偿的方法;最后,给出了计算实例,计算结果表明该方法可有效降低修形斜齿轮成形磨削中的齿形误差。     

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.     

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。     

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.     

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。     

成形磨齿用定直径砂轮

成形磨削圆柱直齿齿轮时,不论砂轮直径大小,砂轮的廓形始终与齿轮的端面齿形相同。而成形磨削斜齿轮时,砂轮与齿面的接触线是一空间曲线,其廓形亦不是齿轮的端面齿形,且随砂轮直径的变化而变化,因此当砂轮因磨损和修整直径减小后,如不将其廓形作相应变化,被磨齿轮的端面齿形将发生畸变,产生较大的齿形误差。例如,对于m_n=10mm、Z=25、β=45°的斜齿轮,当砂轮直径由D=300mm变至D299.5mm时,端齿形线在其有效范围内最大法向误差可达5.6μm,而该齿轮的6级精度齿形公差为16μm(JB     

砂轮偏心对单侧成形磨齿齿形误差的影响分析

为提高成形法加工齿轮时单齿侧磨削方式的加工精度,提出砂轮安装偏心误差对齿形误差的敏感方向计算方法。基于螺旋面成形加工原理,求解出成形砂轮与齿面的接触线,推导出砂轮廓形和齿形反求的计算公式;根据渐开线齿形的基本性质,计算出砂轮偏心误差引起的加工后齿形法向误差,讨论了砂轮偏心敏感方向与不敏感方向对该误差的影响。通过VERICUT仿真加工对该计算方法进行了验证。研究结果有助于完善数控成形磨齿机床的设计。     

安装角偏差引起的成形磨齿齿形误差分析

成形磨削加工中砂轮与齿轮相对位置的偏差会引起齿形误差。在研究成形磨齿机加工原理的基础上,通过VERICUT加工仿真分析了砂轮安装角偏差对加工后齿形精度的影响。首先,根据齿轮啮合原理,对安装角偏差引起的齿形误差进行了理论计算;其次,基于VERICUT软件平台,设计了完整的砂轮修整和磨齿加工仿真流程,并建立了精确的模型,得到齿形误差的仿真结果;最后,通过仿真结果与理论计算的对比,验证了齿形误差分析的合理性。     

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MASTA的航空齿轮成形磨削工艺的模拟

利用MASTA齿轮制造模块对某航空飞机齿轮进行成形磨削工艺的仿真,仿真结果表明:齿轮磨削能获得高的加工精度和小的表面粗糙度值,经过磨削工艺后齿轮齿形误差大约在5 μm,齿轮齿向误差大约在12 μm,整体误差很小,精度等级高。     

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。     

双盘式渐开线磨削装置接触线误差分析

渐开线凸轮是靠模式齿轮磨床的精密元件,其自身的形状误差是影响被磨齿轮齿廓偏差的主要因素之一。在分析了渐开线凸轮磨削原理的基础上,对比单基圆盘式凸轮磨削技术,介绍了双基圆盘式凸轮磨削装置的结构及其工作过程,建立了装置砂轮磨削接触线位置偏差造成磨削误差的数学模型,并分析出其对磨削精度造成的影响,为渐开线凸轮加工误差补偿理论研究提供了必要的理论基础。     

大模数硬齿面滚剃刀齿形的近似造型方法

基于硬齿面滚剃刀齿形的制造方法 ,分别采用直线、圆弧、双曲线拟合法对滚剃刀法截面齿形进行了近似造型。近似造型误差计算结果表明 ,直线拟合法误差较大 ,但砂轮修整简单 ;圆弧拟合法误差最小 ,但砂轮修整稍难 ;双曲线拟合法误差很小且砂轮修整简单     

Studies on friction and wear properties of surface produced by ultrasonic vibration-assisted milling

The grinding of elliptical gears on a computer numerical control (CNC) gear grinder with conical wheel is studied according to the mesh theory of elliptical gears. Two machining methods form the machine structure and movement, namely a mobile grinding wheel type and a fixed grinding wheel type. Mathematical models of the movement relation for the elliptical gear grinding process are built up. Since the teeth of the elliptical gears are different from each other, their generating length is also different. Based on the analysis of generating and indexing movement, a universal generating length formula of each tooth is proposed. Basic machining parameters of each tooth, for these two types of machines, are computed using a practical example. The dynamic simulation of generating track is given. The research results show that the grinding of elliptical gears with a CNC conical wheel gear grinder is feasible.     

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。

     

加工齿轮滚刀齿形过程中如何提高齿形精度

针对阿基米德滚刀加工渐开线圆柱齿轮,用阿基米德造型的滚刀在刃磨滚刀齿形时,为了提高齿形精度,改变加工工艺和检测工艺,使用先进的"砂轮修正器"和"齿轮测量中心",缩短了设计和加工时间,提高了齿轮滚刀齿形磨制的效率,保证了滚刀加工渐开线圆柱齿轮齿形精度,使大于4模数的阿基米德滚刀齿形(A级﹑AA级)易于保证被加工渐开线圆柱齿轮的齿形精度。     

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。     

数控锥面砂轮磨齿机磨削椭圆齿轮

根据非圆齿轮的啮合原理,对数控锥面砂轮磨齿机磨削椭圆齿轮进行研究,提出两种不同的机床结构运动形式,即砂轮移动型和砂轮固定型,并建立椭圆齿轮磨齿加工运动关系数学模型。由于椭圆齿轮的各个轮齿不同,其所需的展成行程也不相等,通过对展成和分度运动的详细分析,推导磨削每个齿槽的展成行程通用计算公式。最后给出加工实例,对两种加工方式中每个齿槽的基本加工参数进行了计算,并进行展成过程动态仿真。研究结果表明,利用数控锥面砂轮磨齿机磨削椭圆齿轮是完全可行的。     

锥形摆线轮磨削加工方法研究

使锥形摆线轮齿廓曲面沿轴向产生线性变化是锥形摆线轮齿廓面加工的关键技术问题.为了获得较高的齿廓曲面加工精度,提出了在"指锥包络"切削的基础上,采用"圆弧砂轮"磨削的精加工方法.以锥形摆线轮的小端为基准,推导了锥形摆线轮在磨削过程中磨具的运动轨迹,并运用三维软件,对加工过程进行运动仿真,验证磨削加工的可行性.在理论推导和加工仿真的基础上,完成样机的试制.在ZC1066H三坐标测量机上,对采用"圆弧磨具"进行磨削的锥形摆线轮齿廓曲面进行加工精度检测,采用最小二乘法的数据处理方法,对锥形啮合副的齿距偏差、齿廓偏差等保证锥形摆线轮行星传动运动精度和平稳性的重要指标进行评定,测得磨削后的锥形摆线轮齿廓综合总偏差为0.08mm,齿距累积总偏差为0.0938,测量结果表明该磨削加工方法切实可行,且具有较高的精度.