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硬齿面齿轮珩磨加工质量研究及试验

梁园  
【摘要】:硬齿面齿轮具有减轻设备重量、小型化齿轮传动系统、提高机器承载能力和工作速度、降低传动噪音等优点,在机器人减速机、汽车变速箱、风电增速机等关键传动装置中广泛应用。珩齿作为一种硬齿面齿轮精加工的新工艺,不仅能够有效降低齿轮传动噪音,延长工作寿命,提高齿形齿向精度、工作表面质量,而且能够实现高效率、大加工余量切除。珩齿加工精度和表面粗糙度是制约硬齿面齿轮性能的关键因素。论文从珩削基础理论出发,研究珩磨轮齿面微观形貌,设计多磨微刃珩削硬齿面齿轮加工模型和试验,分析不同形貌磨粒动态加工特性和珩削工艺参数对珩齿加工精度和表面粗糙度的影响规律。研究结果如下:(1)了解珩削过程,对珩齿加工原理进行分析,建立数学模型。从珩磨轮刀具和工艺参数两方面进行分析,其中,珩磨轮对加工质量的影响主要表现在珩磨轮的修形以及微观磨粒几何,加工工艺参数对加工质量的影响表现在珩磨轮主轴转速、工件轴向进给速度、珩磨轮径向进给量以及轴交角等。(2)根据齿轮反切原理,通过对加工工件的修形来指导金刚石修整轮的钢制基体加工,在钢制基体齿面上电镀金刚石颗粒制成金刚石修整轮,由金刚石修整轮对珩磨轮进行修整,经修整过的珩磨轮加工出合格的工件。对磨粒几何尺寸、形貌、磨粒间隔以及有效磨粒数进行了研究,应用有限元软件,在其他因素不变情况下,得出不同珩削速度(磨粒磨刃切削角度)下的表面残余应力变化趋势。(3)设计球面对称试验,通过对试验数据进行非线性拟合,确定加工工艺参数(珩磨轮主轴转速、工件轴向进给速度以及珩磨轮径向进给量)与齿轮齿廓总偏差以及齿距累计总偏差的函数关系。随后以最小齿轮综合误差为优化目标,运用粒子群智能优化算法,确定工艺参数范围内的最佳工艺参数组合,并进行试验验证。同理,用相似的方法确定出最小齿面粗糙度的加工工艺参数(珩磨轮主轴转速、工件轴向进给速度以及轴交角)组合。


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