超聲珩齒加工機(jī)理及相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、齒輪產(chǎn)品是機(jī)械行業(yè)的關(guān)鍵基礎(chǔ)件，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行各業(yè)中起著舉足輕重的作用。因此，齒輪制造工藝是機(jī)械制造科學(xué)的重點(diǎn)研究方向。珩齒是齒輪精密加工方法之一，具有效率高、成本低、加工后齒面質(zhì)量好、齒面紋理好等優(yōu)點(diǎn)。但是，該加工方法還存在著諸如磨粒受力大，珩輪堵塞等弊端。而超聲輔助珩齒可以克服上述的弊端。通過(guò)對(duì)超聲珩齒機(jī)理的研究，可揭示超聲珩齒切削過(guò)程，提高加工質(zhì)量提供理論依據(jù)。
　　為此，本文通過(guò)建立空間輔助坐標(biāo)系和坐標(biāo)變換，推導(dǎo)了珩齒過(guò)程

2、中珩磨輪為斜齒輪、被珩齒輪為直齒輪情況下的齒面方程及法矢方程;并對(duì)該情況下的相對(duì)滑移速度和法向齒廓滑移速度就行了分析，為齒面劃痕軌跡提供了解釋。
　　對(duì)工件的瞬時(shí)接觸弧長(zhǎng)、磨粒的最大切削深度等進(jìn)行了推導(dǎo)，并且分析了它們對(duì)珩齒工藝效果造成的影響。研究表明:珩齒時(shí)應(yīng)采用大的珩削速度和小的進(jìn)給量，以達(dá)到提高加工質(zhì)量、增加珩輪壽命的目的。從單個(gè)磨粒及總磨粒數(shù)，平均切削斷面積和粗略計(jì)算三個(gè)角度解析了珩削力:適當(dāng)減小切削深度和增大珩削速度，珩

3、削速度方向分力就會(huì)較小。接觸點(diǎn)法向分力與動(dòng)力相關(guān)度不大，但其大小是切削速度方向分力的兩倍多，該分力與珩輪軸的撓度、工件的切削殘留量等剛性問(wèn)題及加工精度問(wèn)題有關(guān)。特別是當(dāng)珩輪表面鈍化及堵塞時(shí)，該力就會(huì)變得更大。軸向進(jìn)給分力與進(jìn)給量成比例，與前兩個(gè)分力相比是相當(dāng)小的。就單一磨粒來(lái)講，這個(gè)分力很大，但每個(gè)磨粒具有隨機(jī)分布的正負(fù)傾斜角，所以各個(gè)分力相互抵消，總的該力就相對(duì)較小。
　　闡述了超聲珩齒的基本原理并對(duì)磨粒在齒面上的劃痕進(jìn)行了分析

4、。建立了超聲珩齒的脈沖珩削力模型，通過(guò)該模型對(duì)超聲珩齒工藝參數(shù)的影響的分析找到了平均切削抗力降低、加工精度提高及表面粗糙度減小的原因。定性地總結(jié)了普通珩齒磨屑及超聲珩齒時(shí)磨屑形成的機(jī)理。珩齒時(shí)磨料相對(duì)于齒面是曲線運(yùn)動(dòng)，接觸點(diǎn)的擠壓、摩擦方向也會(huì)不斷的變化，這將有利于切削液進(jìn)入磨削加工區(qū)，并對(duì)該加工區(qū)進(jìn)行潤(rùn)滑從而降低珩磨力，減少了珩輪的磨損，進(jìn)而能夠增加珩齒磨削速度，提高材料去除率。
　　超聲珩齒時(shí)的振動(dòng)加劇了磨料對(duì)切屑的沖擊，使其

5、提前脫落下來(lái)，這樣可以加大磨削深度，提高材料去除率。磨粒的曲線振動(dòng)相當(dāng)于延長(zhǎng)了單位時(shí)間內(nèi)磨粒的工作行程相當(dāng)于提高了磨削速度，提高了材料去除率。
　　本文推導(dǎo)了圓錐型和復(fù)合型變幅器的頻率方程，并在Matlab中編程對(duì)變幅器中未知長(zhǎng)度進(jìn)行計(jì)算。然后在Solidworks2011和Pro/E5.0軟件中對(duì)兩種變幅器建立三維模型，并且應(yīng)用ANSYS對(duì)其進(jìn)行模態(tài)分析。結(jié)果表明:隨著齒輪孔徑比的增大，變幅器的諧振頻率逐漸減小。當(dāng)孔徑比達(dá)到0.

6、2及以上時(shí)，變幅器的振動(dòng)頻率明顯減小甚至振動(dòng)頻率不存在;同時(shí)相對(duì)偏差也在逐漸減小。這對(duì)齒輪工藝孔的選擇有一定的參考價(jià)值。
　　在Y4650珩齒機(jī)上完成了縱彎諧振珩齒與普通珩齒的實(shí)驗(yàn)，通過(guò)測(cè)量并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析可知:普通珩齒公法線長(zhǎng)度平均值變化量為0.019mm，而超聲珩齒的公法線長(zhǎng)度平均變化量為0.030mm;普通珩齒粗糙度值平均值變化量為0.135μm，而超聲珩齒的粗糙度值平均變化量為0.329μm;齒面宏觀照片顯示超聲珩齒明顯優(yōu)