数控铣齿比能耗与工件粗糙度预测优化

根据铣齿机床能耗与工件表面粗糙度信息,提出一种结合多元非线性拟合和粒子群算法的预测优化方法,旨在为齿轮铣削提供优选工艺参数。基于数控铣齿机床动力结构建立能耗模型,进而提出铣齿切削比能的概念;开展正交和全析因试验对多工况铣齿机床的功率和表面粗糙度数据进行监测;通过多元非线性拟合函数建立机床切削比能和工件粗糙度的预测模型;将拟合目标函数组代入粒子群算法进行工艺参数的优化。试验结果表明,基于多元非线性拟合的预测模型拟合优度均超过了0.99,采用粒子群算法求解获得的8组解集考虑到了机床节能增效的客观需要。

车齿面齿轮残余应力加工参数优化

为了实现对车齿加工参数的合理控制,以20CrMnTi面齿轮为研究对象,以转速、进给速度、切削深度为主要加工参数设计正交试验。通过信噪比基本特性计算加工参数的变异系数,分析加工参数对面齿轮齿廓间残余应力的影响程度;利用熵权理论对面齿轮性能的客观需求进行修正,得到齿廓间残余应力的综合熵权;通过灰色理论与综合熵权计算齿廓残余应力的综合灰色关联度,建立2阶响应预测模型并进行方差分析,最终得到最优加工参数组合。结果表明,加工参数对面齿轮齿廓间残余应力的影响程度为:转速>切削深度>进给速度。齿廓间残余应力的综合熵权为:齿根残余应力权重W_(1)=0.3005,分度圆残余应力权重W_(2)=0.5002,齿顶残余应力权重W_(3)=0.1993。最优加工参数组合为:转速=340r/min,进给速度=17mm/min,切削深度=0.25mm。

非圆齿轮滚齿切削力波动特性及抑制研究

滚齿是非圆齿轮加工实现的重要方法,用于节曲线外凸直或斜齿非圆齿轮的高效高精制造,节曲线非圆特性导致滚切力呈现较大幅度波动,影响制造过程稳定性及加工精度,是非圆齿轮滚齿领域需要研究的重要课题。文章基于单位切削力计算原理及圆柱齿轮滚切力的研究成果,采用单次断续切削产生的未变形切屑体积表征滚切力波动态势,构建非圆齿轮滚切未变形切屑模型的获取方法。选取大偏心率卵形齿轮为研究对象,分析滚刀恒速不窜刀联动加工模型所产生的滚切力波动特性,得出该联动加工模型所对应峰值切削力的波动规律。提出一种滚刀恒速并附加窜刀的联动加工模型,该模型具有恒定弧长增量加工特性,对抑制整周滚切力波动具有重要意义,并开展不同滚切深度所对应滚切力波动规律研究,研究结果为非圆齿轮滚切方案的优化制定提供一定的理论依据。

双圆弧内齿轮车齿切削仿真及试验研究

针对目前双圆弧内齿轮加工难、精度差、效率低的问题,提出了一种采用车齿工艺加工双圆弧内齿轮的方法。根据车齿加工原理,梳理了刀具与工件的相对位置,建立了双圆弧内齿轮车齿加工数学模型;运用Vericut进行双圆弧齿形的成型仿真,验证了车齿加工内齿轮的可行性与准确性;利用Abaqus对车齿过程中的切削力进行仿真计算,获得了加工参数对切削力的影响规律;使用六轴数控机床完成了双圆弧内齿轮的车齿加工,螺旋线精度检测结果符合设计要求。上述研究结果拓展了双圆弧齿轮的加工工艺,提升了内齿轮加工精度和效率,为后期双圆弧内啮合及行星传动奠定了基础。

核电循环泵齿轮箱人字齿圈加工工艺优化及工装设计

人字齿圈作为核电循环泵齿轮箱关键构件,结构复杂,精度要求高,且要求在长时间重载运行条件下具有极高的可靠性和抗疲劳性能,传统加工方法难以保证稳定的品质。本文开展关键构件加工工艺优化研究,设计专用加工工装,配合加工精度保障技术,从而提高成品合格率,降低制造成本。

车齿工艺切削温度预测与工艺参数优化

车齿工艺具有加工效率高、适用齿轮类型广等优点,近年来受到越来越多的关注。车齿加工切削温度预测与工艺参数优化对提高刀具寿命、改善加工质量、降低残余应力等具有重要意义。首先,根据车齿工艺运动学原理,构建了车齿刀具和齿轮工件的实体模型,基于Deform有限元仿真获得单刀齿切削过程的前刀面温度云图;其次,针对切削速度、进给量和刀具与工件轴交角等工艺参数对前刀面最高温度的影响,采用响应曲面法建立了多元参数作用下的切削温度预测模型;最后,提出了以切削温度约束下加工效率最高为目标的工艺参数优化方法,并结合3组工艺参数优化实例,对比了最优参数下切削温度的预测值和仿真结果之间的误差,验证了所提出预测优化模型的有效性。结果表明,单参数下,轴交角对切削温度影响最大;多元参数下,切削速度-轴交角对切削温度影响最大;并且,优化后的预测值与仿真结果误差在合理范围内。研究结果为提高车齿工艺加工质量与刀具寿命等提供了方法支撑。

面齿轮车齿加工偏差分析及比例修正方法研究

基于车齿刀与面齿轮车齿加工的数理模型,将插齿加工作为理论齿面,建立了车齿加工的齿面偏差模型;采用增量方式,分析了车齿加工参数(偏置距、切深、轴交角、滚比)对齿面精度的影响规律,给出了面齿轮齿面偏差比例修正方法。车齿加工齿面偏差主要集中在4个顶点位置,齿面偏差对滚比修正最为敏感,对偏置距不敏感。采用3参数偏差敏感性矩阵,确定了齿面偏差与加工参数之间的比例关系。通过两次试切,实现了齿面偏差的修正,验证了比例修正方法的可行性。

小模数航空锥齿轮全工序法铣齿印痕模拟研究

针对小模数航空螺旋锥齿轮全工序铣齿技术应用展开研究,采用KIMOS软件对齿轮印痕进行仿真,调整齿轮印痕,生成调整卡,采用国产机床加工,并参照测量结果进行大轮反调。加工后,通过验证实现小模数航空齿轮的全工序铣齿,取代五刀法,保证齿轮加工精度的同时提高加工效率。

陶瓷基复合材料超声振动辅助加工技术研究现状

陶瓷基复合材料具有高硬度、高强度、高耐磨性和耐腐蚀性等一系列优点,在航空航天、特种防护等领域具有极大的应用前景,同时陶瓷基复合材料的高精度高效率加工依靠传统机械生产方式难以实现。超声振动辅助加工技术在陶瓷基复合材料的深小孔、薄壁和复杂型面加工等领域应用日益广泛,并形成了特有的行业体系,是精密、超精密制造领域发展的重要方向。针对近年来陶瓷基复合材料的超声振动辅助加工技术的发展状况,概述了陶瓷基复合材料和超声振动系统的研究现状,系统介绍了陶瓷基复合材料加工领域超声振动辅助磨削、钻削以及旋转超声加工和微细超声加工的应用和研究现状,并对超声振动辅助加工技术的应用趋势进行了总结和展望。

车齿成形齿面接触性能数值仿真与分析

车齿工艺具有材料去除率高、成形精度好等优点,且能实现内齿轮等特殊结构齿轮的高效加工,推进车齿工艺精加工可以有效提高生产率并降低成本。然而,由于车齿成形齿面存在进给刀痕,齿面接触性能尚未明晰。首先,根据车齿工艺运动学原理,构建了车齿成形非光滑齿面的齿轮实体模型;然后,基于有限元方法对非光滑齿面的接触应力进行了仿真计算,并与国际标准推荐的齿轮承载能力计算结果进行了对比验证;最后,分析了进给量以及螺旋线修形系数对齿轮接触应力的影响规律。结果表明,车齿成形齿面接触应力与进给量呈非线性正相关;而螺旋线修形对齿面接触应力极值影响较小,但对应力分布区域影响显著。

基于齿面接触线的双螺旋齿轮对称度误差测量与评定方法

两个不同旋向斜齿轮的V形顶点的对齐度偏差是双螺旋齿轮特有的几何参数,对双螺旋齿轮传动系统的振动、噪声和齿面载荷分配不均匀性有重要影响。为了更准确地表述双螺旋齿轮的制造精度及其传动性能,基于双螺旋齿轮的V形顶点特征,定义齿面接触线的双螺旋齿轮V形顶点,首次提出了双螺旋齿轮V形顶点对齐度偏差测量和评价方法(全齿接触线法),并通过实验验证了所提出测量方法的有效性和便捷性。测量结果表明,采用全齿接触线法评定双螺旋齿轮总对齐度偏差的结果为0.0082mm,满足设计要求。本文为全面准确评价双螺旋齿轮提供了新的测量与评定方法,对高精度双螺旋齿轮的设计制造具有重要的指导意义。

提升剃齿公法线CPK应用研究

传统剃齿机通过控制剃主轴与被加工工件的中心距来控制公法线尺寸的变化,导致在剃齿加工时,齿部公法线随着机床温度变化而变化,导致公法线的CPK值不达标,需通过100%的检验方式确保零件的合格。与现在的高精度加工方式、检测需求不相适应。通过增加位移传感器的控制以实现剃齿刀主轴与被加工工件中心距的稳定性,实现提升剃齿公法线CPK的目的。

基于滚齿修形补偿热畸变的工艺改进

针对太阳轮齿部磨削余量与表面硬度不均匀的问题,对齿部变化的数据进行分析,通过工艺试验,在滚齿时增加齿部修形,补偿热处理过程产生的畸变,从而提升产品质量,延长产品使用寿命。

齿轮与差速器连接螺栓失效分析及改进优化

某车用减速器连接输出齿轮与差速器的螺栓在运行时断裂,经分析失效原因为螺栓强度偏低、预紧传递扭矩安全系数较低等。通过采用高强度定制螺栓、提高预紧力、优化拧紧工艺等方法,实现了螺栓连接的安全可靠。

齿轮高效精密磨削加工及表面完整性控制技术研究进展

随着机械工业的不断发展,对齿轮的精度、效率和寿命要求越来越高,因此需要研究和开发高效精密的齿轮磨削加工技术。在此基础上,对齿轮磨削加工以及当下常用的精密磨削加工技术进行了研究,重点分析了硬齿轮加工技术、强力珩齿技术和齿轮多能场复合制造技术的应用,并进一步探讨了如何在齿轮磨削加工中做好齿轮表面的完整性控制,提出了相关建议和措施,以供参考。

成形磨削人字齿轮齿面扭曲消减设计方法

齿面扭曲是螺旋线修形人字齿轮成形磨削时产生的一种加工误差,为了消减齿面扭曲,提高磨削精度,基于逆向思维提出了一种齿轮反扭曲加工计算方法来消减齿面扭曲引起的加工误差。根据成形磨削人字齿轮空间啮合坐标系,求解标准齿轮齿面、齿面扭曲和齿面反扭曲多位置处的接触线,并通过计算齿面法曲率和螺旋线修形量,建立人字齿轮齿面反扭曲模型;联合蒙特卡洛法对修形前后人字齿轮进行接触线优化,通过有限元方法分析齿面反扭曲和齿面扭曲的传动误差、齿面接触应力;最后,比较了修形后齿面扭曲和齿面反扭曲的动态特性。结果表明,齿面反扭曲加工能够有效消减人字齿轮齿面加工原理性误差,提高人字齿轮磨削精度。

基于小波包算法的斜齿轮滚齿加工误差补偿

斜齿轮滚齿加工依靠2组电子齿轮箱对多轴同步控制,同步误差来源于滚刀B轴的旋转运动和工件C轴的联动误差以及滚刀沿Z轴的轴向运动和工件C轴的联动误差的线性叠加。复杂的运动关系和不平稳的加工状况,使得传统的斜齿轮加工误差补偿困难。采集C轴同步误差信号,利用小波包算法对其进行分解,研究不同频段尺度内子频带信号的幅值分布规律,进行误差特征辨识,重构斜齿轮加工同步误差。根据误差叠加原理,将重构后的同步误差解耦到参与联动的各伺服轴,修改NC代码,将误差量反向补偿到伺服轴。最后通过秦川YK3126数控滚齿机斜齿轮加工误差补偿实例,验证了补偿方法的有效性,提高了斜齿轮的加工精度。

涂层刀具高速铣削高硬度淬硬钢切削力研究

采用四种不同涂层硬质合金铣刀高速铣削四种不同硬度的淬硬钢材料,研究了刀具涂层成分、工件材料硬度以及切削工艺参数(切削速度、每齿进给量、轴向铣削深度和径向铣削深度)对切削力的影响。研究表明:随着切削速度的增大,淬硬钢P20和S136的切削合力影响较小,而对于淬硬钢SKD11和PM60,改变切削速度对切削合力影响显著。随着切削速度的增大,四种不同涂层刀具切削淬硬钢S136产生的切削合力先快速增大后缓慢减小,刀具切削力大小顺序一直保持为TiSiN>CrSiN>AlCrN>TiAlN,其中TiAlN涂层相对于其余三种刀具涂层在降低切削力、减少工件与刀具之间的相互摩擦具有优势。切削参数的变化对切削力的影响与淬硬钢工件硬度的变化存在相互影响,淬硬钢硬度低于HRC55时,切削工艺参数的变化对于切削力的变化影响不明显;而当淬硬钢硬度高于HRC60时,随着切削工艺参数的增大,切削力发生显著变化。

基于电子齿轮箱的内啮合强力珩齿同步误差补偿方法研究

电子齿轮箱作为一种特殊的多轴联动控制技术,是齿轮展成加工机床数控系统中的控制核心,其同步控制精度决定齿轮加工精度。内啮合强力珩齿作为一种重要的齿轮精密加工工艺,其展成加工精度很大程度上由电子齿轮箱的控制精度决定。文章结合强力珩齿加工的运动学模型,建立了内啮合强力珩齿的电子齿轮箱模型,将强力珩齿加工各运动轴跟踪误差的相对差值定义为同步误差,并将其映射到齿距偏差、齿廓偏差和螺旋线偏差上;提出一种基于电子齿轮箱的同步误差补偿控制方法,建立了同步补偿控制模型;在dSPACE半实物多轴运动仿真平台上,进行内啮合强力珩齿加工的运动控制实验。实验结果表明:所提出的基于电子齿轮箱的同步误差补偿方法可以有效降低内啮合强力珩齿的同步误差。

基于AMESim的大型磨齿机静压支承转台特性研究

为提升大型数控磨齿机的加工精度,研究了磨齿机静压支承转台的整体结构和工况以及分析了求解油膜厚度和输出流量的理论模型,初步得出了偏载对油膜厚度具有较大影响。为了进一步验证,在分析现有参数设计方法的基础上,利用AMESim软件建立系统模型,对不同工况和结构参数进行系统动态仿真分析。仿真结果表明:静压支承转台结构参数可以保证转台产生足够的承载力,流量脉动对油膜厚度变化率的影响不到0.4%,偏载对油膜厚度变化率的影响最大为13%,静态和动态仿真结果均与实际数据相符,性能测试结果满足磨床设计要求。