摇台磨齿机与Free-form型数控磨齿机加工调整参数转换的运动分析法

基于保持加工过程中刀具与工件之间的相对运动和相对位置不变的原则,论述用Free—form型数控磨齿机等效替代刀倾型摇台磨齿机展成螺旋锥齿轮的方法。通过分析加工参考点处刀具与轮坯相对运动的高阶加速度,推导了显式表达的两类机床加工参数的转换公式。通过对一个实例的计算及两类机床所展成齿面的接触分析结果的比较,证明所提出的计算公式精确高效,能满足数控机床实时控制的要求。

摇台磨齿机与Free-form型数控磨齿机加工调整参数的转换方法

现有的Free-form型螺旋锥齿轮磨齿机的CNC系统不可能在加工齿面每一点时完全转换传统摇台螺旋锥齿轮磨齿机的展成运动,因为这满足不了实时性的要求,而且也无必要。因此作者提出了一种只在齿面参考点进行两次矢量旋转的简单的转化方法,并推导出了以显式表达Free-form型机床加工调整参数的精确计算公式。与其他方法相比,介绍的方法概念清晰,计算量小,更加简便而准确并可以满足数控系统实时插补的要求。

拓扑修形斜齿轮的数控成形磨齿加工

首先,设计齿廓、齿向修形曲线,经过3次B样条拟合为拓扑修形曲面,并与理论齿面叠加设计修形齿面;其次,根据成形磨削过程中砂轮与齿轮之间的运动关系,推导成形砂轮与齿面的接触条件方程,计算砂轮的廓形点,再通过3次B样条拟合得到精确的砂轮轴向廓形曲线;然后,建立成形砂轮磨削斜齿轮5轴联动Free-Form型数控磨齿机模型,根据砂轮位矢的等效转换,推导各轴运动关系;接着,建立基于数控机床各轴敏感性分析的齿面修正模型,用6阶多项式表示各轴的运动,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;最后,以齿面误差平方和最小为目标函数,通过粒子群优化方法,得到机床运动参数.结果表明,以齿廓修形齿面反算砂轮截形进行5轴数控成形磨齿加工,可有效降低磨削误差.

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。

自由曲面砂带磨削轨迹规划与误差控制分析

砂带磨削是提高自由曲面工件型面精度和表面质量的重要手段之一,针对目前自由曲面砂带磨削加工在效率和精度方面存在不足,基于砂带磨削加工的特性,提出了一种基于加工精度控制的自由曲面砂带磨削加工的轨迹规划方法。首先,对实现无曲率干涉的接触轮半径及满足加工允差的接触轮宽度进行了公式推导,结合轮与曲面上加工点主曲率关系,通过双倍体的遗传算法优选出满足自由曲面要求的加工允差,并获取无曲率干涉加工需求的接触轮尺寸参数。然后,基于加工点的主曲率方向实现加工轨迹的自适应宽行距规划,同时采用柔顺处理算法对其点导动规划过程中当曲面存在扭曲时的磨头潜在的大幅往复摆动运动进行了柔顺处理,获得了行距稳定且满足加工时接触轮在磨削点处始终与自由曲面达到最佳贴合效果的磨削轨迹。最后,应用该方法对某航空发动机叶片型面进行轨迹规划,并在数控砂带磨床上进行了加工验证。结果表明:规划的磨削加工轨迹能够使得叶片轮廓截面精度较好地满足加工要求,提高了叶片型面的表面质量和精度,证实了该方法的有效性和实用性。本文提出的轨迹规划方法可科学合理地控制曲面预期加工允差,解决了在自由曲面砂带磨削过程中因接触轮尺寸参数选择不当而引起的局部干涉的计算难题,能够有效提高砂带磨削加工的效率和精度。

非正交航空弧齿锥齿轮磨削精度自适应加工参数驱动控制方法

非正交航空弧齿锥齿轮由于其高速重载服役特性,齿面磨削精度要求高,很难实现实际齿面与理论齿面的匹配。为了满足高效率高精度要求,本文提出了一种齿面精度自适应加工参数驱动控制方法。首先,基于先进的全工序法磨削仿真,进行加工参数驱动的齿面精确数学建模。然后,以磨削精度为控制目标,建立齿面误差测量、齿面设计,齿面误差反调集成的加工精度自适应控制模型。最后,通过齿面误差敏感性分析策略和改进Levenberg-Marquardt算法,实现预设目标齿面的自适应逼近,求解最终精确机床加工参数。本文提供的算例证明了该方法有效性。

冷冻装夹在不导磁薄片零件超精密磨削中的应用

一种不导磁弱刚性零件粗糙度要求较高,常规装夹方法无法满足要求。介绍一种无应力的装夹方法———冷冻装夹法。冷冻装夹法可解决机械加工中薄壁件、空腔件、异形件等精密机械零件的装夹难题,减少加工变形,提高该类型零件的精度、质量及加工效率。针对不导磁薄片零件磨削加工的装夹难题开展了深入的磨削工艺分析和实验研究。首先对各种装夹方式进行了分类对比,通过反复加工实践确定了合适的装夹方法,研究结果表明,冷冻装夹法是最合理的解决方案,实现了稳定的磨削加工效果,并小批量生产了1000件。生产实践证明,该装夹方法能有效解决不导磁薄片零件的磨削装夹问题,可为该类零件的批量磨削加工提供理论支持和参考。冷冻装夹法拓展了前述零件的精密加工工艺方法选择范围。

化学机械磨削技术发展历程及现状

化学机械磨削(Chemo-Mechanical Grinding,简称CMG)技术是超精密加工领域诞生的新技术,在IC领域作为CMP的替代工艺,具有清洁、节能、一站式、无损伤、更好的表面质量等优点,已经成功应用于集成电路领域单晶硅基片的超精密无损伤加工,以及光学材料如石英玻璃等的超精密无损伤加工。本文综述了CMG技术的发展历程,指出了CMG研究的机构团队,介绍了当前CMG技术的全面加工能力。