铲磨砂轮修形中金刚石滚轮磨损规律及工艺优化方法研究

作     者：张玉荣 

作者单位：西安工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈晓东;郑潘妥

授予年度：2024年

学科分类：08[工学] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：金刚石滚轮修整 预测滚轮磨损 修整工艺参数 轨迹优化 

摘      要：铲磨是滚刀齿形加工的最后一道工序,砂轮廓形精度对滚刀齿形精度有着决定性影响。在实际加工中,由于滚轮的磨损会影响被修整的砂轮廓形精度,因此需要对金刚石滚轮磨损进行补偿。在修整过程中,修整速比,轴向进给速度,进给量等因素均会影响金刚石滚轮磨损程度,且滚轮磨损规律不明,无法有效自动补偿砂轮磨损,需要反复调整,严重影响了砂轮修整精度及效率,为此金刚石滚轮磨损所带的误差亟需解决。本课题以高效率、高质量精准修整砂轮廓形需求为导向,围绕金刚石滚轮磨损滚轮和修整工艺优化展开研究,旨在揭示金刚石滚轮磨损规律,实现砂轮修整工艺路径的自动补偿,提高砂轮修形精度及加工效率,为精准铲磨滚刀齿形提供保障,主要研究内容如下: 1)分析了金刚石滚轮的修整原理,推导了滚轮与砂轮之间的动态接触弧长公式,为建立金刚石滚轮磨损预测的数学模型提供了理论依据,对模型进行解析可获取修整后砂轮和滚轮的廓形、滚轮的预测磨损量。 2)搭建了金刚石滚轮修整实验平台和设计滚轮廓形测量方案,进行了金刚石滚轮修整砂轮的单因素实验研究,揭示了修整速比,轴向进给速度,进给量与金刚石滚轮磨损的影响规律。 3)进行了金刚石滚轮修整中滚轮磨损与修整速比,轴向进给速度,进给量的正交实验,获得了两组粗修和精修时能减小滚轮磨损的修整参数组合,为金刚石滚轮修整白刚玉砂轮的工艺参数选取提供了参考。 4)建立磨损金刚石滚轮修整砂轮的包络线方程,分析了金刚石滚轮磨损对砂轮廓形精度的影响,提出金刚石滚轮轨迹优化方法,补偿金刚石滚轮修整砂轮时由磨损造成的廓形误差。 研究结果表明:本文所建立的金刚石滚轮磨损预测模型误差在8.1%,证明该数学模型的正确性;使用金刚石滚轮修整砂轮时,随着修整进给量、轴向进给速度、修整速比的增大,金刚石滚轮磨损加速,其中修整速比对滚轮磨损的影响幅度最大;依靠滚轮磨损预测模型进行正交实验,得到了粗修和精修的两组最佳工艺参数组合,粗修的最佳参数为:修整速比为0.7,进给量0.08mm,轴向进给速度100mm/min;精修时为修整速比为0.7,进给量0.03mm,轴向进给速度90mm/min;金刚石滚轮廓形是影响砂轮廓形的重要因素,通过金刚石滚轮实际廓形来修整轨迹的优化方法可以有效提高砂轮廓形精度。