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基于数字法的成形砂轮廓形计算及包络面仿真

机械工程学报 2018年第1期54卷 205-213页

作者：何坤李国龙蒋林董鑫刘鹏祥重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400030 重庆机床(集团)有限责任公司重庆400055

成形磨齿过程中,砂轮的廓形精度直接影响到最终齿轮的加工精度。针对成形磨削时砂轮廓形精确计算的需求,提出了一种基于点矢量包络的数字法,用于砂轮廓形计算及包络面仿真。将齿轮的端截面廓形离散为一系列点矢量,利用点矢量完整地描述... 详细信息

成形磨齿过程中,砂轮的廓形精度直接影响到最终齿轮的加工精度。针对成形磨削时砂轮廓形精确计算的需求,提出了一种基于点矢量包络的数字法,用于砂轮廓形计算及包络面仿真。将齿轮的端截面廓形离散为一系列点矢量,利用点矢量完整地描述廓形离散点处的几何特征,将曲面的包络转换为点矢量沿齿面螺旋线的运动包络;通过坐标变换及旋转投影,将点矢量包络运动形成的空间点矢量族投影到选取的计算平面上形成点矢量族;建立点矢量逼近算法,求取计算平面上各点矢量族的包络点,所有的包络点通过拟合的方式构成砂轮廓形。利用点矢量在包络过程中的空间映射关系,确定砂轮廓形点对应的空间接触点,所有的接触点构成砂轮与齿轮的接触线;在确定的砂轮廓形及磨削路径前提下,采用点矢量包络法计算不同磨削位置处的接触线,利用所有的接触线完成对砂轮包络面的仿真,并提取包络面的端截面廓形进行误差显化和预测。最后以一种齿轮为例,完成了对成形砂轮廓形的计算和包络面的仿真,并通过标准齿轮磨削试验验证了点矢量包络方法的计算精度,通过齿向修形齿轮磨削实验验证了包络面仿真结果的准确性。

关键词：成形磨成形砂轮廓形计算包络面仿真

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非圆齿轮的成形砂轮展成磨削原理

农业机械学报 2007年第10期38卷 145-149页

作者：贺敬良李建刚王准吴序堂北京机械工业学院机械工程系哈尔滨工业大学深圳研究生院西安交通大学机械工程学院

提出了用成形砂轮展成磨削法磨削非圆齿轮的方法,并给出了利用该原理进行数控加工数据计算的方法。把成形砂轮看作插齿刀的一个刀齿,就可以利用非圆齿轮插齿加工过程中齿廓成形原理,推导出非圆齿轮齿廓的成形砂轮展成磨削方法,同时讨论... 详细信息

提出了用成形砂轮展成磨削法磨削非圆齿轮的方法,并给出了利用该原理进行数控加工数据计算的方法。把成形砂轮看作插齿刀的一个刀齿,就可以利用非圆齿轮插齿加工过程中齿廓成形原理,推导出非圆齿轮齿廓的成形砂轮展成磨削方法,同时讨论了按这一原理磨齿时需要的运动及数控机床结构。这种磨削原理不仅可以应用于节曲线外凸的非圆齿轮,而且可以应用于磨削带内凹节曲线的外非圆齿轮及内非圆齿轮。解决了非圆齿轮硬齿面无法精加工的难题,使非圆齿轮应用于精度要求高的场合成为可能。

关键词：非圆齿轮磨削成形砂轮展成法数控加工

基于切削加工性能的螺杆转子成形砂轮安装参数二次优化设计方法

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计算机集成制造系统 2023年第8期29卷 2696-2707页

作者：刘宗敏王吉睿李祖锋敖文刚唐倩邢镔重庆工商大学智能制造服务国际科技合作基地重庆400067 重庆工商大学机械工程学院重庆400067 重庆大学机械与运载工程学院重庆400044 重庆工业大数据创新中心有限公司重庆400707

传统的螺杆转子成形砂轮设计研究主要集中在成形砂轮廓形精度提升方面,成形砂轮的切削加工性能与成形砂轮安装参数之间的耦合关系没有得到足够的关注,导致设计出来的螺杆转子成形砂轮切削加工性能不高,从而致使螺杆转子的成形磨削表面... 详细信息

传统的螺杆转子成形砂轮设计研究主要集中在成形砂轮廓形精度提升方面,成形砂轮的切削加工性能与成形砂轮安装参数之间的耦合关系没有得到足够的关注,导致设计出来的螺杆转子成形砂轮切削加工性能不高,从而致使螺杆转子的成形磨削表面质量差、加工效率低。本文提出了一种新的基于切削加工性能的螺杆转子成形砂轮安装参数二次优化设计方法。首先,基于空间啮合原理设计螺杆转子成形砂轮安装参数优化设计程序,获得不干涉条件下的螺杆转子成形砂轮安装参数范围;其次,对不同安装参数下成形砂轮与螺杆型面的接触特性,以及不同安装参数条件下成形砂轮的轮廓特性、切削加工特性进行系统的分析和研究,获得了螺杆转子成形砂轮安装参数选择策略。以某型号三螺杆泵阳转子为例对该方法进行验证,结果表明,在保证加工质量的前提下,该方法可以显著降低螺杆转子精密磨削成本,具有较好的理论创新性与工程应用价值。

关键词：螺杆转子成形砂轮切削加工性能优化设计方法

成形砂轮磨齿工艺中磨削烧伤缺陷的研究与防止对策

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机械设计与制造 2007年第8期 98-99页

作者：鲍中美湖北汽车工业学院十堰442002

根据成形砂轮磨齿工艺的特点,说明磨削烧伤产生的原因,经过分析研究与实践,给出烧伤缺陷的防止对策。

关键词：成形砂轮磨齿烧伤缺陷防止对策

基于图像处理的成形砂轮激光切向整形系统算法与实现

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应用激光 2018年第3期38卷 454-460页

作者：彭檐波陈根余周聪王彦懿杨宏程王彬常明湖南大学激光研究所湖南长沙410082 湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室湖南长沙410082

为了获得激光整形的高精度青铜结合剂成形砂轮,采用高像素相机、双远心镜头、背光源、数控机床和光纤激光器为主要的硬件,分析了切向整形的过程和检测需求,采用磨削复映法的视觉检测方式,结合数字图像处理技术设计了标准轮廓建立、双模... 详细信息

为了获得激光整形的高精度青铜结合剂成形砂轮,采用高像素相机、双远心镜头、背光源、数控机床和光纤激光器为主要的硬件,分析了切向整形的过程和检测需求,采用磨削复映法的视觉检测方式,结合数字图像处理技术设计了标准轮廓建立、双模板匹配定位、修整补偿等关键算法;设计了防护机械结构,搭建了一套高精度成形砂轮轮廓检测激光切向整形系统。以V形槽整形试验为例,经过粗修整和补偿加工后V型槽的偏差值在17μm以下,并实现几何形状参数误差在5%以内。试验表明,该系统可以实现砂轮几何形状轮廓与尺寸的准确检测,通过补偿整形能够有效且快捷的获得高整形精度。

关键词：高精度激光切向整形成形砂轮图像处理

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加工铲齿铣刀成形砂轮的计算机辅助设计

机械制造 2002年第4期40卷 13-14页

作者：姚运萍陈惠贤黄建龙於时才甘肃工业大学兰州730050

在分析铲齿铣刀加工工艺及工件、铣刀、砂轮三者关系的基础上,介绍了在AutoCADR14环境下,利用内嵌的AutoLISP语言,二次开发的铲齿成形铣刀铲磨用的成形砂轮截形CAD系统。系统主要包括工作端面廓形输入模块、铣刀廓形生成模块、铲磨用成... 详细信息

在分析铲齿铣刀加工工艺及工件、铣刀、砂轮三者关系的基础上,介绍了在AutoCADR14环境下,利用内嵌的AutoLISP语言,二次开发的铲齿成形铣刀铲磨用的成形砂轮截形CAD系统。系统主要包括工作端面廓形输入模块、铣刀廓形生成模块、铲磨用成形砂轮截形生成模块、铲磨干涉检验模块及用于修整成形砂轮的NC指令生成模块等。

关键词：成形铣刀铲磨成形砂轮 CAD

金属基金刚石成形砂轮数控电火花修整技术的研究

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金属基金刚石成形砂轮数控电火花修整技术的研究

作者：李继贤哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

成形磨削具有加工效率高,工件一致性好,对操作人员的技能水平要求相对较低等特点,在曲面精加工中得到广泛应用。使用金属结合剂金刚石成形砂轮可实现复杂型面硬脆材料的精密、高效、量产化加工。成形砂轮的形状精度直接影响工件表面的... 详细信息

成形磨削具有加工效率高,工件一致性好,对操作人员的技能水平要求相对较低等特点,在曲面精加工中得到广泛应用。使用金属结合剂金刚石成形砂轮可实现复杂型面硬脆材料的精密、高效、量产化加工。成形砂轮的形状精度直接影响工件表面的加工质量。所以,研究金属结合剂金刚石成形砂轮的精密修整技术具有重要的应用价值。电火花修整具有修整精度高,操作方便,无修整力等优点,且整形与修锐同时进行,是修整金属基超硬磨料成形砂轮的理想方法。使用数控方法进行修整,可以实现任意廓形砂轮的精密整形。首先,为满足不同截面廓形金刚石成形砂轮修整的需要,设计了数控电火花修整装置的硬件系统,包括控制电路、键盘显示电路和驱动放大电路。其次,使用汇编语言编写了实现任意直线与圆弧组合廓形砂轮修整的数控程序,包括键盘扫描程序、曲线插补程序和步进电机驱动程序。最后,利用研制的数控电火花成形砂轮修整装置在平面磨床上修整铸铁结合剂金刚石砂轮,研究了不同修整参数对修整效率的影响。得到了高效修整铸铁结合剂金刚石砂轮的最佳参数,并使用修整后的圆弧成形砂轮对硬脆材料试件进行了切入磨削试验,通过测量工件表面圆弧槽的圆度误差间接考察电火花修整的成形精度,检测结果表明数控电火花修整具有较高的成形精度,可以满足对金刚石成形砂轮修整的要求。

关键词：成形砂轮数控修整电火花修整

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铸铁基成形砂轮修整及V槽模具加工试验研究

铸铁基成形砂轮修整及V槽模具加工试验研究

作者：肖清湖南大学

学位级别：硕士

光学玻璃模压加工是一种复制加工技术,具有低成本、高效率和高精度等优点。阵列结构光学玻璃元件的模压加工技术应用而生,模压加工所用模具质量对最终加工出的光学元件性能起着决定性的作用。本文以硬质合金V槽模具加工为对象,根据V槽... 详细信息

光学玻璃模压加工是一种复制加工技术,具有低成本、高效率和高精度等优点。阵列结构光学玻璃元件的模压加工技术应用而生,模压加工所用模具质量对最终加工出的光学元件性能起着决定性的作用。本文以硬质合金V槽模具加工为对象,根据V槽模具的材料特性和结构特点,确定电火花加工与磨削加工相结合的加工工艺路线。主要开展了如下研究工作:(1)首先,设计了用于V槽模具精加工的铸铁基金刚石成形砂轮。根据铸铁基成形砂轮自身的特性,确定采用电火花修整方式对铸铁基成形砂轮进行修整。设计了电火花修整电极,搭建了电火花试验平台,并采用磨削石墨块的方式检测砂轮轮廓的修整效果。检测铸铁基金刚石成形砂轮电火花修整后的回转精度、砂轮尖端圆弧半径、轮廓角度和砂轮表面形貌。(2)采用电火花加工的方式对硬质合金V槽模具开展粗加工试验。设计了电火花加工用工具电极和加工试验方案。试验分析了用同一工具电极连续加工时的电极相对损耗率、V槽模具表面质量和模具轮廓角度变化规律。(3)采用修整后的铸铁基金刚石成形砂轮进行V槽模具精加工试验。设计精加工专用夹具和磨削加工试验方案,并对磨削加工试验过程中磨削工艺参数对磨削力、工件表面形貌以及砂轮磨损变化规律进行分析。

关键词：铸铁基成形砂轮电火花硬质合金磨削力表面形貌

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超高频感应钎焊单层超硬磨料成形砂轮研制

超高频感应钎焊单层超硬磨料成形砂轮研制

作者：童欣南京航空航天大学

学位级别：硕士

单层钎焊超硬磨料砂轮具有磨粒把持强度高、砂轮寿命长以及磨削效率高等优势,在高效磨削中体现出较好的效果,是未来高速高效磨削的重要工具。然而,由于高温钎焊的热过程影响,钎焊超硬磨料砂轮基体的变形严重问题是限制该类砂轮制造技术... 详细信息

单层钎焊超硬磨料砂轮具有磨粒把持强度高、砂轮寿命长以及磨削效率高等优势,在高效磨削中体现出较好的效果,是未来高速高效磨削的重要工具。然而,由于高温钎焊的热过程影响,钎焊超硬磨料砂轮基体的变形严重问题是限制该类砂轮制造技术进一步发展的关键问题。目前,通过采用局部超高频感应加热方法,已可有效改善形面简单的平行砂轮常用的整体加热方法所存在的基体热变形问题,满足了精密磨削需求。但是,该方法还不能应用于工作形面较复杂的成形砂轮制造,还未解决成形砂轮感应加热时存在的形面温度分布不均匀问题,从而限制了钎焊超硬磨料成型砂轮制造质量的提高。针对成形砂轮超高频感应加热时存在的形面温度分布不均匀问题,本文提出将复杂形面简化为其构成要素(凹、凸特征成形面)进行研究,分析不同感应器结构对特征成形面温度分布的影响规律,进而优化设计燕尾槽型成形砂轮钎焊用感应器结构,以实现成形面温度的均匀分布。本文完成的主要研究工作如下:1、将成形砂轮工作曲面简化为凹、凸两类特征成形面进行研究,借助有限元仿真软件,重点分析了不同线圈夹角和导磁体磁轭尺寸对凹面特征成形面温度分布的影响,以及不同线圈结构和线圈夹角对凸面特征成形面温度分布的影响,在提高凹面加热效率的同时降低了凸面加热效率,为燕尾槽型成形砂轮超高频感应钎焊用感应器结构的优化设计提供了数据基础。2、基于以上对特征成形面温度场的研究,重点分析了导磁体长度对成形面温度分布的影响规律,对燕尾槽型成形砂轮钎焊用感应器结构进行了优化设计。采用结构优化的感应器结合超高频连续感应钎焊工艺研制了单层钎焊CBN成形砂轮,并对焊后砂轮表面形貌以及热变形情况进行评价。结果表明,焊后砂轮表面磨粒仍为有序排布,形面各处钎料分布均匀,无钎料堆积和氧化现象;焊后砂轮基体变形量在13μm以内,可以达到未经历加热过程的电镀CBN砂轮的同等精度。3、采用研制的单层钎焊CBN成形砂轮高效成形磨削TC4钛合金试件,分别从磨削力、磨削温度、试件加工表面尺寸精度和轮廓精度、试件加工表面完整性以及砂轮磨损情况综合评价钎焊砂轮的磨削性能。结果表明,不同磨削用量条件下,磨削力比和磨削温度低,砂轮锋利度高;钛合金试件加工表面尺寸和轮廓精度均满足设计要求;砂轮主要磨损形式为磨耗磨损,未出现磨粒整体破碎或整颗剥落现象,砂轮可以长期保持稳定和优异的磨削性能。

关键词：成形砂轮温度分布超高频感应钎焊成形磨削