非圆齿轮的成形砂轮展成磨削原理
成型磨齿机工作原理
成型磨齿机工作原理成型磨齿机是一种用于制造高精度齿轮的专用机器。
这种机器的工作原理是将齿轮的齿形彻底成形后再进行磨削，以确保齿轮具有高精度和高质量。
下面就让我们来详细了解成型磨齿机的工作原理。
成型磨齿机的工作原理主要分为两个步骤：第一步是成形，第二步是磨削。
在成形的过程中，齿轮的齿形将在外围之间的成型刀和齿型模板之间进行成形。
在磨削的过程中，齿轮将被安装在磨削架上，通过精密的磨齿头来进行精密地磨削。
成型磨齿机在进行成形时，工作台会向上移动，同时成形刀会向下移动，并与齿轮的直齿或斜齿接触。
成形刀包含了齿轮齿形的正面剖面，以便于在齿轮上形成类似于齿形的形状。
齿轮通过磨削来达到其精度，切削功率取决于机器的结构和材料的硬度。
因此，成型磨齿机采用高质量的磨削头，安装在精度高的机器上，以确保齿轮具有高质量和高精度。
当成形完成后，磨削就开始了。
此时齿轮将被放置在磨削架上，磨削头将自动进行水平和垂直移动，并在齿轮表面的各个位置上进行磨削。
这个过程要求的精度非常高，一些高端的成型磨齿机甚至可以达到0.1微米的精度。
而一些开放型的成型磨齿机则可以在磨削的同时完成成形和磨削，虽然其精度不如高端的磨齿机，但它们的机器成本更低，操作更为简单。
总的来说，成型磨齿机是一个高度精密的机器，其工作原理非常简单易懂。
它被广泛用于各种行业，包括汽车、飞机、火车、军事和航天等领域。
虽然成型磨齿机的精度和成本较高，但它能够提供非常高的齿轮精度，这是其他机器无法达到的。
随着科技的不断进步和创新，成型磨齿机将不断发展和优化，以满足更高的精度和更复杂的加工要求。
齿轮的加工方法知道吗？
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差速器零部件总成
齿轮加工
齿轮齿形的加工，按加工原理可分为成形法和展成法两大类。
滚齿机及加工斜齿轮原理
1、展成法:又称滚切法，加工时切削工具与工件作相对展成运动，刀具(或砂轮)和工件的瞬心线相互作纯滚动，两者之间保持确定的速比关系，所获得加工表面就是刀刃在这种运动中的包络面。
齿轮加工中的滚齿、插齿、剃齿、珩齿和磨齿(不包括成形磨齿)等均属展成法加工。
2、成型法：关于从动齿轮，当传动比大于2.5时。
因为其齿形接近于直线，为了前进出产效率可以选用成型法加工。
成型法可以用以下三种办法加工从动齿轮：
a、齿轮节锥角大于450的粗切或传动比大于2．5的从动齿轮的精切。
用一般铣刀盘加工，齿形为直线形。
b、在专用机床上用圆拉刀盘加工。
称为拉齿。
齿形为直线形。
适用于传动比大于2．5的从动齿轮的精切。
c、在专用机床上用格外的圆拉刀盘加工，这种加工办法叫螺旋成型法，是成型法的一种格外方法。
螺旋成型法与一般拉齿的首要区别：拉齿时刀盘装置轴线垂直于被切齿轮面锥母线，刀盘除具有圆周方向的旋转运动外，还沿其自身轴向作往复运动，每个刀片经过齿槽的一同。
刀盘轴向往复一次．而使刀齿顶刃一直沿着被切齿轮齿根切削而得到渐缩齿。
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粉末冶金非圆齿轮的表面粗糙度与摩擦特性分析
粉末冶金非圆齿轮的表面粗糙度与摩擦特性分析粉末冶金是一种重要的金属制造工艺，在各类机械设备中广泛应用。
其中，非圆齿轮是粉末冶金件的重要应用之一。
非圆齿轮的表面粗糙度及其与摩擦特性之间的关系对于其性能与运行效率具有重要影响。
本文将以粉末冶金非圆齿轮为研究对象，分析表面粗糙度与摩擦特性之间的关系。
1. 粉末冶金非圆齿轮的制造工艺粉末冶金是一种将金属粉末通过成型、烧结等工艺制造成零件的方法。
对于非圆齿轮的制造，一般采用压制-烧结工艺。
首先，将金属粉末与有机增容剂充分混合，形成可压制的混合粉末。
然后，将混合粉末放入模具中，进行压制成型。
最后，将成型件放入炉中进行烧结，使粉末颗粒之间发生固相结合，形成固体零件。
2. 表面粗糙度对非圆齿轮性能的影响非圆齿轮的表面粗糙度是指其表面未经加工前后的粗糙程度。
表面粗糙度对非圆齿轮的性能有着直接的影响。
首先，表面粗糙度会影响非圆齿轮的传动效率。
当表面粗糙度较大时，摩擦系数增大，从而导致传动效率下降。
其次，表面粗糙度还会影响非圆齿轮的噪声和振动特性。
表面粗糙度越大，噪声和振动特性越差。
因此，通过控制粉末冶金非圆齿轮的表面粗糙度，可以提高其传动效率和实现低噪声、低振动运行。
3. 表面粗糙度的测量方法对于粉末冶金非圆齿轮的表面粗糙度的测量，常用的方法有激光干涉仪、电流比色方法和光学测微仪等。
其中，激光干涉仪是一种常用的非接触式表面粗糙度测量方法。
它利用激光产生的干涉条纹对表面进行测量，可以实现对表面粗糙度的高精度测量。
电流比色方法则是通过表面的电流传导性质来测量表面粗糙度。
光学测微仪则通过光学原理对表面进行测量，可以获得表面的形貌信息。
4. 表面粗糙度与摩擦特性之间的关系表面粗糙度与非圆齿轮的摩擦特性之间存在着紧密的关系。
一方面，表面粗糙度越大，接触面积也会增大，从而增加摩擦力。
另一方面，表面粗糙度也会导致较大的摩擦系数，表面间的摩擦副所承受的摩擦力也会增大。
因此，表面粗糙度对于非圆齿轮的摩擦特性有着直接的影响。
砂轮特性及磨削原理
砂轮一砂轮的特性参数及其选择砂轮是由磨料和结合剂经压坯、焙烧而制成的多孔体。
砂轮是由磨料、结合剂和气孔所组成。
它的特性是由磨料、粒度、结合剂、硬度和组织五个参数所决定。
1.磨料常用磨料可分为刚玉系、碳化物系和超硬磨料系三类。
2.粒度粒度是指磨料颗粒大小.磨料颗粒大小通常分为磨粒和微粉两大类。
3.结合剂把磨粒粘结在一起组成磨具的材料称为结合剂,它的性能决定了砂轮的强度、耐冲击性、耐腐蚀性和耐热性。
4.硬度砂轮硬度是指在磨削力作用下,磨粒从砂轮表面脱落的难易程度。
砂轮硬，表示磨粒较难脱落；砂轮软，磨粒容易脱落。
砂轮的硬度主要由结合剂的粘结强度决定，与磨粒本身的硬度无关。
5.组织砂轮的组织是表示磨粒、结合剂和气孔三者体积的比例关系。
根据磨粒在砂轮总体积中占有的百分数，将砂轮组织分为紧密、中等和疏松三大类。
砂轮特性,代号和适用范围二.砂轮外形及尺寸砂轮的形状根据被磨削表面的几何形状和尺寸选择，砂轮的外形及尺寸选择由磨床的规格决定。
在生产中通常将砂轮的形状尺寸和特性标注在砂轮端面上，其顺序依次为：形状、尺寸、磨料、粒度号、硬度、组织号、结合剂、线速度。
其中尺寸一般是指外径*厚度*内径。
三人造金刚石砂轮与立方氮化硼砂轮砂轮的修整一.砂轮磨损与失去磨削性能的形式1，磨粒的磨耗磨损在磨削过程中，在高温高压的作用下，磨粒发生塑性流动和化学反应。
然后，在强烈的机械摩擦作用下，被磨平变钝。
2，磨粒的破碎磨损磨粒在磨削过程中，瞬间升至高温，又在切削液的作用下骤冷。
这样经受多次反复速热骤冷，使磨粒表面形成很大热应力，从而使磨粒因热疲劳沿某个面破碎。
3，磨粒的脱粒磨损在磨削过程中，随着磨削温度的升高，结合剂强度相应下降。
当磨削力超过结合剂强度时，沿结合剂某断面破碎，使整个磨粒从砂轮上脱落不均匀，使砂轮轮廓失真。
4，砂轮表面的堵塞在磨削过程中，在高温高压的作用下使被磨削的材料粘附在磨粒上。
磨下的磨屑也会嵌入砂轮空隙中，砂轮表面的空隙被堵塞后，砂轮钝化而失去磨削能力。
非圆齿轮机构的工作原理、类型和应用
1 非圆齿轮机构的工作原理和类型
非圆齿轮机构是一种瞬时传动比按一定规律变化的齿轮机构。
根据齿廓啮合基本定律。
一对齿轮做变速传动比传动，其节点不是定点，因此，节线不是圆，而是两条非圆曲线。
理论上讲，对节线的形状并没有限制，常用的曲线有：椭圆、变态椭圆（卵线）以及对数螺线等。
2 非圆齿轮机构的应用
非圆齿轮机构的特点是传动比按一定规律变化，因此，常用于在要求从动件速度需要按一定变化的场合。
实例1 将非圆齿轮机构与曲柄滑块机构组合，用于卧式小型压力机，使压力机的空行程时间缩短，而工作时间增长。
这不仅将使机构具有急回作用，而且可使其工作行程时的速度比较均匀，从而改善机器的受力状况。
实例2 用于自动车床上的转位机构利用椭圆齿轮机构的从动轮带动转位槽轮，使槽轮在曲柄速度最高的时候运动，以缩短运动时间，增加停歇时间。
亦即缩短机床加工的辅助时间，而增加机床的工作时间。
在另外一些场合，也可使槽轮在曲柄速度最低的时候运动，以降低其加速度和振动。
实例3 图示为一种函数电位计，它利用非圆齿轮带动电刷回转，从而使电位计实现非线性函数。
(end)。
成形磨床磨削的原理和办法是什么
成形磨床磨削的原理和办法是什么
在磨床模具制作中，使用成形磨削的办法来精加工凸模、凹模及型腔模块和型心，是当时最常用的，也是最有用的一种加工办法。
零件通常在热处理后进行成形磨削加工，减小了因为热处理后零件变形对模具精度的影响。
成形磨削加工的特点是质量好、精度高、加工速度快。
①成形磨削的原理模具的成形零件如凸模刃口及型腔拼块的几许形状，通常由鬃毛砖圆弧与直线
或圆弧与圆弧等几许线形分解成若干直线、圆弧等简略的几许线形，然后分段进行磨削，使其连接成油滑，光整并契合图样的一种磨削加工办法。
/
②成形磨削的办法成形磨削的办法主要有两种。
一种是在平面磨床上选用修整后的成形砂轮或专用卡具进行成形磨削。
另一种办法是使用光学曲线磨床、坐标磨床、全能东西磨床等专用成形磨床磨削。
因为设备条件的约束，当前在中小型工厂大多仍使用一般平面磨床进行成形磨削。
齿轮加工机床工作原理
齿轮加工机床工作原理轮加工机床的种类繁多，构成各异，加工方法也各不相同，但就其加工原理来说，可分为成形法和范成法（展成法）两类。
（一）成形法加工齿轮成形法加工齿轮时，采用与被加工齿轮齿槽形状相同的成形刀具切削齿轮，即所用刀具的切削刃形状与被切削齿轮的齿槽形状相吻合。
例如，在铣床上使用具有渐开线齿形的盘形铣刀或指状铣刀铣削齿轮。
齿轮轮齿的表面是渐开线柱面。
由于形成母线（渐开线）的方法采用成形法，机床形成母线时不需要运动。
形成导线（直线）的方法是相切法。
因此机床需要两个成形运动：一个是铣刀的旋转B，一个是铣刀沿齿坯的轴向移动A。
铣完一个齿轮后，铣刀返回原位，齿坯作分度运动——转过360º/Z（Z 是被加工齿轮的齿数），然后再铣下一个齿槽，直至全部齿被铣削完毕。
采用成形法加工时，通常采用单齿廓成形刀具加工齿轮，其优点是机床较简单，可以利用通用机床加工；缺点是对于同一模数的齿轮，只要齿数不同，齿廓形状就不相同，需采用不同的成形刀具。
在实际生产中，为了减少成形刀具的数量，每一种模数通常只配有8把刀具，各自适应一定的齿数范围，因而加工出来的齿形是近似的，存在不同程度的齿形误差，加工精度较低；而且，每加工完一个齿槽后，工件需周期性地分度一次，生产率低。
因此，用单齿廓成形刀具加工齿轮的方法，通常多用于修配行业或单件小批生产且加工精度要求不高的齿轮。
用多齿廓成形刀具加工齿轮时，在一个工作循环中即可加工出全部齿槽。
例如，用齿轮拉刀或齿轮推刀加工内齿轮和外齿轮。
采用这种成形刀具，可得到较高的加工精度和生产率，但要求刀具有较高的制造精度且刀具结构复杂。
此外，每套刀具只能加工一种模数和齿数的齿轮，所以机床也必须是特殊结构的，因而加工成本较高，仅适用于大批量生产。
（二）范成法加工齿轮范成法（展成法）加工齿轮应用齿轮啮合的原理。
在切齿过程中，模拟齿轮副的啮合过程，把其中的一个齿轮特化为刀具，强制刀具和工件作严格的啮合运动，由刀具切削刃的位置连续变化范成出齿廓。
砂轮对工件的磨削加工原理
砂轮对工件的磨削加工原理砂轮磨削是一种常见的金属加工方法，广泛应用于制造业中。
它通过旋转的砂轮与工件之间的接触，利用砂轮上的磨料颗粒对工件表面进行精细磨削和修整，从而达到要求的尺寸和表面质量。
砂轮磨削的原理主要包括两个方面，即砂轮运动的原理和砂轮与工件之间的相互作用原理。
首先，砂轮的运动原理决定了砂轮上磨料颗粒与工件表面的相对运动方式。
通常，砂轮通过高速旋转的方式运动，旋转的速度可以根据磨削需要进行调整。
当砂轮接触工件表面时，旋转砂轮上的磨料颗粒会受到离心力和摩擦力的作用，以环形路径在工件表面切削和磨削，产生切屑并改变工件的形状。
其次，砂轮与工件之间的相互作用原理主要包括切削和磨削两个过程。
在切削过程中，砂轮上的磨料颗粒切削工件表面，从而去除工件上的材料。
切削过程中，砂轮的切削力主要由砂轮上的磨料颗粒与工件表面的材料之间的接触压力和切削力共同作用产生。
切削力的大小与砂轮切削区域与工件材料的物理特性有关，包括硬度、强度、韧性等因素。
在磨削过程中，砂轮的表面和工件表面之间产生摩擦，形成磨擦力。
磨擦力的作用下，工件上的表面材料与砂轮表面之间发生热变形、磨蚀和混合等作用。
磨擦力的大小与砂轮材料、磨料颗粒形状和尺寸、砂轮与工件表面的接触区域和表面质量要求有关。
除了上述的切削和磨削作用，砂轮磨削过程中还有其他因素对加工质量和效率产生影响。
其中之一是砂轮和工件的润滑和冷却。
为了减少磨削过程中的热变形和磨损，通常会加入润滑剂或冷却液，以提高加工质量和延长砂轮的使用寿命。
另一方面，砂轮磨削还受到机床结构、切削参数（如切削速度、进给量和切削深度）等因素的影响。
总之，砂轮磨削的原理是通过砂轮运动和砂轮与工件之间的相互作用，将切削和磨削的作用力传递给工件表面，从而对其进行精细磨削和修整。
加工过程中，需要对切削力、磨擦力、润滑和冷却等参数进行合理控制，以达到所需表面质量和尺寸精度的要求。
砂轮磨削技术的进一步发展将有助于提高加工效率和产品质量，满足日益增长的市场需求。
磨削原理及砂轮使用(精)
（3）形成切屑
当磨粒的切削厚度增加到某一临界值时，磨粒前面的金属产生明显的剪切滑 移形成切屑。
四、磨削温度 1．磨削温度 由于磨削时单位磨削力比车削时大得多，切除金属体积相同时，磨 削所消耗的能量远远大于车削所消耗的能量。这些能量在磨削中将迅速转变 为热能，磨粒磨削点温度高达1法控制。
9、不要持续使用未经修整且表面已钝化的砂轮。 10、严禁强制磨削致使机床马达明显减速或使工件发烫。 11、严禁将砂轮用于与其设计不符的其他操作，如侧面磨削等。 12、严禁对砂轮施加外力使其被强制停止转动。
13、在砂轮停止转动前，请先将磨削液关闭，以免造成砂轮失去平衡。 14、修整砂轮后，必须保证在金刚笔复位后才能进行加工。 15、主要防止扳手等异物混入工作区域
（1）滑擦阶段
磨粒刚开始与工件接触时，由于切削厚度非常小，磨粒只是在工件上滑擦， 砂轮和工件接触面上只有弹性变形和由摩擦产生的热量。
（2）Байду номын сангаас犁阶段
随着切削厚度逐渐加大，被磨工件表面开始产生塑性变形，磨粒逐渐切入 工件表层材料中。表层材料被挤向磨粒的前方和两侧，工件表面出现沟痕，沟 痕两侧产生隆起，如图2-45中N—N截形图所示。此阶段磨粒对工件的挤压摩擦 剧烈，产生的热量大大增加。
工件硬度较高时应选用较软的砂轮；工件硬度较低时，应选用较 硬 的砂轮；砂轮与工件接触面较大时，选用较软砂轮；磨薄壁件及导 热性差的工件时选用较软的砂轮；精磨和成形磨时，应选用较硬的砂 轮；砂轮粒度号大时，应选用较软的砂轮。
三、磨削过程
磨削时砂轮表面上有许多磨粒参与磨削工作，每个磨粒都 可以看做是一把微小的刀具。磨粒的形状很不规则，其尖点的 顶锥角大多为90°~120°。磨粒上刃尖的钝圆半径大约在几微 米至几十微米之间，磨粒磨损后值还将增大。由于磨粒以较大 的负前角和钝圆半径对工件进行切削，磨粒接触工件的初期不 会切下切屑，只有在磨粒的切削厚度增大到某一临界值后才开 始切下切屑。磨削过程中磨粒对工件的作用包括滑擦、耕犁和 形成切屑三个阶段.
非圆齿轮的成形砂轮展成磨削原理
槏ｄ犤槕
（ ４ ）
牜 牏
此时 ， 工件中心 爭 的坐标为 烄牨 ＝－牜 ｃ ｏ ｓ 犨 牏 牏 牏 烅 ＝牜 ｓ ｉ ｎ 犨 ＋牜 烆牪 牏 牏 牏 牋
（ ５ ）
图 １ 成形砂轮的截面形状 ． １ Ｓ Ｆ ｉ ｇ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎｏ ｆ ｔ ｈ ｅｆ ｏ ｒ ｍ ｗｈ ｅ ｅ ｌ
（ ）插齿刀 ａ （ ）成形砂轮 ｂ
＝（ －犤 ） ＋（ －犨 ） （ ８ ） 犗 犤 犨 牏 牏 ０ 牏 ０ 在实际生产中 ， 根据加工精度要求 ， 将非圆齿轮 节 曲 线 总 弧 长 等 分 为 爫 段， 就可以从起始位置开 始， 逐段计算出各段的工具转角 、 工件转角及工件中 可以通过 爫 组四轴点位坐标 心的坐标 。 也就是说 ， 来控 制 数 控机床 来 实 现 插 制 非 圆 齿 轮 ， 一组点位坐 标可表示为 爮 其中 牏 （ ， ， ， ） ， ＝０ ， １ ， …， 犼 犗 牨 牪 爫。 牏 牏 牏 牏 牏 非圆齿轮磨齿数据计算 按照前述的磨齿原理 ， 上面所说的 ４个运动 （ 工 刀具的 转角及工件中心沿 牨 件的 转 动 、 ， 牪方向 的平 移） 在磨齿时仍应该具备 。 此外 ， 还应考虑用同一个 砂 轮 磨削 工件上 不 同 齿 槽 的 问 题 ， 这个问题可以这 将插齿刀 刀 齿 和 对 应 的 工 件 齿 槽 分 别 按 照 样解决： 顺序 １ 图 ３中 非 圆 齿 轮 的 齿 数 牂 ， ２ ， …编号（ ＝６ ６ ， １ 插齿刀的齿数 牂 采用 刀齿对称线 对刀方 式 ＝１ ０ ） ， ， ０ 即 在 计 算 起 始 位 置， 令 刀 齿 １的 对 称 线 与 工 件 槽 １ 的 对 称线对齐 （ 此时 ， 它们 都位 于 牪轴 上 ） 这 样， 插 ， 个 刀 齿 对 称 轴 和 牪轴 的 夹 齿刀的转角 犼 牏就 是 第 １ 角， 如图 ３所示 。
齿轮展成加工的原理
齿轮展成加工的原理
1.齿轮形状设计：首先需要进行齿轮的形状设计。
根据加工要求，确定齿数、模数、压力角等参数，然后进行齿轮的计算和绘制。
在设计过程中，需要考虑齿轮的强度、精度等要求。
2.制作展成模板：根据齿轮的形状设计，制作展成模板。
展成模板通常由金属板材或塑料板材制成，具有齿数和模数对应的齿凹形状。
在制作过程中，需要精确控制展成模板的形状和尺寸。
3.齿轮展成：将制作好的展成模板放置在要加工的齿轮上，然后通过机械或液压装置施加力对展成模板进行压制。
在压制的过程中，展成模板的齿凹形状会被压印到齿轮上，使其逐渐形成齿轮的齿形。
4.调整和修整：展成后的齿轮需要进行调整和修整。
首先需要检查齿轮的齿数、齿形、间隙等参数是否满足要求，如有必要，可以进行微调。
然后对齿轮进行修整，消除可能出现的凸起、磨损等不良情况。
5.热处理：完成调整和修整后，对齿轮进行热处理。
通常采用淬火、回火等方式，提高齿轮的强度和硬度，使其适应于高负荷和高速度的工作环境。
6.表面处理：最后，对齿轮进行表面处理，以提高其耐磨性和耐腐蚀性。
常见的表面处理方式包括镀硬铬、氮化、喷涂涂料等。
总的来说，齿轮展成加工的原理是通过将展成模板的齿凹形状压印到齿轮上，使其逐渐形成所需的齿形。
通过调整、修整、热处理和表面处理等工艺，最终得到满足要求的齿轮产品。
齿轮展成加工具有生产效率高、成本低、加工精度高等优点，广泛应用于齿轮制造和机械传动领域。
粉末冶金非圆齿轮的磨损与润滑特性分析
粉末冶金非圆齿轮的磨损与润滑特性分析粉末冶金技术是近年来发展迅猛的一种金属制造技术，其所制备的零部件在工业领域得到广泛应用。
然而，在使用过程中，粉末冶金非圆齿轮常常面临磨损和润滑问题，对其进行深入的分析与研究，有助于提高其使用寿命和性能。
首先，我们来探讨非圆齿轮的磨损机理。
非圆齿轮由于齿形的特殊性，会引起齿面接触应力的不均匀分布，从而导致磨损的集中。
研究发现，非圆齿轮的磨损主要包括疲劳磨损、胶着磨损和磨粒磨损等多种形式。
在非圆齿轮的工作环境中，润滑剂的选择和作用也对其磨损性能有重要影响。
适当的润滑剂可以降低齿面接触应力和摩擦，减少磨损的发生。
目前常用的润滑剂包括润滑油和固体润滑材料。
润滑油具有良好的润滑性能和散热性能，可以有效降低接触表面的摩擦系数和摩擦温度。
而固体润滑材料则可以在高温和高接触压力下形成润滑膜，提供更好的润滑和保护。
针对非圆齿轮的磨损问题，研究者们提出了一系列的改进措施。
首先是优化齿形设计，通过合理的齿形参数选择，可以改善齿面接触应力的分布，减少磨损的集中。
其次是提高材料的硬度和强度，以增加齿轮的抗磨能力。
同时，通过表面处理技术，如渗碳、氮化等，可以形成一层硬度较高的表面层，提高抗磨性和抗疲劳性能。
对于非圆齿轮的润滑问题，除了润滑剂的选择外，还可以考虑改善齿面的润滑状态。
例如，在非圆齿轮的使用过程中，可以通过加装油孔、调整润滑油的供给方式，增加润滑油的循环和供应速度，保证齿面形成良好的润滑膜。
此外，还可以采用添加剂等手段，改善润滑剂的润滑性能和防护性能。
最后，非圆齿轮的研究还应关注实际工作环境中的工况因素。
比如，不同负载、转速和环境温度等条件下，非圆齿轮的磨损和润滑特性可能会有所不同。
因此，进行全面的工程实验和理论研究，结合实际应用环境，可以更好地分析非圆齿轮的磨损和润滑特性。
综上所述，粉末冶金非圆齿轮的磨损与润滑特性是一个复杂而重要的问题。
通过深入的研究和实践，我们可以不断改进设计和制造工艺，提高非圆齿轮的使用寿命和性能。
成形磨削的概念
成形磨削的概念成形磨削是一种精密磨削加工方法，通过使用特殊形状的砂轮将工件的外形加工成所需形状和尺寸的技术。
它广泛应用于精密磨削领域，如航空航天、汽车制造、模具制造、工具制造等。
成形磨削相比传统的磨削方法具有许多优势。
首先，其砂轮可以根据需要制作成各种形状，如平面、圆柱、球形、齿轮等，因此可以实现各种复杂外形的加工。
这使得成形磨削成为高精度、高效率的加工方法，尤其适用于要求外形特殊的零部件的制造。
其次，成形磨削可以实现无心磨削，即砂轮可以根据工件的轮廓形成相应的磨削轮廓，从而使得加工后的工件轮廓与模具或砂轮的轮廓一致。
这种特性使得成形磨削可以用于加工各种非圆形的工件，如凸轮、槽孔、齿轮等。
与其他加工方法相比，成形磨削具有更高的精度和更好的表面质量。
第三，成形磨削具有较大的自适应能力。
由于砂轮可以根据工件轮廓变形，因此在加工时可以自动调整切削参数，使得加工过程更加稳定和可靠。
这种自适应能力使得成形磨削能够应对工件形状复杂、切削条件发生变化等情况，提高加工效率和质量。
成形磨削的加工过程主要包括以下几个步骤：首先，选择合适的砂轮，并安装在磨床主轴上。
其次，根据工件的轮廓形状调整砂轮的位置和方向，并固定在磨床上。
然后，通过调节磨床的进给量和转速，使得砂轮与工件表面接触，并开始进行磨削。
在磨削过程中，砂轮会根据工件的轮廓变形，从而使得磨削的切削条件逐渐适应工件的形状。
最后，根据需要进行润滑和冷却处理，以保证加工质量。
成形磨削还可以与其他加工方法结合使用，如电火花加工、齿轮加工等。
这种组合加工可以进一步提高加工的精度和效率。
此外，成形磨削还可以与数控技术相结合，实现自动化和智能化加工，提高生产效率和质量。
总之，成形磨削是一种重要的精密磨削加工方法，其特点是可以根据工件的轮廓形状来磨削，并具有较高的精度、表面质量和自适应能力。
在工业生产中，成形磨削广泛应用于各种外形复杂、精度要求高的零部件的制造，对提高飞机、汽车、机床等行业产品的质量和性能具有重要意义。
磨齿机的工作原理
磨齿机的工作原理成形法按成形法加工的成形砂轮磨齿机的砂轮由成形砂轮修整器在轴向剖面内修成齿形，砂轮架可作垂直方向进给。
被磨齿轮由分度架和尾座支承，通过工作台作纵向往复运动以磨出齿面，每磨一齿后进行分度。
在磨斜齿轮的机床上，砂轮可按工件螺旋角转一角度，工件能在往复运动的同时得到附加转动。
如机床砂轮架能使砂轮进入内齿轮工件中，便可磨削内齿轮。
成形砂轮磨齿机结构简单，效率高，精度可达5级，适用于成批生产,对齿数少（例如少于10）的齿轮尤为合适。
展成法按展成法加工的磨齿机根据砂轮形状可分为 4种。
①碟形砂轮磨齿机：两个旋转的碟形砂轮的窄边相当于齿条的两个齿面, 工件通过滚圆盘和钢带作展成运动，工作台沿工件轴向作往复运动以磨出整个齿宽。
每磨完一齿后由分度头架通过分度盘分齿。
这种机床还可利用附加装置磨削斜齿。
若用一个砂轮伸入内齿轮中，就可磨削内齿轮。
这种机床一般为卧式布局，加工直径大于1米时用立式布局，精度可达4级，适用于磨削高精度齿轮。
②锥面砂轮磨齿机：砂轮的轴向剖面修整成齿条的一个齿形，并沿齿向作直线往复运动。
工件通过蜗轮、丝杠和交换齿轮完成展成和分度运动,但也有用滚圆盘和钢带作展成运动,利用蜗轮副或分度盘作分度运动的(见彩图)。
砂轮架按工件螺旋角转过一个角度时可磨削斜齿轮。
这种机床调整方便，通用性好，适用于单件成批生产，应用较广。
③蜗杆砂轮磨齿机：原理与滚齿机相似,砂轮为大直径单头蜗杆（见蜗杆传动）形状,砂轮每转一转，工件转过一齿，其传动比准确，有的用机械传动,有的用同步电动机分别驱动,有的用光栅和伺服电机传动。
磨削时工件沿轴向作进给运动(见机床)，以磨出整个齿面。
砂轮用金刚石车刀车削或用滚压轮滚成蜗杆形。
机床为立式布局，连续分度，磨削效率高，适用于成批生产中加工中等模数的齿轮，对齿数多的齿轮尤为合适,精度可达4级。
④大平面砂轮磨齿机：砂轮的工作平面相当于齿条的一个齿面，用渐开线样板（也有用钢带和滚圆盘的）产生展成运动。
机械制造技术第14章
插齿刀用于加工直齿 内、外齿轮和齿条，尤其 对于双联或多联齿轮、扇 形齿轮等的加工有其独特 的优越性。
作业P90，2.27
螺旋滚刀加工斜齿圆柱齿轮安装角
• 用滚刀加工斜齿圆柱齿轮时，由于滚刀和 工件的螺旋方向都有左、右方向之分，共 有四种不同的组合。则有
• 当被加工的斜齿轮的螺旋线方向相反 时取“+”号，方向相同时取“-”号。
11、插齿刀
插齿刀的类型 a）盘形直齿插齿刀 b）碗形直齿插齿刀 c）锥柄直齿插齿刀
（2）齿轮滚刀 图 整体式滚刀结构
Байду номын сангаас
10、滚刀的安装
• 滚齿时，要求在切削部位滚刀的螺旋线 方向与工件齿长方向一致，这是沿齿向 进给切出全齿长的条件。因此加工前要 调整滚刀的安装角。
• 安装角度：δ， 螺旋升角：ω，齿轮螺 旋角：β（斜齿）
a右旋滚刀滚切直齿轮；b左旋滚刀滚切直齿轮
图为螺旋滚刀加工直齿圆柱齿轮的安装角， 滚刀位于工件前面，从几何关系可知，滚刀安装角
2）分度磨齿
双片碟形砂轮磨齿磨削过程中， 主运动为砂轮的高速旋转运动； 工件既作旋转运动，同时又作直 线往复移动，工件的这两个运动 就是形成渐开线齿形所需的展成 运动。为了要磨削整个齿轮宽度， 工件还需要作轴向进给运动；在 每磨完一个齿后，工件还需进行 分度。
9、齿轮滚刀
(1) 滚刀基本蜗杆
齿轮滚刀相当于一个螺旋角很大 的斜齿圆柱齿轮。由于齿数很少 (通常z=1)，轮齿很长，可以绕 轴几圈，因而成为蜗杆形状，如 图2-77所示。为了形成切削刃和 前后刀面，需在这个蜗杆沿其长 度方向开出若干个容屑槽。
（1）成形砂轮磨齿机的原理和运动
磨齿时，砂轮高速旋转并 沿工件轴线方向作往复运动。 一个齿磨完后，分度一次再 磨第二个齿。砂轮对工件的 切入进给运动，由安装工件 的工作台径向进给运动得到。
粉末冶金非圆齿轮的微动摩擦与磨损行为分析
粉末冶金非圆齿轮的微动摩擦与磨损行为分析摩擦与磨损是粉末冶金非圆齿轮运行过程中不可忽视的问题。
了解和分析微动摩擦与磨损行为对于齿轮的寿命和可靠性至关重要。
本文将对粉末冶金非圆齿轮的微动摩擦与磨损行为进行详细分析。
1. 粉末冶金非圆齿轮的微动摩擦理论粉末冶金非圆齿轮的微动摩擦是齿轮表面之间的接触滑移所产生的摩擦力。
微动摩擦过程中，表面微观形貌和材料物性会直接影响摩擦性能和磨损行为。
常用的微动摩擦模型包括弹性接触模型、塑性接触模型和接触疲劳模型等。
2. 粉末冶金非圆齿轮的磨损机制粉末冶金非圆齿轮的磨损主要包括疲劳磨损、磨粒磨损和表面磨损等。
疲劳磨损是由于重复加载和接触应力导致的表面损伤。
磨粒磨损是由于颗粒硬度较高的杂质或磨粒对齿面表面的磨损。
表面磨损是由于齿面之间的直接接触引起的材料层剥离、划伤和磨损。
3. 粉末冶金非圆齿轮的材料选择和处理对磨损行为的影响粉末冶金非圆齿轮的材料选择和处理对磨损行为具有重要影响。
适当的材料选择可以提高非圆齿轮的抗磨性能和疲劳寿命。
粉末冶金工艺可以制备出具有良好抗磨性能的材料。
热处理过程可以改善材料的硬度和强度，从而提高非圆齿轮的耐磨性能。
4. 微动摩擦与磨损测试方法为了了解粉末冶金非圆齿轮的微动摩擦与磨损行为，需要开展相应的测试方法。
常用的测试方法包括摩擦磨损试验、磨损机理分析和表面形貌分析等。
通过对不同条件下的磨损试验进行研究，可以获得非圆齿轮摩擦磨损性能的定量分析和对齿轮设计和制造的指导。
5. 提高粉末冶金非圆齿轮的抗磨性能和耐用寿命的途径提高非圆齿轮的抗磨性能和耐用寿命是研究的重点之一。
通过改进材料选择、优化工艺参数和提高表面处理质量等途径可以有效提高非圆齿轮的抗磨性能。
此外，适当的润滑和冷却措施也可以减缓磨损过程，延长齿轮的寿命。
综上所述，粉末冶金非圆齿轮的微动摩擦与磨损行为分析对于提高齿轮的耐磨性能和可靠性具有重要意义。
通过对微动摩擦机理和磨损机制的深入了解，可以为非圆齿轮的设计、制造和维护提供有效的指导，实现更好的性能和寿命。
砂轮对工件的磨削加工原理
氧 化 物
棕刚玉 白刚玉 铬刚玉
黑碳化 硅 绿碳化 硅 碳化硼 人造金 刚石 立方氮 化硅
A WA PA
棕褐色 白色 玫瑰红色
碳 化 物
C GC BC
比刚玉类硬度 高,导热性好,但 黑色带光泽 韧性差 绿色带光泽 较C硬度高, 导 热性好,韧性较 差
超 硬 磨 料
D CBN
白,淡绿, 黑色 棕黑色
研磨硬质吅金, 光学 硬度最高,耐热 玻 璃 , 宝 石 , 陶 瓷 等 高 性较 硬度材料 硬 度 仅 次 于 D 磨削高性能高速钢,不 5 锈钢,耐热钢及其它难 韧性较D好 加工材料
磨料、粒度、硬度、结合剂、组织以及形状和 尺寸等
3
5.1.1 磨料
⒈天然磨料： 一般含杂质多，质地不匀；天 然金刚石虽好，但价格昂贵。 氧化物系:主要成分为Al2O3 2.人造磨料： 碳化物系:以碳化硅、碳化硼为基 体，添加的金属元素 超硬磨料系:主要有人造金刚石 和立方氮化硼。
4
目前主要采用人 造磨料。
3) 轴向进给运动
用轴向进给量ƒa表示。
指工件每一转或工作台每一次行程，工件相对砂轮的 轴向移动的距离。
一般情况下ƒa =(0.2～0.8)B，B为砂轮宽度，单位为 mm； ƒa的单位，圆磨为mm/r，平磨为mm/str。
24
二、磨削要素
1) 磨削时金属切削率
①每秒钟金属切除量（亦称为切除率 ）
Q 1000 w f r f a v
表5-1 砂轮特性及用途选择5—砂轮的组织
组织号
0
1
2
3
4
5
6
7 48
8
9
10
11
12 13 14 38 36 34
在三轴插齿机上实现非圆齿轮磨齿运动的方法
在三轴插齿机上实现非圆齿轮磨齿运动的方法李建刚;周磊;赵巍;李泽湘【摘要】为了提高非圆齿轮加工精度,解决磨床设计周期长、造价高的问题,基于一种非圆齿轮成形砂轮展成磨削法原理,提出了在三轴非圆齿轮插齿机上改装成形磨头,实行非圆齿轮磨齿加工的方法.利用非圆齿轮插齿加工原理,解决了在插齿机上进行无干涉无抬刀分度的问题;同时利用平面运动转化理论,实现了四轴运动到三轴运动的转化,使非圆齿轮磨齿加工可以应用于实际生产中,该方法有利于非圆齿轮在齿面硬度要求高的领域应用.【期刊名称】《哈尔滨工业大学学报》【年(卷),期】2010(042)011【总页数】4页(P1749-1752)【关键词】磨齿;插齿;非圆齿轮;成形砂轮;展成法【作者】李建刚;周磊;赵巍;李泽湘【作者单位】哈尔滨工业大学深圳研究生院,518055,深圳;哈尔滨工业大学深圳研究生院,518055,深圳;哈尔滨工业大学深圳研究生院,518055,深圳;哈尔滨工业大学深圳研究生院,518055,深圳;香港科技大学电子及计算机工程学系,香港【正文语种】中文【中图分类】TP391非圆齿轮因其能够按照一定的变传动比运动，在工业上应用得越来越多，其加工精度的要求也越来越高.非圆齿轮的磨齿问题是一个未能解决的突出难点，严重影响了非圆齿轮在重载和高精度方面的应用［1－7］.成形砂轮展成磨削法是一种全新的非圆齿轮磨削方法［1］.该方法把成形砂轮看作插齿刀的一个刀齿，利用非圆齿轮插齿加工过程中齿廓成形原理，推导出了非圆齿轮齿廓的成形砂轮展成磨削方法.本文在上述方法基础上对非圆齿轮和砂轮的空间位置关系进行分析研究.提出了在三轴非圆齿轮插齿机上增加磨头装置来实现非圆齿轮的磨齿，给出了非圆齿轮磨削无Z方向运动进行分度的原理和计算方法，以及由四轴磨削运动到三轴磨削的运动转换方法.1 非圆齿轮齿廓的成形砂轮展成磨削原理［1］非圆齿轮插齿加工是将插齿刀看作一个圆齿轮，根据非圆齿轮和圆柱齿轮啮合原理，计算得到在插齿过程中非圆齿轮和插齿刀的相对运动关系，表示为非圆齿轮转角φi及其中心O的XY坐标xi，yi和插齿刀的旋转运动ψi，如图1所示.即可以通过N组四轴点位坐标来控制四轴数控插齿机床来实现插制非圆齿轮，一组点位坐标可以表示为Pi(ψi，φi，xi，yi)，其中i=0，1，2，…，N.这里所说的成形砂轮，就是把盘状砂轮的廓形修成齿数为Z0的渐开线圆柱齿轮的一个牙齿的形状(见图1).它磨削非圆齿轮一个齿槽的过程就相当于齿数Z0的齿轮和非圆齿轮一个齿槽的啮合过程.图2表示瞬时成形砂轮磨削非圆齿轮第3个齿槽时的砂轮和非圆齿轮的位置关系.文献［1］给出了磨削非圆齿轮第k个齿槽时，插齿刀和非圆齿轮相对四轴运动点序列Pi从i= TSk到i=TEk之间，相对应的成形砂轮和非圆齿轮的四轴运动数据(εk，i，φk，i，xk，i，yk，i)可以计算得到，这里不再赘述.图1 插齿刀刀齿包络非圆齿轮齿槽图［1］图2 磨削非圆齿轮第3个齿槽时砂轮和非圆齿轮之间的位置关系图［1］磨削完一个齿槽后，工件和砂轮作分度运动，接着按照齿轮Z0的下一个牙齿与非圆齿轮的下一个齿槽作啮合运动磨削，采用的是一种间隙的展成磨法.2 非圆齿轮磨削机床的分析如果要设计一台符合该原理的非圆齿轮磨齿机床，需要上述四轴联动来实现展成磨削运动.同时，需要设计磨头使砂轮沿自身轴线高速旋转，形成磨削速度.为了磨到非圆齿轮全齿宽，磨齿过程中砂轮需要沿z方向上下移动，类似于插齿过程中的插齿刀沿自身轴线z往复切削齿廓的运动.但是，目前没有满足上述要求的齿轮磨床，如果要单独开发一台样机，不仅周期长，而且非常昂贵.考虑到该磨削原理是从非圆齿轮插齿加工原理演化而来，最直接的验证方法就是在非圆齿轮插齿机床中，将插齿刀替换成高速旋转的砂轮来进行加工实验.下面就着重讨论在插齿机上通过增加磨头来实现磨齿的运动计算问题.从非圆齿轮成形砂轮展成磨削原理可知，如果假定砂轮中心不动，它们之间的位置关系可以用砂轮的转动，非圆齿轮中心在平面两个方向的移动和绕自身中心的转动这4个运动来实现.根据微分几何原理，两个物体在平面内的相对位置关系最多只有3个自由度，即只需要用前面这4个运动中的3个运动就可以表示出它们在平面内的相对位置关系.同时，在实际工业生产中，已经有一批三轴联动的非圆齿轮插齿机床在实际中应用，其运动(见图3)基本满足非圆磨齿的运动需要，只需在插齿刀刀杆上安装成形砂轮磨头，就能实现非圆齿轮磨齿的需要，如图4所示.下面就给出在三轴插齿机床中实现非圆齿轮磨齿分度和每一个齿的加工展成运动的转化关系.图3 三轴插齿机的运动简图图4 增加了磨头的三轴插齿机的运动简图3 无干涉无抬刀磨削分度四轴运动的实现在分度过程中，如果要保证砂轮和非圆齿轮不发生干涉，最简单的方法就是将砂轮沿齿轮轴向上移到一个安全平面后再进行分度，但是这样就需要增加一个分度Z 轴.而大部分非圆齿轮插齿机没有这个运动.这样，在利用数控非圆齿轮插齿机来实现非圆齿轮磨齿时，加工完一个齿后必须给出合适的分度运动来避免砂轮和齿轮的干涉.为了解决上述问题，根据非圆齿轮啮合原理［3－4］，在插齿加工过程中，插齿刀如果沿着图1所示的T方向(插齿刀节圆和非圆齿轮节曲线的切线方向)移动H距离，到图1所示的虚线位置(插齿加工的切入初始位置)，则按照原来的插齿数据运动，非圆齿轮和插齿刀不会相接触，其中H可以由下式确定:其中:Ha0为插齿刀的齿顶高，Ha为非圆齿轮齿顶高，C为一个大于零的数，其值由齿轮节曲线的最小曲率半径和插齿刀的半径决定.在磨削过程中，磨削完非圆齿轮第k个齿槽对应的插齿刀和非圆齿轮相对四轴运动点序列Pi为i=TEk，非圆齿轮第k+1个齿槽开始磨削时对应的插齿刀和非圆齿轮相对四轴运动点序列Pi为i=TSk+1.首先，利用文献［1］给出的公式，通过修正插齿刀和非圆齿轮相对四轴运动点序列Pi从i=TEk到i=TSk+1之间的数据Pi(ψi，φi，xi，yi)成为P'i(ψi，φi，xi，yi±H)(正号对应外齿轮，负号对应内齿轮);其次，计算出砂轮和非圆齿轮的相对运动数据(ε'i，k，φ'i，k，x'i，k，y'i，k);最后，让砂轮和非圆齿进行联动来实现分度.砂轮和非圆齿轮在没有干涉的情况下完成了分度.以上分析表明:非圆齿轮磨齿不需要磨头上移分度，即可在原有磨齿原理计算数据中完成分度.因此，可以很容易得到磨削非圆齿轮由第k个齿槽包络过程为(εk，i，φk，i，xk，i，yk，i)，i=TSk，TSk+1，…，TEk和第k+1个齿槽分度过程(ε'i，k，φ'i，k，x'i，k，y'i，k)，i=TEk，TEk+1，…，TSk+1两部分组成.4 非圆齿轮磨齿在三轴插齿机上的运动等效转化从相对运动关系来说，为了实现插齿刀节圆和非圆齿轮节曲线任意瞬时相切纯滚动，在不考虑切点位置情况下，插齿刀和非圆齿轮的相对位置关系可以用插齿刀的回转、非圆齿轮的回转以及插齿刀和工件中心距的变化3个参数来实现［8－11］.如果在该机床上实现非圆齿轮磨齿，需要将第一节计算的四轴插齿数据(εk，i，φk，i，xk，i，yk，i)和第三节计算的分度数据(ε'i，k，φ'i，k，x'i，k，y'i，k)进行等效运动转化.因为三轴和四轴相比，缺少X方向的运动，如图5所示，建立新的坐标系，在运动过程中砂轮中心Og和非圆齿轮中心O都在¯y轴上［12］.根据平面坐标转化关系，从坐标系Og－x，y到坐标系中，(εk，i，φk，i，xk，i，yk，i)可以转化成为，具体公式为其中:λi=arctan(yk，i/xk，i).图5 四轴磨齿到三轴磨齿的运动转化图5 结论1)提出了在国内已有的非圆齿轮三轴插齿机床上增加磨头的形式来实现非圆齿轮磨齿.2)考虑到插齿机没有Z轴控制运动的实际情况，解决了在不用抬刀、不产生干涉情况下的磨削分度问题，并给出了由四轴磨削运动到三轴磨削运动的转化公式.3)对非圆齿轮磨齿加工原理在现实中的应用进行了理论研究，使非圆齿轮磨齿加工成为可能，有利于非圆齿轮在精度要求高的场合中应用.参考文献:［1］贺敬良，李建刚.非圆齿轮的成形砂轮展成磨削原理研究［J］.农业机械学报，2007，38(10):145－149.［2］李建刚，吴序堂，李泽湘.基于插齿模型的非圆齿轮根切分析［J］.农业机械学报，2007，38(8):138－142.［3］吴序堂，王贵海.非圆齿轮及非匀速传动［M］.北京:机械工业出版社，1997. ［4］吴序堂.齿轮啮合原理［M］.北京:机械工业出版社，1983.［5］李建刚，吴序堂，毛世民，等.非圆齿轮齿廓数值计算的研究［J］.西安交通大学学报，2005，39(1):75－78.［6］HORIUCHI Y.On the gear theory suggested by leibnitsthe analysis of non-circular gears-Bull［J］.Journal of the Japan Society for Precision Engineering，1989，23 (2):146－151.［7］LITVIN F L.Gear geometry and applied theory［M］.NewYork:Prentice-Hall，1994:103－145.［8］KATORI H，HAYASHI T.Simplified synthetic design method of pitch curves and tooth profiles for noncircular gears［C］//Proceedings of 1989 International Power Transmission Gearing Conference on New Technological Power Transmission 90＇s.Chicago，Illinois:［s.n.］，1989:527－532.［9］DOONER D e of noncircular gears to reduce torque and speed fluctuations in rotating shafts［J］.ASME Journal of Mechanical Design，1997，119(3): 299－306.［10］CHANG S L，TSAY C B.Mathematical model and undercutting analysis of elliptical gears generated by rack cutters［J］.Mechanism and Machine Theory，1996，31 (7):879－890.［11］SHIH-HIS T，DANIEL C H.Yong.Generation of identical noncircular pitch curves［J］.Mechanical Design，1998(2):337－341.［12］CLEGHORN W L，SHOW E puter analysis of continuously variable transmissions using noncircular gears［J］.Transactions of the CSME，1987，11(2):113－120.。
齿轮创成磨原理
齒輪創成磨原理
齿轮作为机械传动装置中重要的组成部分，其传动效率和精度直接影响到整个机械系统的性能。
而齿轮的制造过程中，磨削是一项非常重要的工艺，可以提高齿轮的表面质量和精度。
那么，齿轮磨削的原理是什么呢？
齿轮磨削的原理主要是利用磨料和加工表面之间的相对运动，将工件表面的毛刺、凸起等不平整部分去除，并在表面形成一定的几何形状和粗糙度。
具体来说，磨削过程中，磨料与工件表面之间的摩擦力和压力作用下，磨料颗粒逐渐磨损，磨料表面形成新的锋利刃口，从而不断切削工件表面，将其去除。
同时，磨削过程中，磨料与工件表面的接触面积较小，热量集中在很小的区域内，不会对工件产生较大的变形和热影响，保证了齿轮的精度和表面质量。
在齿轮磨削过程中，磨料的粒度和硬度、质量和形状等都会对磨削效果产生影响。
因此，在选择磨料时需要根据工件的材料、加工要求等条件进行合理的选择。
此外，磨削还需要考虑到切削液的使用、磨削力的控制、磨削工艺参数的优化等方面，才能保证齿轮的磨削质量和效率。
综上所述，齿轮磨削是一项非常重要的工艺，其原理是利用磨料与工件表面的相对运动，将工件表面的毛刺、凸起等不平整部分去除，从而提高齿轮的表面质量和精度。
在磨削过程中，还需要注意磨料选择、切削液使用、磨削力和工艺参数的控制等方面，才能保证齿轮的磨削效果和质量。
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2007年10月农业机械学报第38卷第10期非圆齿轮的成形砂轮展成磨削原理*贺敬良 李建刚 王 准 吴序堂 【摘要】 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 数控加工中图分类号:T H132.424;T G 580.1文献标识码:AResearch on Noncircular Gear Grinding Method by UsingGear Generator with Form -grindingHe Jingliang 1 Li Jiangang 2 Wang Zhun 1 W u Xutang3(1.Beij ing I nstitute of M achinery 2.H ar bin I nstitute of Technology3.X i ’an J iaotong University )AbstractA novel noncircular gear g rinding m ethod by using gear g ener ato r w ith fo rm-g rinding has been put forw ard.Looking on form-g rinding as a tooth of shaper,noncircular g ear grinding metho d wo uld be deduced by using noncircular g ear tooth g ener ated metho d in the shapingpr ocess .At the same time ,the essential motion in the g ear grinding process and the str ucture of gear grinding CNC has been discussed.T his method could not only applied to o uter no ncircular gear with all convex pitch line but also applied to outer noncircular g ear w ith partial concave pitch line and inner noncircular gear .The difficult problem of noncircular gear hard tooth w hich could no t use finishing process w as solved,and the noncircular g ear application to the place requested hig h accur acy become possible.Key words Noncircular g ear ,Grinding ,Fo rm -g rinding ,Generated method ,CNCmachining收稿日期:2006-03-24*北京市教育委员会科技发展计划项目(项目编号:KM 200711232004)贺敬良 北京机械工业学院机械工程系 副研究员 博士,100085 北京市李建刚 哈尔滨工业大学深圳研究生院 博士后,518055 广东省深圳市王 准 北京机械工业学院机械工程系 讲师吴序堂 西安交通大学机械工程学院 教授 博士生导师,710049 西安市 引言非圆齿轮因其能够按照一定的变传动比运动,在工业上的应用越来越多[1～5],同时对非圆齿轮的加工精度也提出了更高的要求。
随着数控插齿机和数控滚齿机广泛应用在非圆齿轮加工中,使得非圆齿轮的加工越来越简单[6～7]。
但是,插齿和滚齿在齿轮加工中一般只能作为软齿面半精加工方法,如果要在热处理后得到更高精度的齿廓,就要像圆柱齿轮那样对非圆齿轮齿廓进行磨齿精加工[8～9]。
然而,非圆齿轮的磨齿问题一直是个未能解决的突出难点,到目前为止,没有出现一种关于非圆齿轮磨齿的通用方法和原理[8]。
其原因主要是由于非圆齿轮节曲线的特殊性,非圆齿轮每一个齿的齿形理论上都不同,所以不能像圆柱齿轮用一个成形砂轮磨齿。
而现有的各种圆柱齿轮齿廓展成磨削方法,因为没有考虑非圆齿轮的节曲线对磨齿运动的特殊要求,机床缺少必要的运动而无法完成非圆齿轮齿廓的磨削。
特别是采用齿条齿轮啮合原理的磨齿机,更无法磨削内非圆齿轮和带内凹部分的外非圆齿轮[9]。
本文提出一种用成形砂轮在数控磨床上展成非圆齿轮齿廓的非圆齿轮磨齿原理,并给出利用该原理进行数控加工数据计算的方法。
同时,通过分析实际磨齿要求,给出数控磨床的基本结构,为非圆齿轮磨齿提出一种精确而实用的方案。
1 非圆齿轮齿廓的成形砂轮展成磨削原理 成形砂轮是指把盘状砂轮廓形修成齿数为Z 0渐开线圆柱齿轮一个齿的形状(见图1,图中R 为插齿刀的节圆半径,R a 为插齿刀的齿顶圆半径)。
它磨削非圆齿轮一个齿槽的过程就相当于齿数Z 0的齿轮和非圆齿轮一个齿槽的啮合过程,磨削完一个齿槽后,工件和砂轮作分度运动,接着按照齿轮Z 0的下个齿与非圆齿轮的下一个齿槽作啮合运动磨削,所以,采用的是一种间隙的展成磨法。
由此可见,如果把齿数为Z 0的齿轮看作一把插齿刀,那么这种磨削的展成运动和插齿的运动是一样的,不同的只是插齿刀的多个刀齿是由一个砂轮在不同的磨削行程中实现的。
正因为这样,先借用目前分析比较成熟的非圆齿轮的插齿运动来分析成形砂轮展成磨齿法的磨削运动。
图1 成形砂轮的截面形状F ig .1 Sect ion o f the for m w heel(a)插齿刀 (b)成形砂轮1.1 四轴法向退刀数控插齿运动参数的计算四轴法向退刀数控机床运动是:插齿刀回转并沿一定的方向T 退刀(图2),工件则在回转的同时,还在水平H 、垂直V 两个方向平移,改变工件回转中心O 的位置,使T 成为每个瞬时节曲线切点处的法线方向[8]。
已知工件的节曲线方程为r =r (H )(1)插齿刀节圆半径为r g ,假定在插齿起始位置时,插齿刀节圆与工件节曲线切在P 0(r 0,H 0)(图2a)。
节曲线在P 0点的切线正方向与向径OP 0的夹角L 0为 tan L 0=r 0d rd Hr(2)以刀具中心O g 为原点,取图中的坐标系(O g xy ),则工件中心在此坐标系中的坐标为x 0=-r 0co s L 0y 0=r 0sin L 0+r g(3)工件转过<i 角,节曲线上的切点为P i (r i ,<i ),此时节曲线在P i 点的切线正方向与向径r i 的夹角L i 为tan L i =r id r d Hri(4)此时,工件中心O 的坐标为x i =-r i cos L i y i =r i sin L i +r g(5)图2 节曲线法线方向退刀时调整计算图F ig.2 Adjusted calculat ion w hile recessingalong no rm al dir ect ion o f pitch line(a )起始位置 (b )任意一个中间位置P 0到P i 点的弧长即为P 0到P i 的节曲线弧长s i ,表示为s i =H iH插齿刀的节圆和工件节曲线作纯滚动146农 业 机 械 学 报2007年 相同的弧长,所以插齿刀的转角W iW i =s i /r g(7)由图可知,工件的转角<i 为<i =(Hi -H 0)+(L i -L 0)(8)在实际生产中,根据加工精度要求,将非圆齿轮节曲线总弧长等分为N 段,就可以从起始位置开始,逐段计算出各段的工具转角、工件转角及工件中心的坐标。
也就是说,可以通过N 组四轴点位坐标来控制数控机床来实现插制非圆齿轮,一组点位坐标可表示为P i (W i ,<i ,x i ,y i ),其中i =0,1,…,N 。
1.2 非圆齿轮磨齿数据计算按照前述的磨齿原理,上面所说的4个运动(工件的转动、刀具的转角及工件中心沿x ,y 方向的平移)在磨齿时仍应该具备。
此外,还应考虑用同一个砂轮磨削工件上不同齿槽的问题,这个问题可以这样解决:将插齿刀刀齿和对应的工件齿槽分别按照顺序1,2,…编号(图3中非圆齿轮的齿数Z 1=66,插齿刀的齿数Z 0=10),采用刀齿对称线对刀方式,即在计算起始位置,令刀齿1的对称线与工件槽1的对称线对齐(此时,它们都位于y 轴上),这样,插齿刀的转角W i 就是第1个刀齿对称轴和y 轴的夹角,如图3所示。
图3 插齿刀刀齿包络非圆齿轮齿槽图Fig.3 Enveloping too th slo t o f no n-cir cularg ear w it h shaper cutter非圆齿轮第J 个齿槽是由插齿刀第k 个刀齿在展成运动过程中包络出来的[10]。
其中k 和J 满足k =J (J ≤Z 0)J -tZ 0(J >Z 0)(9)其中 t =int (J /Z 0)为了用廓形和插齿刀的刀齿相同的成形砂轮磨削非圆齿轮第J 个齿槽,首先只需要计算出形成这个齿槽时的非圆齿轮和插齿刀相对运动段,接着将这一运动段中的插齿刀和非圆齿轮的相对运动转换成成形砂轮和非圆齿轮相对运动关系即可。
由图3可知,在刀齿形成工件齿槽的过程中,刀齿是从H =H J 1时由非圆齿轮齿槽一边齿顶点进入啮合,最后当H =H J 2时由齿槽的另一边齿顶点退出啮合[2],其中H J 1>H J 2。
也就是说非圆齿轮第J 齿槽是插齿刀第k 个齿在H ∈(H J 1,H J 2)段相对运动中包络出来的。
可以利用齿轮啮合原理中的齿形法线法计算出H J 1和U J 2,具体方法可以参看文献[8]。
有了H J 1、UJ 2就可以得到它们在前面计算出的插齿N 组四轴点位坐标中的序号n J 1和n J 2,这样就确定了形成第J 个齿槽时的非圆齿轮和插齿刀相对运动段。
将这一运动段中的插齿刀和非圆齿轮的相对运动转化成成形砂轮和非圆齿轮相对运动关系的方法:首先选用和图2相同的坐标系,砂轮的中心和图2中的插齿刀中心O g 重合,因为砂轮的廓形为插齿刀一个刀齿,所以,插齿中由工件实现的3个运动(工件的转动、工件中心沿x 、y 方向的平移)在磨齿中不变,只需要将最后一个运动——插齿刀的转动转换成砂轮的转动。