螺杆转子成形磨削用砂轮廓形的包络-像素设计方法

针对双螺杆压缩机核心部件螺杆转子的高效高精制造问题,提出一种基于包络-像素法的螺杆转子成形磨削用砂轮廓形的设计方法,能够在图形空间高效完成螺杆转子成形磨削用砂轮廓形的设计。该方法结合计算机图形学与啮合原理相关理论,建立了螺杆转子与砂轮之间包络运动形成的扫掠面模型,基于Bresenham算法用指定的颜色点亮最佳逼近像素点,通过边界跟踪方法依次分段提取边界像素点,得到精准的成形砂轮廓形数据。通过与传统解析包络法的对比以及实际磨削试验,结果表明,包络-像素法与解析包络法生成的成形砂轮廓形偏差在±0.003mm,加工转子误差在±0.01mm,可以满足实际工业应用。另外,包络-像素法可避免传统啮合运动共轭曲面的接触线计算中存在求解非线性方程复杂、异常解和人工干预等不足,为计算机图形学技术在螺旋面刀具廓形设计应用提供新思路,亦适用于齿轮、蜗杆、铣刀等类似共轭产品的设计。     

ZN_1蜗杆成形磨削砂轮修整研究

成形磨削是精密蜗杆磨削加工的发展趋势,而蜗杆磨削的齿形精度主要取决于成形砂轮廓形的精度。根据齿轮啮合原理建立ZN1蜗杆磨削加工的数学模型,用已知的蜗杆齿面形状求出了砂轮的廓形,通过MATLAB编程计算得到成形砂轮的轴向截形。利用三维建模技术验证了数学建模过程和计算结果的正确性,进而对砂轮修整安装参数进行了分析,得出了砂轮截形的变化规律。     

ZA型蜗杆成形磨削技术研究

针对阿基米德蜗杆(ZA型蜗杆)磨削加工的要求,建立了阿基米德蜗杆磨削加工的数学模型,根据CNC砂轮修整器的成形原理,推导了磨削用砂轮截形的计算方法,利用MATLAB计算得到砂轮回转面的截形,在带有CNC砂轮修整器的数控螺纹磨床上实现了蜗杆的磨削试验。试验证明,该方法稳定提升了蜗杆的磨削精度,而且操作简单。     

蜗杆砂轮曲面与面齿轮齿面的对应关系

研究蜗杆砂轮磨削面齿轮的原理与方法。利用产形插齿刀作为中间曲面,通过计算面齿轮和插齿刀、插齿刀与蜗杆砂轮的接触线,得到蜗杆砂轮和面齿轮处于不同加工位置的接触点计算方法,给出蜗杆砂轮磨削面与面齿轮齿面对应关系模型,在VERICUT仿真软件中对蜗杆砂轮磨削面齿轮的方法进行仿真验证。研究结果表明:利用蜗杆砂轮磨削面齿轮齿面的关系模型可分析加工过程中面齿轮齿面对应的蜗杆砂轮工作曲面位置,为通过修整蜗杆砂轮对面齿轮齿面制造误差进行补偿修正提供技术基础。     

基于砂轮姿态优化的修形齿轮成形磨削刀路规划

为了解决传统的双齿面成形磨削斜齿轮"修形扭曲"现象,提出一种基于调整砂轮姿态的修形齿轮成形磨削刀路规划方法。从成形磨削的本质出发,对斜齿轮的齿向修形齿面进行了数学建模分析,求解并得到砂轮与工件之间的瞬时接触曲线;由砂轮廓形的逆包络法包络出修形齿面,对瞬时接触线包络出的修形齿面与理论齿面进行误差分析,讨论了砂轮姿态与修形误差之间的关系,得到调整砂轮安装偏转角可减小修形误差的结论,同时,配合对砂轮刀具路径的规划,基于修形齿面最小误差平方和法对砂轮姿态和刀具路径进行了优化;通过计算实例对该方法进行了验证,仿真结果表明,此方法可有效地消除节圆处的修形误差,并可进一步降低啮合区域的修形误差。     

非等价加工圆柱凸轮廓面的误差分析

针对基于两重包络原理非等价加工圆柱凸轮廓面,应用matlab数学工具计算凸轮廓面的法向理论加工误差,并对基于两重包络原理加工的圆柱凸轮廓面法向加工误差进行试验研究.根据三坐标测量的结果,分析研究基于两重包络原理的非等价加工圆柱凸轮廓面的误差及可行性.     

球面包络环面蜗杆齿形分析及加工

建立球面包络环面蜗杆传动的空间啮合理论体系 ,推导了球面包络环面蜗杆的齿面方程 .完成了基于SolidWorks系统的蜗杆曲面的精确建模 .根据蜗杆齿廓形成原理 ,提出了采用范成法飞刀粗切蜗杆齿形 ,用球头砂轮精确磨削的蜗杆齿廓加工原理和方法 .     

弧廓线圆环面蜗杆传动的统一公式及应用

根据弧廓线圆环面包络圆柱蜗杆各自形成理论,找出了这几种蜗杆形成原理的共同形式,推导出统一的计算公式,供设计使用.同时,针对用杯形砂轮磨削圆柱蜗杆,推导出最小砂轮半径的计算公式,以保证加工工艺要求.     

曲线磨削砂轮廓形的原位视觉检测和误差补偿

为了精确测量砂轮轮廓,分析了一种曲线磨削砂轮廓形快速原位视觉检测的工作原理,设计了砂轮廓形原位视觉检测系统,提出了砂轮廓形精度的测量和量化评定方法.基于自主研发的曲线磨削平台,通过实验验证了砂轮廓形原位视觉检测系统的测量精度.同时,为了提高工件的加工精度,进一步提出了一种砂轮廓形误差的分段量化表征和误差补偿方法,并进行了实验研究.结果表明,所提出的方法能够实时在线补偿砂轮廓形误差,有效提高零件加工轮廓的形状和尺寸精度.     

平面二次包络环面蜗杆数控磨床设计及运动学仿真

在研究平面二次包络环面蜗杆数控磨床加工原理的基础上,提出采用磨头部件内藏式和砂轮支撑座倾斜式的设计方式,将砂轮产形面与回转工作台中心轴的距离控制在300 mm以内,减少了蜗杆表面螺旋线误差和磨削的行程。采用第四轴分度盘驱动蜗杆旋转,实现磨削过程中的分度功能,提高了磨床的加工效率和加工精度。建立环面蜗杆加工原理的数学模型,推导出环面蜗杆齿面方程和砂轮产形面方程,并运用Matlab软件模拟仿真齿面方程和瞬时接触线方程,验证了新磨床结构的可行性。     

陶瓷涂层活塞环精密成形磨削

陶瓷活塞环的加工应采用超硬磨粒金刚石砂轮磨削，但传统的金刚石笔修整方法由于修整笔易被磨耗而不能用于金刚石砂轮。为了修整金刚石砂轮使其获得要求的微凹的砂轮廓形，提出了用碳化硅（ＧＣ）杯形砂轮取偏斜α角的方位修整金刚石砂轮，获得中凹的金刚石砂轮修整廓形，以成形磨削陶瓷涂层活塞环桶形外环面的方法，分析了这种方法的修整成形机理，提出了计算α角和计算砂轮修整廓形的理论公式。     

变距蜗杆螺旋面的加工原理及磨削加工可行性研究

本文根据“空间啮合理论”求出了EQ140转向机变距蜗杆螺旋面方程式、蜗杆各传动特性参数以及蜗杆轴截形表达式,并在计算机上计算了它们的数值.本文还从理论上探讨了用圆盘砂轮磨削蜗杆螺旋面的工艺可行性,以动态的观点讨论了空间曲面的拟合,用“数值逼近”的方法研究了磨削蜗杆的精度,确定了砂轮曲面状形.     

直廓环面蜗杆传动的高次方修形原理

系统地建立了高次方修形直廓环面蜗杆传动的数学模型,用微分几何和啮合理论等理论推导了蜗杆副的曲率参数,啮合函数以及曲率干涉界线函数.证明了直廓环面蜗杆的齿面为不可展的直纹面,这与其蜗杆的齿面形成原理相吻合.利用最小二乘法拟合无量纲化的修形数据得到普适型高次方修形曲线,基于此曲线推导出工艺传动比的计算公式,得到高次方修形蜗杆传动.根据不同次修形曲线修形的数值算例分析表明,高次方修形可消除原始型直廓环面蜗杆齿面的常接触线,有效的增大了蜗杆副齿面的共轭区面积,修形后蜗杆全长可被利用,承载能力强.但高次方修形后的蜗杆副齿面存在曲率干涉界线,有可能导致蜗杆副发生根切.     

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.     

像素矩阵法获取整体式立铣刀容屑槽端截形的研究

以螺旋运动包络法和数学形态学二值图像的处理算法为基础,提出了一种方便快捷准确求取整体铣刀容屑槽端截形的像素矩阵法。该方法首先将砂轮回转面离散成点云后在刀具坐标系下进行包络运动,截取砂轮回转面离散点包络运动在刀具端面上留下轨迹的点云数据,将其转化成像素点,利用数学形态学对该二值像素点图像进行膨胀和腐蚀算法提取截形边界,对所提取边界进行平滑处理和插值,得到高精度的容屑槽端截形。该方法无需解析法求解非线性方程获取接触线的过程,避免了解析法的缺点(计算复杂和有异常解),且提取边界的廓形能满足计算精度要求又直观,是理论上获取刀具容屑槽端截形、分析刀具相关参数的新方法,尤其适用于分析成型刀具包络加工螺旋面。     

蜗杆砂轮磨削斜齿轮时的构型原理及误差特征

渐开线螺旋面是工程上广泛应用的廓面之一,其上存在四族特征线:渐开线、螺旋线、直母线及接触迹。基于渐开线螺旋面上的特征线族,研究了蜗杆砂轮磨齿机磨削渐开线斜齿轮廓面的构型原理,并进行了误差特征分析。     

单层超硬磨料蜗杆形砂轮磨削硬齿面

研究了电镀单层超硬磨料蜗杆形砂轮的成形方法及其对磨粒等高性的影响，得到了镍结合剂单层超硬磨料砂轮磨损规律及磨削比并在此基础上探讨了此种砂轮在低速磨削状态了加工硬齿面的可行性，获得了效果。     

磨削螺杆转子砂轮截形计算与仿真验证

介绍了螺杆转子成型磨削原理,并给出成形砂轮截形计算的基本流程.再利用啮合原理推导建立了螺杆转子螺旋面与砂轮回转面的接触线方程式,从而计算得到成型砂轮截形曲线.详细论述了用分段累加弦长参数的数值计算方法,对砂轮截形进行计算,避开对转子截形曲线各离散点直接求导的困难,提高了计算效率.最后以某非对称型线螺杆阴转子为例,对砂轮截形进行计算绘制,并通过仿真加工检验计算的正确性,同时进行干涉判断.该方法也为螺杆转子后续的有限元分析和虚拟测试实验提供了精确的实体模型.     

双圆环面二次包络环面蜗杆传动的啮合界线与蜗杆螺旋面的结构

推导了双圆环面包络环面蜗杆磨齿啮合界线方程及其与相配蜗轮啮合的啮合界线方程.阐明双圆环面二次包络副的二次包络啮合界线与一次包络啮合界线共轭线重合,是二次包络新接触线族的包络线,与二次包络原接触线族相交,将蜗杆螺线面划分为单线接触区与双线接触区,从而诠释了双圆环面包络环面蜗杆螺旋面的结构.同时指明,可以通过合理搭配参数,调整二次包络啮合界线沿蜗杆轴向的位置,增加瞬时接触线的总长,提高传动副承载能力.     

蜗杆齿形分析

本文提出通过刀具与蜗杆的接触线作螺旋运动以获得蜗杆齿面的方法,对各种直纹面蜗杆与直纹面刀具的包络蜗杆的齿形分析给出一些统一计算公式,方法简单。本文还分析了这些蜗杆的齿形特性,可作为蜗杆与滚刀设计的参考。