[发明专利]一种内啮合强力珩磨斜齿轮的齿面纹理的预测调控方法

说明书

本发明涉及一种内啮合强力珩磨斜齿轮的齿面纹理的预测调控方法，属于机械加工工艺技术领域。操作步骤如下：根据内齿珩磨轮强力珩齿机床空间坐标系，计算工件齿轮齿面的接触线方程；对工件齿面接触线进行网格划分，计算磨粒在各接触点位置的切削速度方向；进一步对齿面网格细密划分，模拟出磨粒运动所产生的二维纹理轨迹；计算磨粒在齿面的纹理截面特征；利用离散磨粒运动轨迹的方法，近似模拟出珩磨齿面的三维弧形纹理；通过珩齿机的多轴联动，实现工件齿面的拓扑修形，预测修形后的齿面纹理；改变轴交角的大小，得到不同的修形齿面纹理。本发明与常规显微镜测量方法相比，节约三分之二的时间，预测准确性能达到90％；为珩磨修形提供理论技术支撑。

技术领域

本发明属于机械加工工艺技术领域，特别涉及一种内啮合强力珩磨修形加工前后的齿轮表面纹理的三维建模与调控方法。

背景技术

齿轮是高端机械装备中最为重要的传动基础件之一,直接影响着机械装备的性能与可靠性。目前,齿轮制造正在朝着高精度、低噪声、高强度和轻量化的方向发展，尤其是在新能源汽车领域，对降低齿轮噪声提出了更严格的要求。现有研究表明：修形与纹理相结合的方法，可以显著降低齿轮传动产生噪声。这是由于内啮合强力珩齿修形加工前后的齿面纹理在节圆附近两侧呈弧形分布,这种不规则的齿面纹理可以避免周期谐振的产生,大大降低齿轮运转时的噪声。但目前预测珩磨修形前后的纹理三维模型预测存在很大的难题。

珩磨修形加工中，不可避免的需要修整珩磨轮，使用传统定轴交角修整珩磨轮的方法会导致珩磨修形前后的齿面纹理发生不确定的变化，因此缺乏修形后纹理三维形貌预测与控制的手段。一般来说，对于规则的平行纹理，很容易通过求解磨具表面的磨粒的运动轨迹方程，从而推导出工件表面的纹理三维形貌。然而，珩磨齿面所特有的不规则、非对称的弧形纹理意味着磨粒的运动轨迹方程不易求解，也不能预测工件齿轮表面三维纹理形貌。在特定工况下为满足减振降噪需求的齿轮，需要对纹理设计与优化。因此预测修形前后的齿面纹理形貌，实现任意角度的人字形纹理方向可控的修整工艺及其参数变得至关重要。

发明内容

为了克服齿面修形前后齿面纹理三维模型不易预测与控制的难题，本发明从数值模拟的角度提供了一种操作简单的珩内啮合强力珩磨斜齿轮的齿面纹理的三维建模与调控方法。

一种内啮合强力珩磨斜齿轮的齿面纹理的预测调控方法，所述三维建模与调控方法适用于强力珩齿机床，操作步骤如下：

(1)建立工件齿面接触线方程

根据内齿珩磨轮强力珩齿机床的空间坐标系，建立工件齿面上的接触线方程；

被加工齿轮的齿面即为工件齿面，所述工件齿面是标准的渐开线螺旋面，工件齿面接触线方程如下：

公式(1)中，r_w是工件齿轮的位置矢量，r_b1为基圆半径，σ₀为渐开线起始角，θ为螺旋线增量角，λ为渐开线增量角，v_wh是齿面接触点的切削速度矢量，w_ow为在工件齿轮坐标系下的工件齿轮角速度向量，w_ow为在工件齿轮坐标系下的珩磨轮角速度向量，n_w是工件齿轮的法向量适量，r_ow为工件齿轮坐标系下的工件齿轮位置坐标矢量，r_oh为工件齿轮坐标系下的珩磨轮的位置坐标矢量，p为导程；

(2)计算磨粒在各接触点位置的切削速度方向

根据珩磨轮与被加工齿轮一直保持共轭啮合关系，确定齿轮副啮入啮出时的转动角的范围，通过将转动角等分，根据工件齿面接触线方程(1)，得到工件齿面上多条接触线，通过沿齿宽方向，等距取点，形成网格点，即各网格点便是磨粒与工件齿轮的接触点；每一个网格点处的切削速度方向代表珩磨轮表面磨粒在工件齿面的切削运动方向，即磨粒在工件齿面每个接触点位置处的切削速度公式如下：