一種大中型圓柱齒輪垂直交叉主軸式滾磨光整加工方法，屬于機械零件表面光整加工技術領域，其特征在于通過滾筒1的回轉運動、齒輪2的回轉與擺動運動，使滾拋磨塊3與齒輪2各表面產生相對運動和作用力，通過磨料對齒輪齒廓表面的碰撞、滾壓、劃擦等作用來達到對齒輪表面光整加工的目的。該加工方法能夠一次性全方位地實現齒輪各部位去毛刺、拋光及表面力學性能改善，同時能夠使齒輪2齒廓棱邊形成半徑為0.2mm左右的圓角，齒廓表面加工均勻性好，表面粗糙度等級提高1~2級，加工后能在齒廓表面形成殘余壓應力，齒根部位應力集中改善明顯，齒輪的接觸疲勞強度和彎曲疲勞強度明顯提高。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術一種大中型圓柱齒輪垂直交叉主軸式滾磨光整加工方法，屬于機械零件表面光整加工
，具體涉及大中型齒輪齒廓表面的自由磨具光整加工技術。
技術介紹
齒輪是機械傳動中最重要的機械零件之一，其表面質量的好壞直接影響到零件及整機的使用性能和使用壽命。齒輪經過光整加工后，齒面接觸剛度和接觸面積都有所增加，接觸應力相應減小，從而使其承載能力有所提高，齒面的摩擦和磨損相應減小，疲勞強度、精度保持性及其壽命提高。目前國內使用的齒輪光整加工方法有珩齒、研齒、拋齒、精滾齒、電化學加工和擠壓珩磨等，這些工藝各有優缺點。以珩齒為例，齒輪珩齒后可以降低齒面的表面粗糙度值，去除齒面的劃痕，提高齒輪的表面質量；該方法加工效率高、成本低，但是加工過程要經常修整珩磨輪，齒輪的質量依賴操作者的經驗，每批珩磨后的齒輪質量指標很難達到一致。對于電化學加工來說，該種齒輪光整加工方法屬于無切削力的加工，不能在輪齒表面形成殘余壓應力，不利于提高齒輪的疲勞強度。擠壓珩磨工藝主要用于零件的表面去毛刺和拋光。滾磨光整加工技術具有整體加工、表面完整性特征參數綜合改善、經濟可承受的特征，原太原工業大學楊世春教授等人專利技術的“強力全方位滾磨加工設備(專利號ZL96122289.1)”可用于光整加工齒輪齒廓表面，但僅限于小型齒輪；對大中型齒輪由于沿齒形各部位的速度差異和齒輪部位滾拋磨塊的可達性原因，使齒廓表面加工不均勻性明顯增加。因此開發一種新的齒輪滾磨光整加工方法，用以解決大中型圓柱齒輪的光整加工難題，整體改善大中型圓柱齒輪齒廓表面的表面完整性，同時該方法可適用于小型齒輪的光整加工。
技術實現思路
本專利技術一種大中型圓柱齒輪垂直交叉主軸式滾磨光整加工方法，其目的在于開發一種新的齒輪滾磨光整加工工藝，主要解決大中型圓柱齒輪的齒根過渡圓弧部位難加工、齒廓表面加工不均勻等問題，該方法同時可適用于小型齒輪的光整加工。本專利技術一種大中型圓柱齒輪垂直交叉主軸式滾磨光整加工方法，其特征在于是一種通過滾筒1的回轉運動、齒輪2的回轉與擺動運動，使滾拋磨塊3與齒輪2各表面產生相對運動和作用力，從而達到齒廓表面光整加工的目的，其所述的齒輪2兩端面之間的中間平面為基準平面，齒輪2的基準平面通過滾筒1的回轉軸線時齒輪2所處的位置為零位，以齒輪2處于零位時，基準平面和齒輪2軸線的交點與滾筒1軸線的最短距離連線為X軸，在齒輪2上建立XYZ直角坐標系，其所述的齒輪2的回轉軸線與滾筒1回轉軸線在空間上垂直且有一定的距離R，R依據確定，其中df是齒輪2齒頂圓的直徑，B是齒輪2的齒寬，S是滾筒1內的中心圓筒直徑，a1是當齒輪2處于零位時在基準平面上中心圓筒外壁到齒輪2齒頂圓之間的距離，a1的最小取值范圍控制在50～150mm；其所述的滾筒1回轉軸線與水平面垂直；其所述的滾筒1外圓線速度在2～6m/s范圍內調整；其所述的滾筒1有效直徑依據D＝2R+df+2a2確定，其中a2是當齒輪2處于零位時在基準平面上滾筒1內壁到齒輪2齒頂圓之間的距離；其所述的滾拋磨塊3為球形磨粒，滾拋磨塊3、水和拋光液總的填充量不應超過滾筒1容積的80％；其所述的齒輪2能通過調整電機實現調整轉速以及正反轉，且還能繞Z軸和X軸在一定角度范圍內擺動，齒輪2在加工時以零位為參考，繞Z軸做角度為正負β/2的擺動，β的取值依據確定，頻率為2Hz～6Hz，所述的齒輪2在加工時以零位為參考，繞X軸做角度為正負θ/2的擺動，θ的取值依據棱邊倒圓或者齒面改善加工要求的差異在10°～20°范圍內調整，頻率為1Hz～3Hz,，齒輪2沒入滾拋磨塊3的深度h是指齒輪的最下端至滾拋磨塊3靜態時上表面之間的距離，h的取值在1/3mz～1/2mz范圍內調整，其中m為模數，z為齒數，齒輪2分度圓處線速度在0.1～0.8m/s范圍內調整，齒輪2靠近滾筒1外壁一側的線速度方向始終朝下。本專利技術一種大中型圓柱齒輪垂直交叉主軸式滾磨光整加工方法，其具體加工步驟如下：1)向滾筒1中加入滾拋磨塊3，同時加入水和拋光液，滾拋磨塊3、水和拋光液總的填充量不超過滾筒1容積的80％；2)將待加工齒輪2安裝在主軸上，調整主軸部件使齒輪2處于零位處，齒輪2的回轉軸線與滾筒1回轉軸線在空間上垂直且有一定的距離R，R=(df2)2+(B2)2+S2+a1;]]>3)啟動滾筒1電機，使滾筒1以轉速ω1繞回轉軸線轉動，使滾筒1外圓線速度在2～6m/s范圍內；4)啟動主軸電機，使齒輪2以轉速ω2繞其軸線回轉并下降，將齒輪2沒入滾拋磨塊3中深度h的大小在1/3mz～1/2mz范圍內調整；5)使齒輪2繞Z軸及X軸分別按正負β/2和正負θ/2的角度擺動，β的取值依據確定，頻率為2Hz～6Hz；θ的取值為10°～20°，頻率為1Hz～3Hz，加工5～10min；6)齒輪2停止轉動和擺動，將齒輪2繞Z軸旋轉180°；7)重啟主軸電機并使其回轉方向與之前相反，使齒輪2以轉速ω2繞其軸線回轉，使齒輪2靠近滾筒1外壁一側的線速度方向始終朝下；8)使齒輪2繞Z軸及X軸分別按正負β/2和正負θ/2的角度擺動，β的取值依據確定，頻率為2Hz～6Hz；θ的取值為10°～20°，頻率為1Hz～3Hz，加工5～10min；9)重復加工步驟6)至8)，直到完成齒輪的光整加工。本專利技術一種大中型圓柱齒輪垂直交叉主軸式滾磨光整加工方法的優點為：該工藝操作方便，成本低廉，生產效率高，能夠一次性全方位地實現齒輪齒廓表面各部位去毛刺、拋光及表面力學性能改善。本專利技術一種大中型圓柱齒輪垂直交叉主軸式滾磨光整加工方法的有益效果在于：該加工方法能夠明顯去除齒輪各處存在的毛刺，能夠使齒輪齒廓棱邊形成半徑為0.2mm左右的圓角，齒廓表面加工均勻，表面粗糙度Ra等級提高1～2級，加工后齒廓表面硬度提高且能在齒廓表面形成殘余壓應力。該加工方法能夠加工到相對于其它工藝難以加工到的齒輪過渡圓弧部位，大大減小了該處的應力集中。經過該方法加工后，齒輪的接觸疲勞強度和彎曲疲勞強度明顯提高。附圖說明：圖1是本專利技術的加工原理示意圖的主視圖。圖中：1—滾筒；2—齒輪；3—滾拋磨塊。圖2是本專利技術的加工原理示意圖的俯視圖，主要表達了齒輪繞Z軸的擺動。圖3是本專利技術的加工原理示意圖的左視圖，主要表達了齒輪繞X軸的擺動。圖4是齒輪分度圓處加工前表面粗糙度的測試結果。圖5是齒輪分度圓處加工后表面粗糙度的測試結果。圖6是齒輪分度圓附近加工前的表面形貌測試結果。本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種大中型圓柱齒輪垂直交叉主軸式滾磨光整加工方法，其特征在于是一種通過滾筒(1)的回轉運動、齒輪(2)的回轉與擺動運動，使滾拋磨塊(3)與齒輪(2)各表面產生相對運動和作用力，從而達到齒廓表面光整加工的目的，其所述的齒輪(2)兩端面之間的中間平面為基準平面，齒輪(2)的基準平面通過滾筒(1)的回轉軸線時齒輪(2)所處的位置為零位，以齒輪(2)處于零位時，基準平面和齒輪(2)軸線的交點與滾筒(1)軸線的最短距離連線為X軸，在齒輪(2)上建立XYZ直角坐標系，所述的齒輪(2)的回轉軸線與滾筒(1)回轉軸線在空間上垂直且有一定的距離R，R依據確定，其中df是齒輪(2)齒頂圓的直徑，B是齒輪(2)的齒寬，S是滾筒(1)內的中心圓筒直徑，a1是當齒輪(2)處于零位時在基準平面上中心圓筒外壁到齒輪(2)齒頂圓之間的距離，a1的最小取值范圍控制在50～150mm；其所述的滾筒(1)回轉軸線與水平面垂直，滾筒(1)外圓線速度在2～6m/s范圍內調整，滾筒(1)有效直徑依據D＝2R+df+2a2確定，其中a2是當齒輪(2)處于零位時在基準平面上滾筒(1)內壁到齒輪(2)齒頂圓之間的距離；其所述的滾拋磨塊(3)為球形磨粒，滾拋磨塊(3)、水和拋光液總的填充量不應超過滾筒(1)容積的80％；其所述的齒輪(2)能通過調整電機實現調整轉速以及正反轉，且還能繞Z軸和X軸在一定角度范圍內擺動，齒輪(2)在加工時以零位為參考，繞Z軸做角度為正負β/2的擺動，β的取值依據確定，頻率為2Hz～6Hz，齒輪(2)在加工時以零位為參考，繞X軸做角度為正負θ/2的擺動，θ的取值依據棱邊倒圓或者齒面改善等加工要求的差異在10°～20°范圍內調整，頻率為1Hz～3Hz，齒輪(2)沒入滾拋磨塊(3)的深度h是指齒輪的最下端至滾拋磨塊(3)靜態時上表面之間的距離，h的取值在1/3mz～1/2mz范圍內調整，其中m為模數，z為齒數，齒輪(2)分度圓處線速度在0.1～0.8m/s范圍內調整，齒輪(2)靠近滾筒(1)外壁一側的線速度方向始終朝下。本專利技術一種大中型圓柱齒輪垂直交叉主軸式滾磨光整加工方法，其具體加工步驟如下：1)向滾筒(1)中加入滾拋磨塊(3)，同時加入水和拋光液，滾拋磨塊(3)、水和拋光液總的填充量不應超過滾筒(1)容積的80％；2)將待加工齒輪(2)安裝在主軸上，調整主軸部件使齒輪(2)處于零位處，齒輪(2)的回轉軸線與滾筒(1)回轉軸線在空間上垂直且有一定的距離R，R=(df2)2+(B2)2+S2+a1;]]>3)啟動滾筒(1)電機，使滾筒(1)以轉速ω1繞回轉軸線轉動，使滾筒(1)外圓線速度在2～6m/s范圍內；4)啟動主軸電機，使齒輪(2)以轉速ω2繞其軸線回轉并下降，將齒輪(2)沒入滾拋磨塊(3)中深度h的大小在1/3mz～1/2mz范圍內調整；5)使齒輪(2)繞Z軸及X軸分別按正負β/2和正負θ/2的角度擺動，β的取值依據確定，頻率為2Hz～6Hz；θ的取值為10°～20°，頻率為1Hz～3Hz，加工5～10min；6)齒輪(2)停止轉動和擺動，將齒輪(2)繞Z軸旋轉180°；7)重啟主軸電機并使其回轉方向與之前相反，齒輪(2)靠近滾筒(1)外壁一側的線速度方向始終朝下；8)使齒輪(2)繞Z軸及X軸分別按正負β/2和正負θ/2的角度擺動，β的取值依據確定，頻率為2Hz～6Hz；θ的取值為10°～20°，頻率為1Hz～3Hz，加工5～10min；9)重復加工步驟6)至8)，直到完成齒輪的光整加工。...
【技術特征摘要】
1.一種大中型圓柱齒輪垂直交叉主軸式滾磨光整加工方法，其特征在于是
一種通過滾筒(1)的回轉運動、齒輪(2)的回轉與擺動運動，使滾拋磨塊(3)
與齒輪(2)各表面產生相對運動和作用力，從而達到齒廓表面光整加工的目的，
其所述的齒輪(2)兩端面之間的中間平面為基準平面，齒輪(2)的基準平面
通過滾筒(1)的回轉軸線時齒輪(2)所處的位置為零位，以齒輪(2)處于零
位時，基準平面和齒輪(2)軸線的交點與滾筒(1)軸線的最短距離連線為X
軸，在齒輪(2)上建立XYZ直角坐標系，所述的齒輪(2)的回轉軸線與滾筒
(1)回轉軸線在空間上垂直且有一定的距離R，R依據確定，其中df是齒輪(2)齒頂圓的直徑，B是齒輪(2)的齒寬，S是滾筒(1)
內的中心圓筒直徑，a1是當齒輪(2)處于零位時在基準平面上中心圓筒外壁到
齒輪(2)齒頂圓之間的距離，a1的最小取值范圍控制在50～150mm；其所述的
滾筒(1)回轉軸線與水平面垂直，滾筒(1)外圓線速度在2～6m/s范圍內調整，
滾筒(1)有效直徑依據D＝2R+df+2a2確定，其中a2是當齒輪(2)處于零位時
在基準平面上滾筒(1)內壁到齒輪(2)齒頂圓之間的距離；其所述的滾拋磨
塊(3)為球形磨粒，滾拋磨塊(3)、水和拋光液總的填充量不應超過滾筒(1)
容積的80％；其所述的齒輪(2)能通過調整電機實現調整轉速以及正反轉，且
還能繞Z軸和X軸在一定角度范圍內擺動，齒輪(2)在加工時以零位為參考，
繞Z軸做角度為正負β/2的擺動，β的取值依據確定，頻率為
2Hz～6Hz，齒輪(2)在加工時以零位為參考，繞X軸做角度為正負θ/2的擺動，
θ的取值依據棱邊倒圓或者齒面改善等加工要求的差異在10°～20°范圍內調
\t整，頻率為1Hz～3Hz，齒輪(2)沒入滾拋磨塊(3)的深度h...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李文輝，楊勝強，李秀紅，雷洪，李唯東，謝盼新，李永剛，白小云，
申請(專利權)人：太原理工大學，
類型：發明
國別省市：山西;14
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