[发明专利]一种大中型圆柱齿轮垂直交叉主轴式滚磨光整加工方法

摘要

一种大中型圆柱齿轮垂直交叉主轴式滚磨光整加工方法，属于机械零件表面光整加工技术领域，其特征在于通过滚筒1的回转运动、齿轮2的回转与摆动运动，使滚抛磨块3与齿轮2各表面产生相对运动和作用力，通过磨料对齿轮齿廓表面的碰撞、滚压、划擦等作用来达到对齿轮表面光整加工的目的。该加工方法能够一次性全方位地实现齿轮各部位去毛刺、抛光及表面力学性能改善，同时能够使齿轮2齿廓棱边形成半径为0.2mm左右的圆角，齿廓表面加工均匀性好，表面粗糙度等级提高1~2级，加工后能在齿廓表面形成残余压应力，齿根部位应力集中改善明显，齿轮的接触疲劳强度和弯曲疲劳强度明显提高。

主权项

一种大中型圆柱齿轮垂直交叉主轴式滚磨光整加工方法，其特征在于是一种通过滚筒(1)的回转运动、齿轮(2)的回转与摆动运动，使滚抛磨块(3)与齿轮(2)各表面产生相对运动和作用力，从而达到齿廓表面光整加工的目的，其所述的齿轮(2)两端面之间的中间平面为基准平面，齿轮(2)的基准平面通过滚筒(1)的回转轴线时齿轮(2)所处的位置为零位，以齿轮(2)处于零位时，基准平面和齿轮(2)轴线的交点与滚筒(1)轴线的最短距离连线为X轴，在齿轮(2)上建立XYZ直角坐标系，所述的齿轮(2)的回转轴线与滚筒(1)回转轴线在空间上垂直且有一定的距离R，R依据确定，其中df是齿轮(2)齿顶圆的直径，B是齿轮(2)的齿宽，S是滚筒(1)内的中心圆筒直径，a1是当齿轮(2)处于零位时在基准平面上中心圆筒外壁到齿轮(2)齿顶圆之间的距离，a1的最小取值范围控制在50～150mm；其所述的滚筒(1)回转轴线与水平面垂直，滚筒(1)外圆线速度在2～2.5m/s范围内调整，滚筒(1)有效直径依据D＝2R+df+2a2确定，其中a2是当齿轮(2)处于零位时在基准平面上滚筒(1)内壁到齿轮(2)齿顶圆之间的距离；其所述的滚抛磨块(3)为球形磨粒，滚抛磨块(3)、水和抛光液总的填充量不应超过滚筒(1)容积的80％；其所述的齿轮(2)能通过调整电机实现调整转速以及正反转，且还能绕Z轴和X轴在一定角度范围内摆动，齿轮(2)在加工时以零位为参考，绕Z轴做角度为正负β/2的摆动，β的取值依据确定，频率为3Hz，齿轮(2)在加工时以零位为参考，绕X轴做角度为正负θ/2的摆动，θ的取值依据棱边倒圆或者齿面改善等加工要求的差异在10°～20°范围内调整，频率为1Hz～3Hz，齿轮(2)没入滚抛磨块(3)的深度h是指齿轮的最下端至滚抛磨块(3)静态时上表面之间的距离，h的取值在0.54mz～0.68mz范围内调整，其中m为模数，z为齿数，齿轮(2)分度圆处线速度在0.1～0.8m/s范围内调整，齿轮(2)靠近滚筒(1)外壁一侧的线速度方向始终朝下；其具体加工步骤如下：1)向滚筒(1)中加入滚抛磨块(3)，同时加入水和抛光液，滚抛磨块(3)、水和抛光液总的填充量不应超过滚筒(1)容积的80％；2)将待加工齿轮(2)安装在主轴上，调整主轴部件使齿轮(2)处于零位处，齿轮(2)的回转轴线与滚筒(1)回转轴线在空间上垂直且有一定的距离R，R=(df2)2+(B2)2+S2+a1;]]>3)启动滚筒(1)电机，使滚筒(1)以转速ω1绕回转轴线转动，使滚筒(1)外圆线速度在2～2.5m/s范围内；4)启动主轴电机，使齿轮(2)以转速ω2绕其轴线回转并下降，将齿轮(2)没入滚抛磨块(3)中深度h的大小在0.54mz～0.68mz范围内调整；5)使齿轮(2)绕Z轴及X轴分别按正负β/2和正负θ/2的角度摆动，β的取值依据确定，频率为3Hz；θ的取值为10°～20°，频率为1Hz～3Hz，加工5～10min；6)齿轮(2)停止转动和摆动，将齿轮(2)绕Z轴旋转180°；7)重启主轴电机并使其回转方向与之前相反，齿轮(2)靠近滚筒(1)外壁一侧的线速度方向始终朝下；8)使齿轮(2)绕Z轴及X轴分别按正负β/2和正负θ/2的角度摆动，β的取值依据确定，频率为3Hz；θ的取值为10°～20°，频率为1Hz～3Hz，加工5～10min；9)重复加工步骤6)至8)，直到完成齿轮的光整加工。