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齿轮的加工质量包括加工表面质量和加工精度,其中齿面粗糙度和齿距偏差是评判加工质量的重要指标。成形磨齿是硬齿面齿轮精加工的主要方法之一,其特点是加工精度高,但相对蜗杆砂轮磨齿效率较低。提高成形磨齿的效率与加工质量是相对立的,影响成形磨齿的加工质量和效率的主要因素包括磨齿加工设备、工件安装及工艺参数三个方面,其中工艺参数的选择是其重要环节。本文通过理论分析和大量的试验数据建立了齿面粗糙度预测模型以及磨齿加工效率η的数学模型,分析了影响成形磨齿齿距误差的主要因素以及加工工艺参数对磨削质量和效率的影响。主要研究内容如下: 1.探讨了成形磨齿加工过程中砂轮修整工艺参数(速比qd、重叠比Ud和径向修整进给量ar)和磨削进给量ap对齿面粗糙度的影响。通过十二组试验得到齿面粗糙度数据,采用多元线性回归技术,建立了成形磨齿齿面粗糙度预测模型,并对其进行了显著性检验。 2.分析了影响成形磨齿齿距误差大小的因素,得到运动偏心、安装偏心和磨齿工艺参数对成形磨齿单个齿距偏差的影响程度,其中成形磨齿工艺参数是影响单个齿距偏差的主要因素。通过对试验数据进行研究,得到了径向修整进给量ar、磨削进给量ap和相对金属去除率Vw对单个齿距偏差的影响,得出了单个齿距偏差随着径向修整进给量ar、磨削进给量ap、相对金属去除率Vw的增大而增加的结论。 3.建立了以工艺参数为变量的成形磨齿加工效率η的数学模型。该模型的变量包括重叠比Ud、径向修整进给量ar、轴向进给速度Fa、磨削进给量ap、相对金属去除率Vw和转台分度速度fc。其中,由重叠比Ud和径向修整进给量ar可求得砂轮修整进给速度,砂轮表面轮廓的近似长度可根据齿轮模数反求得到。通过实际磨削试验验证了该模型的合理性。 4.提取了成形磨齿齿面粗糙度预测模型和磨齿加工时间数学模型之间共同的工艺参数(磨削进给量ap、重叠比Ud和径向修整进给量ar),研究了在不同工艺参数作用下齿面粗糙度和加工时间的变化。进而对现有的工艺参数进行优化,磨削结果表明优化后的磨削效率提高了20%,且磨削加工质量得到了提高。