面齿轮蜗杆砂轮磨齿加工误差与齿面热损伤机理研究

As a kind of angle drive, face gear drive has the pinion shaft freedom, compact structure, easy to be installed, and many other advantages. A lot of practice has proved that face gear can not only play an excellent performance in helicopter torque-split structure drive, but also has great prospects for development in the car and other general industrial. If the face gear take place of spiral bevel gear transmission type, it is firstly needed to solve the problem of the precision grinding processing. This project is based on the existing cylindrical gear CNC gear grinding equipment and general cone roller dressing tools, putting forward the face gear and worm wheel variable meshing angle modification theory and methods. Numerical control method of dressing worm wheel will be studied, based on the measured surface reverse gear tooth surface deviation error of machine tool and to compensate the grinding worm tooth surface by topology, to achieve the purpose of precise grinding face gear. At the same time, the grinding force fluctuation, thermal deformation and the effect of electromagnetic wave on tooth surface error mechanism and tooth surface grinding heat damage mechanism, so as to get the error of tooth surface and tooth surface grinding quality control method. Compared with the existing face gear grinding machining method, the method uses general standard dressing tools and machine tool, has easy popularization and application; the error of the gear and worm wheel gear grinding machining mechanism and the thermal damage mechanism and control will also be revealed, and it has a strong theoretical significance and practical value.

面齿轮传动作为一种角度传动，具有小齿轮轴向自由、结构紧凑、安装调整方便等诸多优点。若干实践已经证明，面齿轮不仅能在直升机分扭传动结构中发挥优异性能，在汽车等其他一般工业中也有很大的发展前景。而面齿轮若要代替弧齿锥齿轮等传动类型，需要首先解决其精密磨齿加工问题。本项目拟基于现有的圆柱齿轮数控磨齿设备与通用锥面滚轮修整工具，提出面齿轮蜗杆砂轮的变啮合角修整理论和方法。研究修整蜗杆砂轮的数控规律，基于实测面齿轮齿面偏差反求机床误差并以拓扑方式对蜗杆砂轮齿面进行补偿，达到精确磨削面齿轮的目的。同时研究磨削力波动、热变形及电磁波动等因素对齿面误差的影响机理以及齿面磨削热损伤机理，从而获得对齿面误差和齿面磨削质量的有效控制方法。与已有的面齿轮磨齿加工方法相比，该方法使用通用标准修整工具和机床，易于普及和应用；另外揭示面齿轮蜗杆砂轮磨齿加工的误差机理和热损伤机理并予以控制，具有很强的理论意义和实用价值。

面齿轮传动具有小齿轮轴向自由、传动比大、结构紧凑、安装调整方便等诸多优点。近20年的国外大量实践已经证明，面齿轮不仅能在直升机分扭传动结构中发挥优异性能，在汽车以及其他一般工业中也有很大的应用发展前景。然而面齿轮传动要在若干场合中代替弧齿锥齿轮等动力传动类型，需要首先解决其硬齿面精密磨齿加工问题。.本项目基于现有的圆柱齿轮数控磨齿加工设备与通用标准双锥面滚轮修整工具，提出了面齿轮蜗杆砂轮的变啮合角修整理论和方法。研究了变啮合角砂轮的曲面定义及修整蜗杆砂轮的数控原理，开发了面齿轮蜗杆砂轮磨齿软件和蜗杆砂轮修整软件；基于实测齿面偏差反求机床误差并且以几何拓扑方式对蜗杆砂轮齿面进行补偿，达到了精确修整蜗杆砂轮螺旋曲面的目的。分别研究了安装误差、热变形、磨削力变化等因素对齿面误差的影响机理，从而获得对齿面误差的有效控制方法。项目发表高水平论文10篇，获得授权国家发明专利4项，获得陕西省航空学会科技进步奖1项，制定面齿轮轮齿精度制及加工规范（企业规范）1项。所研究成果已被应用于秦川机床公司开发的YK7363T1型齿轮磨齿机中，为直升机主减速器技术验证机提供了满足质量要求的高精度面齿轮。所磨削的面齿轮齿距精度稳定达到3-4级，齿形精度达到5级。加工面齿轮最大直径可达610mm。.与已有的面齿轮磨齿加工方法相比，该方法使用标准修整工具和普通加工机床，不仅具有效率高和精度高的特点，而且具有通用性，易在各大中型企业中普及，具有较高的理论研究意义和应用价值。