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泵齿轮端面砂带磨削及倒棱关键技术研究

尹佳超 黄云 邹莱

尹佳超, 黄云, 邹莱. 泵齿轮端面砂带磨削及倒棱关键技术研究[J]. 机械科学与技术, 2019, 38(2): 211-217. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180160
引用本文: 尹佳超, 黄云, 邹莱. 泵齿轮端面砂带磨削及倒棱关键技术研究[J]. 机械科学与技术, 2019, 38(2): 211-217. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180160
Yin Jiachao, Huang Yun, Zou Lai. Exploring Key Belt Grinding and Chamfering Technology of Pump Gear Face[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2019, 38(2): 211-217. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180160
Citation: Yin Jiachao, Huang Yun, Zou Lai. Exploring Key Belt Grinding and Chamfering Technology of Pump Gear Face[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2019, 38(2): 211-217. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180160

泵齿轮端面砂带磨削及倒棱关键技术研究

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180160
基金项目: 

国家自然科学基金青年基金项目 51605056

重庆市基础科学与前沿技术研究专项项目 cstc2016jcyja0066

详细信息
    作者简介:

    尹佳超(1993-), 硕士研究生, 研究方向为数控砂带磨削与先进制造技术等, y_jiachao@163.com

    通讯作者:

    邹莱, 副教授, 博士生导师, 博士, zoulai@cqu.edu.cn

  • 中图分类号: TG156

Exploring Key Belt Grinding and Chamfering Technology of Pump Gear Face

  • 摘要: 为了实现齿轮端面及其棱边的高效一次加工,结合新型开式砂带磨削的方案和特点,设计了一种适用于齿轮端面的砂带磨削装置。该系统既有砂带磨削的柔性和适应性广的特点,又能通过磨削参数的调节实现端面棱边微小倒棱尺寸的精确控制。磨削系统采用了接触轮的往复振动方式,能够改善砂带表面磨料等高性。最后通过磨削试验探索得到最佳表面质量和倒棱尺寸的磨削参数,表面粗糙度能够维持在0.05 μm以下,棱边不同位置微小倒棱尺寸能够满足给定的尺寸范围,也验证了该系统进行高精度磨削的有效性和稳定性。
  • 图  1  两种砂带磨削形式

    图  2  齿轮端面加工及倒棱

    图  3  齿轮端面轮廓测量方法

    图  4  齿轮端面砂带磨削装置示意图

    图  5  砂带磨削磨头结构示意

    图  6  齿轮端面磨削加工

    图  7  泰勒轮廓仪检测齿轮倒棱轮廓

    图  8  均值主效应图

    图  9  齿轮端面线轮廓检测结果

    表  1  20CrMnMo的化学成分(质量分数%)

    C Si Mn Cr Mo
    0.17~0.23 0.17~0.37 0.9~1.2 1.1~1.4 0.2~0.3
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    表  2  20CrMnMo的力学性能

    抗拉强度/MPa 屈服强度/MPa 断面伸长率/% 断面收缩率/% 布氏硬度(HBS)
    ≥1 800 ≥885 ≥10 ≥45 ≤217
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    表  3  试验参数

    参数名称 数值
    正反转时间/s 8、10
    齿轮轴转速/(r·min-1) 800、1 000
    砂带张紧力/N 40、50
    X方向进给量/mm 0.5、1.0、1.5、2.0
    顶尖压力/MPa 0.4~0.6
    卷带速度/(mm·s-1) 0.5、1.0
    接触轮往复摆动/(次·s-1) 10
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    表  4  部分齿轮轴倒棱磨削后测量结果

    位置 轮廓尺寸/mm
    1# 2# 3# 4#
    A-B 端面长边 0.464 0.473 0.476 0.486
    齿廓短边 0.025 0.024 0.030 0.024
    C-D 端面长边 0.429 0.406 0.452 0.427
    齿廓短边 0.020 0.018 0.020 0.032
    E-F 端面长边 0.368 0.3780 0.367 0.384
    齿廓短边 0.019 0.021 0.020 0.024
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    表  5  正交试验结果与计算分析表

    试验号 A B C D 表面粗糙度/Ra 倒棱直角边/mm
    X方向进给量/mm 正反转时间/s 齿轮轴转速/(r·min-1) 砂带张紧力/N
    1 1(2.0) 1(8) 1(800) 1(40) 0.081 5 0.62
    2 1(2.0) 2(10) 2(1 000) 2(50) 0.051 9 0.72
    3 2(1.5) 1(8) 1(800) 2(50) 0.055 4 0.44
    4 2(1.5) 2(10) 2(1 000) 1(40) 0.075 9 0.53
    5 3(1.0) 1(8) 2(1 000) 1(40) 0.077 9 0.40
    6 3(1.0) 2(10) 1(800) 2(50) 0.048 1 0.42
    7 4(0.5) 1(8) 2(1 000) 2(50) 0.044 1 0.34
    8 4(0.5) 2(10) 1(800) 1(40) 0.075 0 0.31
    K1 0.133 4 0.258 9 0.260 0 0.310 3
    K2 0.131 3 0.250 9 0.249 8 0.199 5
    K3 0.126 0
    K4 0.119 1
    表面粗糙度 k1 0.066 7 0.064 7 0.065 0 0.077 6
    k2 0.065 6 0.062 7 0.062 5 0.049 9
    k3 0.063 0
    k4 0.059 6
    R 0.007 1 0.002 0 0.002 5 0.027 7
    K1 1.34 1.8 1.79 1.86
    K2 0.97 1.98 1.99 1.92
    K3 0.82
    K4 0.65
    端面长边 k1 0.67 0.45 0.448 0.465
    k2 0.485 0.495 0.496 0.48
    k3 0.410
    k4 0.325
    R 0.345 0.045 0.048 0.015
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  • 收稿日期:  2017-12-16
  • 刊出日期:  2019-02-05

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