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数控成形磨齿加工是实现高性能齿轮制造的主要手段和工艺方法,其主要特点是可以全面纠正齿轮磨削前的各种误差,并以较高的加工效率,获得高的加工精度。目前,我国的高档数控磨齿机几乎全部依赖进口,价格昂贵且数量较少,研究数控成形磨齿机磨削的关键技术,对提高齿轮加工效率和精度,以及发展我国高档数控齿轮加工都有重要的理论和指导意义。因此,为了进一步提高成形磨削的效率和精度,本文研究了数控成形磨齿机的关键工艺参数优化,主要内容如下: 根据空间啮合原理和成形磨齿加工理论,对砂轮与工件之间的瞬时接触线精确求解,得到齿面空间接触线啮合方程及其相关性质,并由B样条逼近理论得到了砂轮的逆包络曲面。采用数值模拟分析的方法,得到工件参数和砂轮安装参数对接触线的影响规律,经分析得知,接触线的位置形态是影响成形磨齿效率和精度的主要因素,调整砂轮安装角度可以改变接触线的形态。 由上述分析所得规律,采用单参数曲面包络原理建立数字化分析齿面数学模型,分别以成形磨削效率、成形磨齿齿向修形精度与砂轮安装偏转角之间关系为优化函数,以成形磨削加工时间最少、磨削修形精度最高为优化目标,提出了一种基于砂轮安装偏转角的调整接触线优化方法。通过对接触线形态和位置的优化,一方面,使得磨削冲程最短,提高加工效率,使得磨削效率提高4%-13%;另一方面,使得接触线包络出的修形齿面最优,减少齿面修形误差,提高齿向修形精度,可使优化后的修形磨削精度提高一个等级。 在此研究的基础上,根据所提出的优化方法,开发了成形磨齿接触线优化分析软件,并将它集成于自主研发的某型数控成形磨齿机的软件中,实现了对数控成形磨齿机关键参数的优化调整。最后,通过数控成形磨齿机物理样机对该优化方法进行了验证,磨齿加工实验表明,该研究结论和优化方法可有效地提高成形磨齿加工效率和齿向修形精度。