【摘要】：汽車工業(yè)的發(fā)展對齒輪精度和加工效率提出了更高的要求,磨齒是齒輪加工工藝的重要工序,決定了齒輪加工精度和表面質(zhì)量。本文分析了蝸桿砂輪磨齒和螺旋錐齒輪磨齒簡化的方法,通過單顆磨粒劃擦實驗和連續(xù)磨粒劃擦實驗研究了微晶陶瓷磨料砂輪磨削20CrMnTi齒輪時的劃擦機(jī)理,根據(jù)劃擦結(jié)果對現(xiàn)有磨削加工表面粗糙度模型進(jìn)行了修正。分析了蝸桿砂輪磨齒和螺旋錐齒輪磨齒簡化的方法,計算了砂輪工作面和齒輪齒面在嚙合點處的相對運動速度和速度矢量方向上兩共軛曲面的曲率半徑,并將蝸桿砂輪磨齒過程簡化成平面磨削,將展成法磨削螺旋錐齒輪的大齒輪過程簡化成內(nèi)圓磨削。研究了單顆微晶陶瓷磨粒劃擦滲碳淬硬20CrMnTi的劃擦機(jī)理。結(jié)果表明,劃痕是由磨粒表面多個微刃共同參與劃擦而形成的,劃痕表面具有明顯的塑性流動特征。在一定的劃擦速度下,法向力和切向力均隨著劃擦深度的增加而增大;在一定的劃擦深度下,法向力隨著劃擦速度的提高而先增大后減小,切向力和單位磨削力隨著劃擦速度的提高而逐漸降低。研究了微晶陶瓷磨粒的磨損情況。結(jié)果表明,微晶陶瓷磨粒的磨損形式是破碎磨損、黏附磨損和磨耗磨損,小塊的破碎磨損是其主要磨損形式。在較低的劃擦速度下,應(yīng)變率強(qiáng)化效應(yīng)對材料的塑性變形起主導(dǎo)作用,工件材料以短塊狀磨屑的形式被去除。在較高的劃擦速度下,磨粒前端的剪切區(qū)發(fā)生失穩(wěn)絕熱剪切,工件材料以節(jié)狀磨屑的形式被去除。研究了劃擦深度和劃擦速度對劃痕兩側(cè)塑性隆起高度的影響。結(jié)果表明,當(dāng)劃擦速度為10m/s時,劃痕兩側(cè)塑性隆起高度隨著劃擦深度的增加而呈現(xiàn)雙峰波動趨勢;在其它3種劃擦速度下,劃痕兩側(cè)塑性隆起高度的變化趨勢類似,且整體變化不大。在一定的劃擦深度下,劃痕兩側(cè)塑性隆起高度隨著劃擦速度的提高而降低。研究了連續(xù)磨粒共同參與下的微晶陶瓷磨粒劃擦滲碳淬硬20CrMnTi的劃擦機(jī)理。在磨粒運動軌跡完全重合的連續(xù)磨粒劃擦實驗中,二次劃痕兩側(cè)產(chǎn)生塑性隆起;塑性隆起高度隨著劃擦深度的增加而增大,隨著劃擦速度的提高而逐漸降低。劃痕邊緣的塑性隆起形式主要是鋸齒狀邊緣和面積較大的塊狀毛刺。逆磨劃擦的切向力比順磨劃擦大,二次劃痕兩側(cè)的塑性隆起高度比單顆磨粒劃擦大。在磨粒運動軌跡部分重合的連續(xù)磨粒劃擦實驗中,一次劃痕的溝槽邊緣在二次劃擦?xí)r被后續(xù)磨粒切除,二次劃擦產(chǎn)生的塑性隆起在后續(xù)磨粒的推擠下流向一次劃痕溝槽。磨粒運動軌跡部分重合的連續(xù)磨粒劃擦力比單顆磨粒劃擦力和磨粒運動軌跡完全重合的連續(xù)磨粒劃擦力小。研究了磨粒間距對連續(xù)磨粒劃擦過程的影響,結(jié)果表明,二次劃擦的法向力隨著磨粒間距的減小而減小,切向力在磨粒間距為20μm時最小,說明在連續(xù)磨粒劃擦實驗中運動軌跡部分重合的后續(xù)磨粒較為鋒利,具有較高的材料去除效率。分析了連續(xù)磨粒劃擦機(jī)理。結(jié)果表明,后續(xù)磨粒二次劃擦的過程包括"滑擦—耕犁—切削"三個階段。在較高的應(yīng)變率和絕熱水平下,二次劃擦?xí)r磨粒前端的剪切區(qū)發(fā)生失穩(wěn)絕熱剪切,工件材料主要以節(jié)狀磨屑的形式被去除。建立了二次劃痕兩側(cè)塑性隆起高度的線性回歸方程,考慮了磨削加工中工件材料的塑性流動和劃擦速度對劃痕兩側(cè)塑性隆起高度的影響,對現(xiàn)有磨削加工表面粗糙度模型進(jìn)行了修正,并進(jìn)行了磨削驗證實驗。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TG580.6

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