【摘要】：齒輪齒面的磨削燒傷會影響齒輪使用性能和壽命,是制約精密磨削質(zhì)量的一個關鍵因素。齒輪磨削燒傷的研究對保證加工產(chǎn)品質(zhì)量、提高企業(yè)生產(chǎn)效率具有重要的理論意義和工程應用價值。巴克豪森噪聲(MBN)檢測技術因其速度快、靈敏度高、操作簡便、無損等優(yōu)勢在齒輪磨削燒傷檢測中受到了廣泛關注,成為國內(nèi)外的研究熱點。近年來,以MBN原理為基礎研制的磁彈儀已經(jīng)在零部件表面磨削燒傷檢測中逐步得到應用。但是,MBN檢測技術是一種比較測量法,需要通過標定試樣得出燒傷的評定標準。關于齒輪磨削燒傷的評定,到目前為止,還沒有相關的國家及行業(yè)標準作為依據(jù)。因此,在利用磁彈儀檢測磨削燒傷之前,需要解決標定問題,制定出齒輪磨削燒傷的檢驗標準,以便能更好地將磁彈法應用于齒輪產(chǎn)品的磨削燒傷檢測。齒輪燒傷檢測具有重要的工程意義,而三維表面粗糙度是近年來研究的熱點。因此,本文創(chuàng)新性地將三維表面粗糙度應用于齒輪燒傷的檢測中,圍繞MBN檢測原理和系統(tǒng)分析、試樣的三維表面粗糙度分析、標定試樣的制作和加工方案的優(yōu)化進行研究,采用Nd:YAG激光器對試樣表面進行激光輻照并在空氣中慢慢冷卻的方法產(chǎn)生可控的人工熱損傷來模擬磨削過程中由于機械加工過程中磨削區(qū)瞬時高溫導致的磨削燒傷。首先,調(diào)整激光加工時的電壓、脈寬和離焦量參數(shù),控制產(chǎn)生不同的燒傷程度,完成同種加工工藝下的標定試樣的制作,并結(jié)合燒傷后表面顏色的變化對激光熱損傷程度進行分級。根據(jù)加工結(jié)果對參數(shù)進行優(yōu)化,以提高加工后的表面質(zhì)量,更好地控制產(chǎn)生的燒傷程度,優(yōu)化后得到電壓控制在600-700V,脈寬為5-7ms產(chǎn)生的燒傷比較理想,適合用作標定。其次,系統(tǒng)全面地介紹了三維表面粗糙度的發(fā)展、參數(shù)定義、測量方法及應用,將ISO 25178定義的三維參數(shù)應用到齒輪燒傷的表征中,并對最優(yōu)測量結(jié)果的設置及三維表面參數(shù)在表征燒傷時的相關性進行了分析,明確了在表面燒傷表征時的參數(shù)選擇,揭示了齒輪磨削燒傷后的三維表面粗糙度的改變以及三維參數(shù)與齒輪磨削燒傷MBN檢測特征值隨著激光加工參數(shù)的改變而呈現(xiàn)的變化規(guī)律,得出Sq、Sa、Sxp、Smc、Vv、Vvv、Vvc、Vmc、Sal、Str、Std、Ssk、Sku、Vm和Vmp可以很好地表征燒傷后與燒傷之前的改變,以及不同燒傷程度的表面粗糙度的變化。最后,根據(jù)MBN檢測原理分析了影響MBN信號強度的因素,確定了實驗所用汽車變速箱齒輪材料的最佳激勵電壓為8V,最佳激勵頻率為200Hz,并通過燒傷試樣的MBN檢測得到磁彈值的Max、Min、Avg、Max/Min、Max/Avg、Min/Avg、(Max-Min)和樣本與平均值的偏差Dev。確定了本文所用的低碳合金鋼材料的MBN檢測燒傷的臨界值為51。本文的創(chuàng)新點在于將三維表面粗糙度用于表征激光模擬燒傷的齒輪表面,并將三維表面粗糙度參數(shù)與激光加工參數(shù)建立聯(lián)系,得出最優(yōu)的表征參數(shù),從而為齒輪表面燒傷的檢測提供了新的思路和途徑,推動了巴克豪森噪聲檢測技術在無損檢測領域的應用。
【學位授予單位】：北京工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG86

【參考文獻】

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本文編號：2612779