《基於相位遷移和誤差干涉原理提高齒輪齒距加工精度》是依託大連理工大學,由凌四營擔任醒目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於相位遷移和誤差干涉原理提高齒輪齒距加工精度
- 依託單位：大連理工大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：凌四營
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
超精密齒輪在精密機械、國防、航空航天等領域具有重要套用價值，制約其齒距製造精度提高的瓶頸在於磨齒設備分度系統的精度和齒輪齒距加工工藝。本項目提出基於原始分度誤差曲線與其相位遷移誤差曲線相干涉的齒距加工方法，並用於二次非均勻磨齒工藝，以提高超精密齒輪的齒距加工精度。在研究原始分度誤差曲線的提取方法與特性分析的基礎上，研究工具機分度系統的誤差映射規律與相位遷移判據，建立描述最小齒距偏差與相位遷移角、誤差干涉深度、支承工件退讓係數等多變數之間映射關係的數學模型，揭示齒距加工精度、誤差復映規律及加工工藝匹配之間的內在聯繫，探索獲取較小單一齒距偏差和齒距累積總偏差的策略與在機實現方法，力爭在原始分度誤差曲線的精確構建、非均勻磨齒的相關理論、二次加工餘量的精確控制等關鍵技術上有所突破。本項研究對於建立超精密齒輪齒距加工的新原理與新的技術手段，提升超精密齒輪的製造技術水平有重要的科學意義與研究價值。
結題摘要
齒輪是機械零件中非常重要的基礎件之一，尤其是圓柱漸開線齒輪廣泛套用於常規機械、地面交通、船舶、航空航天、兵器、精密工具機與儀器等領域。與工具機分度精度相關的單個齒距偏差fpt和齒距累積總偏差Fp即是齒輪國家標準GB/T 10095.1-2008中規定的必檢項目，也齒輪國際標準ISO1328-1:2013中的默認檢查項目。本項目基於相位遷移和誤差干涉原理，針對提高齒輪的齒距加工精度開展了工具機分度誤差傳遞規律及相位遷移磨齒工藝的研究工作，並取得了如下研究成果： (1) 採用全閉環測量法對正36面稜體進行了高精度標定，標定的測量不確定達±0.05″； (2) 採用經過全閉環測量法標定的正36面稜體和相對測量法在機精密提取工具機36個均布離散點的系統分度誤差曲線，最大分度誤差為6.8″； (3) 通過精密磨齒實驗研究磨齒機系統分度誤差的傳遞規律。系統分度誤差傳遞到被加工齒輪後，齒距累積總偏差由2.08μm增大為2.57μm； (4) 通過實驗方法得到了特定工況下工具機分度誤差傳遞過程中的不確定為±0.6μm。根據工具機原始系統分度誤差及磨齒機分度誤差傳遞過程中的不確定度可預測齒輪的齒距加工精度； (5) 在研究磨齒機系統分度誤差提取方法基礎上，提出了利用系統分度誤差曲線與其相位遷移誤差曲線相干涉的相位遷移磨齒工藝； (6) 採用傳統的精密磨齒工藝得到的齒輪試件的齒距累積總偏差為2.57 μm，較系統分度誤差增大了約24%；而採用本項目提出的相位遷移磨齒工藝進行精密磨齒，齒輪試件的齒距累積總偏差減小到1.34μm，較系統分度誤差減小了約36%。即使考慮齒輪齒距偏差的測量不確定度，試件齒輪的齒距累積總偏差均達到齒輪國家標準(GB/T 10095.1-2008)、德國標準(DIN 3962.1-1978)和國際標準(ISO 1328.1-2013)中的最高等級； 採用項目提出的相位遷移磨齒工藝可使被加工齒輪的齒距累積加工精度(分度精度)高於磨齒機分度系統的分度精度，這對提高分圓元件(包括：多面稜鏡、分度盤、端齒盤、分度齒輪、分度蝸輪、諧波齒輪等)的分度加工精度有重要的現實意義。
