一種降低內齒強力珩齒珩削徑向力大小的方法與流程
2023-04-30 04:02:51
本發明屬於機械加工工藝技術領域，具體涉及一種降低內齒強力珩齒珩削徑向力大小的方法。
背景技術：
表徵珩削加工過程的眾多參量中，珩削力是極其重要的參量之一，也是研究珩齒珩削加工過程的重要內容。珩削力對珩削接觸區的溫度、珩磨輪的使用壽命、磨削比能、工件表面加工質量等均會產生極大的影響，珩削力的變化不僅可以反映珩削過程中珩磨輪與加工工件的相互作用，在一定情況下還可以用於預測被磨工件的表面質量和磨削變質層的深度，能夠有效地評價珩削質量的高低，同時通過改變珩削工藝參數，降低珩削力可以提高珩磨輪的使用壽命，減少加工成本。因此，研究珩削過程中的珩削力變化規律，分析影響珩削力的因素，並對其進行控制，能夠有效提高珩削質量和珩磨輪使用壽命。內嚙合強力珩齒實際加工過程中，在加工一定數量的工件之後，操作人員根據監測到的徑向力大小，估計珩削力的大小，進而決定是否需要修磨珩磨輪。隨著加工工件數目的增多，由於珩磨輪磨粒的鈍化、磨屑在磨粒間隙中的積累，使得珩削力成倍增加。因此建立精確的徑向力預測模型，利用優化方法對工藝參數進行優化，對生產加工有重要意義。目前已有學者基於中心複合試驗設計來進行工藝參數的布置，然後中心複合試驗設計所設定的工藝參數會超出布置的範圍，容易造成工具機的損傷，還有學者利用遺傳算法對工藝參數進行優化，但對於複雜多峰值的目標函數，優化結果會陷入局部最優，不能得到實際全局最優解。故無法預測內齒珩輪強力珩齒珩削徑向力的大小並選出最優的工藝參數組合使珩削徑向力最佳。
技術實現要素：
鑑於現有技術存在的不足之處，本發明提供一種降低內齒強力珩齒珩削徑向力大小的方法。
本發明通過建立珩削力數學模型和狼群算法，添加加工時間節拍約束條件，對珩齒工藝參數進行優化，以達到最佳的珩削徑向力。
一種降低內齒強力珩齒珩削徑向力大小的操作步驟如下：
(1).針對被加工齒輪的珩齒加工工藝，提取影響珩削徑向力大小的珩齒工藝參數，設計珩齒工藝參數組合，進行珩齒加工實驗，監測得到珩削徑向力大小；
(2).根據珩齒工藝參數組合和珩削徑向力的大小通過響應曲面非線性擬合法構建珩削徑向力數學模型；
(3).基於狼群算法，添加加工節拍約束條件，對珩齒工藝參數進行優化，得到最優化珩齒工藝參數。
進一步限定的技術方案如下：
步驟(1)中，所述被加工齒輪的模數mn為1<mn<3、齒數n為15<n<100、螺旋角β為20°<βfz>c2)，取fx為零水平值5um/行程時，c2、fz對fr的響應曲面圖如圖4a所示、取fz為零水平值130mm/min時，c2、fx對fr的響應曲面圖如圖4b所示、取c2為零水平值1300r/min時，fz、fx對fr的響應曲面圖如圖4c所示。
步驟(3)，基於狼群算法，對珩齒工藝參數進行優化，得到最優化珩齒工藝參數。
根據狼群優化算法迭代規則，取人工狼數為100，迭代次數為50，探狼最大遊走次數為10，步長因子為0.12，方向因子為10，判定距離因子為0.06，更新比例因子為5。添加加工節拍約束條件：t＝(100/fx)(6/fz)×60≤120。圖5為狼群優化算法迭代趨勢圖，由圖5可得，在迭代超過三次之後，珩削徑向力趨於穩定，所得到的最佳的珩齒工藝參數組合為：工件轉速c2＝1780r/min、珩磨輪軸向進給速度fz＝70mm/min、珩磨輪每行程的徑向進給量fx＝5.5um/行程。此時珩削徑向力趨於穩定為75.2n。根據實際經驗選取的珩齒工藝參數：工件轉速c2＝1450r/min、珩磨輪軸向進給速度fz＝120mm/min、珩磨輪每行程的徑向進給量fx＝4um/行程，所得珩削徑向力大小為108n，根據優化後所得的珩削徑向力比實際經驗所得降低了30.38％。
實施例2
1.工件參數
本發明的具體流程如圖1所示。以微晶剛玉內齒珩磨輪珩削20crmnti齒輪為例，採用hmx-400數控內齒珩輪強力珩齒機。被加工齒輪的基本參數為：模數mn＝2.36，齒數z＝18，齒輪螺旋角β＝33°45″，壓力角α＝17°。內齒珩磨輪的基本參數為：模數mn＝2.36，齒數z＝95，珩磨輪螺旋角β＝41.696°，壓力角α＝17°。進給方式為軸向徑向連續進給。用內置kstler力傳感器對珩削徑向力進行實時監測。
2.工藝參數
四個珩齒工藝因素的範圍分別為：
工件齒輪轉速2000<c2<5000(r/min)、珩磨輪每行程的徑向進給量2<fx<8(um/行程)、珩磨輪軸向進給速度60<fz<200(mm/min)。
3.降低珩削徑向力的操作步驟同實施例1。
4.結果。
通過該方法所得到的最佳的珩齒工藝參數組合為：工件轉速c2＝1800r/min、珩磨輪軸向進給速度fz＝75mm/min、珩磨輪每行程的徑向進給量fx＝5um/行程。此時珩削徑向力趨於穩定為71.5n，根據實際經驗選取的珩齒工藝參數：工件轉速c2＝1450r/min、珩磨輪軸向進給速度fz＝120mm/min、珩磨輪每行程的徑向進給量fx＝4um/行程，所得珩削徑向力大小為96n，根據優化後所得的珩削徑向力比實際經驗所得降低了28.71％。