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毕业设计(论文)译文题目名称：使用CBN砂轮对螺杆转子进行精密磨削的方法院系名称：机电学院班级：机自093班学号：200900314328学生姓名：金峥指导教师：朱继华2013年3月中原工学院毕业设计译文使用CBN砂轮对螺杆转子进行精密磨削的方法魏静，张光辉摘要：针对高精度加工螺杆转子，这篇论文介绍了利用立方氮化硼（CBN砂轮）对螺杆转子进行精密磨削的加工方法。首先，使用小型电镀CBN砂轮磨削螺杆转子。精确的CBN砂轮轴向轮廓的模型是在齿轮啮合理论的基础上建立开发的。考虑到螺杆转子和涂层厚度之间的间隙，主动砂轮的修整引入了CBN的砂轮的设计方法。主动砂轮的形状采用低速电火花线切割技术（低速走丝线切割机）进行加工线CBN主动砂轮的成形车刀采用低速走丝机切割机进行加工。CBN螺杆转子砂轮采用本文提出的原理进行有效性和正确性的验证。电镀CBN砂轮对螺杆转子进行加工，同时进行机械加工实验。在实验中获得的数据达到GB10095-88五级认证。关键词：CBN砂轮精密磨削螺杆转子砂轮外形修整中原工学院毕业设计译文专业术语目录：P螺杆转子的参数H螺杆转子的直径Σ砂轮和转子的安装角度Au砂轮和转子的中心距8螺旋转子接触点的旋转角x1,y1,z1:转子在σ系统中的位置x,y,z:砂轮端面的位置xu,yu,zu:x,xyz轴的法向量nx,ny,nz:XYZ轴的端面法向量nu,nu,nu:砂轮的角速度的矢量:砂轮模块的角速度wu:螺旋转子的角速度w1螺旋转子模块的角速度转子接触点的角速度转子表面接触点的初始速度砂轮表面接触点的角速度砂轮表面接触点的初始速度l砂轮的理论半径砂轮轴的理想位置砂轮表面的修改半径砂轮轴的修改位置砂轮表面的法向量中原工学院毕业设计译文1.引言螺旋转子是螺杆压缩机、螺钉、碎纸机以及螺杆泵的关键部分。转子的加工精度决定了机械性能。一般来说，铣刀用于加工螺旋转子。许多研究者，如肖等人[1]和姚等人[2]，对用铣刀加工螺旋转子做了大量的工作。该方法可以提高加工效率。然而，加工精度低和表面粗糙度不高是其主要缺点。随着高新技术的发展，一些新的加工技术被用来制造螺旋转子。英国霍尔罗伊德行业[3]在1997年提出的成形磨削方法针对成型磨削支线，螺旋，蜗杆传动等等提供了一个新的整形系统。[4]该系统使用组合滚刀来加工螺杆转子。这里还介绍了一些加工螺杆转子的其他方法[5，6]。作为一种有效的精密磨削方法，（CBN）砂轮在过去的几十年已广泛应用于行业之中，并产生很好的效果。卡格拉和伊万斯[7]和乌帕德希雅[8]以及帕维尔和斯里瓦斯塔瓦[9]分析这种技术的优点如下：（1）CBN砂轮车轮有精度高，一致性，和高耐磨电阻以及砂轮在整个磨削过程中不需要进行修整。（2）对于一个工件具有高精度的轮廓。（3）具有优良的磨削性能，有效地避免了齿面烧伤或裂纹。（4）具有较高的生产率，研磨机的结构非常简单。对CBN磨削砂轮，在整个磨削过程中不需要经行砂轮修整和磨削补偿。根据国家高效磨削状态的检验数据，使用高效磨粒可以获得高的磨削素的。在大多数CBN成型磨削的研究中[11，12]注重材料的性能。为了避免工件的热损伤和开发新型立方氮化硼砂轮，谭少傅等人[13]基于工件表面磨削参数开发了一种温度模型来预测残余应力。杰克逊等人[14]研究了基本机制和针对高速磨削技术的专用CBN砂轮。他们提出的发展高速切削的相关技术，研磨机和研磨工具还需要适应高速加工以及加工工件中的影响。丁等人[15]开发了一种新的技术使用单层钎焊CBN磨削工具来加工难加工材料。基于齿轮啮合理论，Y等人[16]建立了一个数学模型来收集CBN砂轮的数据，在CBN砂轮设计中引入了齿轮齿形的修整原理。随着高速、高精度的要求加工技术，在本文中介绍了一种使用CBN砂轮加工磨削螺杆转子的方法。小型电镀CBN砂轮首次被应用到磨削螺杆转子加工中。在磨削的过程中，磨削的精度直接取决于砂轮的位置精度。正确、合适的主动轮间中原工学院毕业设计译文隙是电镀CBN砂轮的先决条件。为了保证加工CBN砂轮的精度，建立了一个数学模型来解救如何设计CBN砂轮的轴向卫视。该模型是建立在齿轮啮合原理基础之上。2CBN砂轮的形状设计2.1CBN砂轮形的齿面方程基于齿轮啮合理论,李特文和富恩特斯[17]建立了关于圆柱形蠕虫加工和介绍接触磨削轮蜗杆表面的方程坐标系统。同样,螺旋面螺杆转子也可以被视为一个相对运动的砂轮和螺旋形工件。坐标系统定义如下:σ坐标系统固定的位于中心的部分的螺旋转子。σu坐标系统固定的中心的砂轮。σ1移动的坐标系统固定在螺旋转子表面。砂轮是被认为在加工过程中产生的,转子执行螺旋运动和螺杆参数p,（p=H/2π）;砂轮的轴和转子交叉形成了安装角Σ。Au是螺杆转子和砂轮之间的中心距。图1显示了砂轮和螺杆转子的几何关系。在磨削过程中,砂轮围绕它的轴进行旋转,但磨削速度只和它的旋转速度有关，当考虑数学模型的影响时该速度可以忽略不记。接触点M的半径在坐标系统σ1和σu中是r,ru,。σ和σu之间和σ和σ1可以表示为方程式1和2[17]。图2显示了砂轮和螺杆转子之间的运动关系。中原工学院毕业设计译文2.2CBN砂轮的轴向截面理论CBN砂轮表面是一个旋转截面。因此,知道CBN砂轮轴向几何截面就可以推测出砂轮的旋转表面。根据图形1和2,接触点M的半径在坐标系统σ1和σu可以表达为Eq.3:（a）砂轮在坐标系中的位置（b）螺旋转子在坐标系中的位置（砂轮）（螺杆转子）中原工学院毕业设计译文图1砂轮和螺旋转子的几何关系(a)砂轮和螺旋转子的向量（b）向量之间的关系图2砂轮和螺杆之间的运动关系公式1可以在图2b中显示如下接触点M在σ1和σu:中的角速度可以表示如下中原工学院毕业设计译文然后转换方程5、6到固定坐标系σ中和的关系为接触点M的先对速度可以由方程式9得出接触点M应该满足公式把方程式9和带入方程，在公式中是砂轮的正向量，接触方程式可以表示为考虑到圆柱接触面的性能表示为和，方程式10进一步求解得：中原工学院毕业设计译文因此，砂轮和螺旋转子之间的轨迹可以通过齿轮啮合表面推倒出来，同时满足方程式11.CBN砂轮的轴线截面原理可以通过方程式12解出2.3轴向截面的改性理论考虑到那些不可避免的因素，如制造装配误差，变形，热膨胀等的间隙，两个螺杆的δB应该给出。此外，涂层的厚度δC立方氮化硼层应考虑。因此，修改后的砂轮表面的设计会有一定的反弹，，两个转子的δB和涂层厚度δC和立方氮化硼层应该考虑在内。，砂轮的理论轴向截面和齿隙的修改后值δ和δB，以及涂层的厚度δC是由得出的。事实上，砂轮的修正曲线可以通过三个步骤来实现。首先，CBN砂轮轮廓的理论轴截面CC（由一系列离散点表达）由公式12计算得出。其次，获得砂轮的理论曲线的法线矢量。第三，使用表面等距离的方法得到改性轴截面C′C′。改性CBN砂轮轴向截面满足公式14：砂轮的法向量和旋转向量的夹角可以通过方程式15得：在砂轮和螺杆转子的运动轨迹中，法向量和的方向是一样的。在坐标系中，可以表示如下：中原工学院毕业设计译文和之间的转换如下所示：把方程16和17带入方程15得到方程18如下所示：图3使用端面等距原理进行轴向截面修改CBN砂轮轮廓CBN主动砂轮的理论基础修整后的CBN砂轮中原工学院毕业设计译文（a）螺杆转子的3D轮廓（b）螺杆转子的端截面图4：双螺杆机的转子装配图，图3显示了使用端面等距原理进行轴向截面修改的方法。在图3中，理论轴向截面的每一个点的相切角应该满足一下条件：如果每一点的相切角是一个钝角。和相切角的关系为当，相切角是一个锐角。和相切角的关系为修整砂轮的剖面图的计算利用上述方法可以表示为一个序列离散点集。为了获得数字控制（NC）代码，这些离散点集应做预处理。圆弧插补应该被应用，因为使用线性插值函数将产生更多的插值，这将生成大量的NC代码并导致机床产生巨大的振动，这些因素反过来将减少CBN砂轮的加工精度。中原工学院毕业设计译文圆弧插补段可以通过圆弧样条拟合和双圆弧样条两种方法来获得。杨和王[18]建立的流线型拟合平面点集使用最小能量圆弧样条曲线来计算的优化曲线插值点的切线与位置。米克和沃尔顿[19]建立了近似回旋圆弧样条曲线。但该样条曲线第一次不能保存，因为第一次产生的连续两个相邻切线在连接节点的圆弧是不同的。根据报告[20]，双圆弧是由两个连续的圆弧在连接节点出具有相同的切圆弧组成的。由于在连接节点的切线是相同的，第一弧形的连续性可以保存。此外，如果连接节点的曲率之间的差异最小，第二弧形的平滑性可以增强。除了几何性保持不变，双圆弧样条方法似乎比其他的方法更容易和更准确；特别是，它可以避免求解收敛非线性方程组。作为一个近似标准，在本文中采用基于最大允许砂轮廓形的双圆弧近似样条法。通过该方法得到的双圆弧曲线NC代码在加工中CBN主动轮是可以直接使用本文摘自：百度文库，网址为：中原工学院毕业设计译文AprecisiongrindingmethodforscrewrotorsusingCBNgrindingwheelJingWei&GuanghuiZhangAbstractAimingatthehighprecisionmachiningofscrewrotors,anewgrindingmethodforscrewrotorsusingcubicboronnitride(CBN)grindingwheelispresentedinthispaper.SmallelectroplatedCBNgrindingwheelisfirstlyusedtogrindscrewrotors.ThemathematicalmodelfortheaxialprofilesofCBNgrindingwheelisdevelopedbasedongearengagementtheory.TakingthebacklashofscrewrotorsandthecoatingthicknessofCBNlayerintoconsideration,themodificationofthebasebodyofthewheelshapeisintroducedintothedesignoftheCBNgrindingwheel.Wirecutelectricaldischargemachininglowspeed(WEDM-LS)wasusedtomachinethebasebodyoftheCBNgrindingwheel.TheformedturningtoolsofthebasebodyofCBNgrindingwheelusingWEDM-LSandthewheelshapesofCBNgrindingwheelusingtheformedturningtoolwereperformed.TheCBNgrindingwheelsforthescrewrotorsweremadetoverifythevalidityandeffectivenessofthepresentedmethod.TheelectroplatedCBNgrindingwheelswereusedtomachinethescrewrotors,andthemachiningexperimentswereperformed.ThedataobtainedintheexperimentsreachthefifthclassofChineseStandardGB10095-88.KeywordsCBNgrindingwheel.Precisiongrinding.Screwrotors.Modifiedwheelshape中原工学院毕业设计译文Nomenclature中原工学院毕业设计译文1IntroductionScrewrotorsarethekeypartinscrewcompressors,screwkneaders,a