本發(fā)明涉及一種基于航空齒輪齒面磨削燒傷控制的磨削參數(shù)優(yōu)化方法，適用于航空齒輪的磨削加工。

背景技術(shù)：

航空齒輪在磨削時(shí)容易發(fā)生磨削燒傷，導(dǎo)致齒面硬度下降，耐磨性降低，在高速重載的工況下易發(fā)生點(diǎn)蝕以及材料脫落，嚴(yán)重影響航空產(chǎn)品的整體性能。目前對(duì)于控制磨削燒傷所采取的措施幾乎都是消極降低磨削效率的方法，以犧牲效率為代價(jià)降低磨削燒傷發(fā)生的概率。因此，迫切需要對(duì)磨削參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化研究，在確保齒輪未發(fā)生磨削燒傷的前提下，提高生產(chǎn)效率和齒面質(zhì)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題為：在確保齒面未發(fā)生磨削燒傷的前提下，優(yōu)化磨削參數(shù)，提高齒面質(zhì)量和生產(chǎn)效率，解決實(shí)際生產(chǎn)中因避免磨削燒傷而導(dǎo)致生產(chǎn)效率低下的問(wèn)題，同時(shí)提高齒輪的使用性能。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種基于航空齒輪齒面磨削燒傷控制的磨削參數(shù)優(yōu)化方法，其實(shí)現(xiàn)步驟如下：

步驟(1)、齒輪磨削時(shí)，齒輪材料、磨削液因素是一定的，磨削深度a、砂輪速度V_s、砂輪粒度M和橫向進(jìn)給速度V_w是變化的，選擇這4個(gè)因素作為正交實(shí)驗(yàn)因素，根據(jù)磨削工藝經(jīng)驗(yàn)推薦值，每因素分別取若干個(gè)不同水平值，建立正交試驗(yàn)表，開(kāi)展磨削試驗(yàn)，記錄每組磨削試驗(yàn)后齒輪的表面粗糙度R_a、磨削變質(zhì)層深度h和磨除率Z_w；

步驟(2)、利用極差分析法，確定各因素對(duì)于評(píng)價(jià)指標(biāo)的影響權(quán)重，其中，R_a和h為偏小型評(píng)價(jià)指標(biāo)，極差值越小越好；而Z_w為偏大型評(píng)價(jià)指標(biāo)，極差值越大越好；

步驟(3)、利用綜合平衡法，綜合齒輪的表面粗糙度R_a、磨削變質(zhì)層深度h和磨除率Z_w3個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，得到兼顧R_a、h和Z_w指標(biāo)的磨削工藝參數(shù)優(yōu)化的最終解。

更進(jìn)一步的，所述步驟(2)中，設(shè)k_i表示任一列上水平號(hào)為i(i＝1、2、3、4)時(shí)所對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果之和的平均值，任一列上的極差R＝max{k₁,k₂,k₃,k₄}-min{k₁,k₂,k₃,k₄}，各列的極差不相等，說(shuō)明各因素的水平變化對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響不同，極差最大的那一列，就是該列因素的水平改變對(duì)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)指標(biāo)的影響最大，也就是最主要的因素。

更進(jìn)一步的，所述步驟(3)中綜合平衡法，設(shè)單因素評(píng)價(jià)指標(biāo)集U＝{y_mn}，其中y_mn值分別為3個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)值，m＝1，2，3；n＝1，2，…16；各實(shí)驗(yàn)指標(biāo)的影響函數(shù)集O＝{η_mn}，其中η_mn值在0～10之間，對(duì)于實(shí)驗(yàn)中最優(yōu)秀評(píng)價(jià)指標(biāo)的影響函數(shù)值定為10，再根據(jù)其它實(shí)驗(yàn)指標(biāo)值與優(yōu)秀指標(biāo)值的差異按比例確定各影響函數(shù)值，對(duì)于R_a、h偏小型評(píng)價(jià)指標(biāo)，其影響函數(shù)值為η_mn：

對(duì)于Z_w偏大型評(píng)價(jià)指標(biāo)，其影響函數(shù)值η_mn為：

設(shè)采用綜合平衡法得到的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)集為V，為尋求U和V之間的關(guān)系，需確定權(quán)重分配集γ＝{γ₁,γ₂,γ₃}，它反映各指標(biāo)的重要程度，分別代表R_a、h、Z_w的權(quán)重大小，對(duì)于齒輪磨削，R_a、h重要程度較高，其權(quán)重可取較大值，Z_w取較小值，權(quán)重分配集確定為{0.4，0.4，0.2}，則綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)集V＝{v_n}中各綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)值v_n為：

本發(fā)明的原理：基于正交試驗(yàn)和極差分析法，得到不同因素對(duì)于評(píng)價(jià)指標(biāo)的影響權(quán)重，結(jié)合綜合平衡法，最終得到兼顧R_a、h和Z_w指標(biāo)的磨削工藝參數(shù)優(yōu)化解。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是：目前齒輪磨削過(guò)程中為避免磨削燒傷多采取降低生產(chǎn)效率的方法，本發(fā)明建立了基于齒面燒傷控制的磨削加工方法，可以在保證齒面未發(fā)生磨削燒傷的前提下，提高生產(chǎn)效率和齒面質(zhì)量，大大降低齒輪的生產(chǎn)成本，同時(shí)有效提高了齒輪的使用性能。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的方法流程圖；

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖以及具體實(shí)施方式進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。

本發(fā)明是針對(duì)航空?qǐng)A柱齒輪磨削參數(shù)優(yōu)化的設(shè)計(jì)方法。下面實(shí)施例以優(yōu)化某型號(hào)航空發(fā)動(dòng)機(jī)中的圓柱直齒輪磨削參數(shù)為例，具體說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)過(guò)程?；緟?shù)為：①機(jī)床：平面磨床②砂輪：綠碳化硅砂輪，粒度45～120#③齒輪：材料12Cr2Ni4A，模數(shù)2.5mm④磨削用量：砂輪線速度16～55m/s，橫向進(jìn)給速度2.5～8m/min，磨削深度0.02～0.11mm⑤磨削液：5％乳化液⑥磨削方式：順磨⑦修整工具：金剛石滾輪，修整深度0.01mm，軸向進(jìn)給速度20mm/min，修整速比＝2.5。但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述實(shí)施例：

步驟(1)：固定齒輪材料、磨削液等因素，選擇磨削深度a、砂輪速度V_s、砂輪粒度M和橫向進(jìn)給速度V_w4個(gè)因素作為正交實(shí)驗(yàn)因素，根據(jù)磨削工藝經(jīng)驗(yàn)推薦值，每因素分別取若干個(gè)不同水平值，如表1所示。

表1磨削正交試驗(yàn)的因素和水平

建立正交試驗(yàn)表，開(kāi)展磨削試驗(yàn)，記錄每組磨削試驗(yàn)后齒輪的表面粗糙度R_a、磨削變質(zhì)層深度h和磨除率Z_w，如表2所示。

表2磨削正交試驗(yàn)結(jié)果

步驟(2)：對(duì)于3個(gè)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)指標(biāo)的極差計(jì)算分析如表3-表5所示。從表3可看出，對(duì)表面粗糙度R_a影響最大的因素是a、其次是M和V_s，V_w的影響最弱，優(yōu)選方案為A₁C₃B₄D₃；從表4可看出，對(duì)變質(zhì)層深度h影響最大的因素是a，V_s和V_w的影響次之，M的影響最弱，優(yōu)選方案為A₁B₁D₄C₃；從表5可看出，對(duì)磨除率Z_w影響最大的因素是a，其次是V_s和M，V_w的影響最弱，優(yōu)選方案為A₄B₄C₁D₄。

表3表面粗糙度R_a的極差分析

表4變質(zhì)層h的極差分析

表5磨除率Z_w的極差分析

步驟(3)：設(shè)單因素評(píng)價(jià)指標(biāo)集U＝{y_mn}，其中y_mn值分別為3個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)值，m＝1，2，3；n＝1，2，…16；各實(shí)驗(yàn)指標(biāo)的影響函數(shù)集O＝{η_mn}，其中η_mn值在0～10之間，對(duì)于實(shí)驗(yàn)中最優(yōu)秀評(píng)價(jià)指標(biāo)的影響函數(shù)值定為10，再根據(jù)其它實(shí)驗(yàn)指標(biāo)值與優(yōu)秀指標(biāo)值的差異按比例確定各影響函數(shù)值。對(duì)于R_a、h偏小型評(píng)價(jià)指標(biāo)，其影響函數(shù)值為η_mn：

對(duì)于Z_w偏大型評(píng)價(jià)指標(biāo)，其影響函數(shù)值η_mn為：

設(shè)采用綜合平衡法得到的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)集為V，為尋求U和V之間的關(guān)系，需確定權(quán)重分配集γ＝{γ₁,γ₂,γ₃}，它反映各指標(biāo)的重要程度，分別代表R_a、h、Z_w的權(quán)重大小。對(duì)于齒輪磨削，R_a、h重要程度較高，其權(quán)重可取較大值，Z_w取較小值。權(quán)重分配集確定為{0.4，0.4，0.2}，則綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)集V＝{v_n}中各綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)值v_n為：

利用上述公式，對(duì)表2中3個(gè)單因素評(píng)價(jià)指標(biāo)值進(jìn)行計(jì)算，得到磨削綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)值如表6所示。

表6磨削綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)值

綜合平衡法極差分析如表7所示，綜合影響最大的因素是a、其次是M和V_s，V_w的影響較弱，優(yōu)選方案為A₁C₃B₃D₃。

表7綜合平衡法的極差分析

綜上，通過(guò)以上流程，可以得到基于航空齒輪磨削燒傷控制的磨削參數(shù)優(yōu)化方法，實(shí)現(xiàn)齒輪磨削過(guò)程的燒傷控制，優(yōu)化磨削質(zhì)量和生產(chǎn)效率。本發(fā)明適用于航空材料齒輪的磨削加工，為優(yōu)化齒輪磨削加工工藝提供了參考。

本發(fā)明未詳細(xì)闡述部分屬于本領(lǐng)域公知技術(shù)。凡采用等同變換或者等效替換而形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明權(quán)利保護(hù)范圍之內(nèi)。