復雜修形齒輪是克服高速重載工況下力熱耦合形變影響的高端齒輪,直接決定裝備傳動 系統(tǒng)的振動、噪聲、壽命等服役性能及其核心競爭力,廣泛應用于航母、潛艇、汽車等。針 對復雜修形齒面精密制造面臨全齒面修形加工存在原理誤差、傳統(tǒng)試錯修調法提升加工精度 困難、齒面淬硬層均勻性及級理難以調控等問題,在國家科技重大專項、863計劃等支持下, 開展復雜修形齒輪精密數(shù)控加工關鍵技術與裝備研究,成果獲2018年國家科技進步二等獎。
主要取得突破和創(chuàng)新如下:
(1) 提出復雜修形齒輪加工的點矢量族包絡計算新理論,不用建立和求解嚙合方程, 以數(shù)字法替代解析法,突破嚙合原理解析法無法求解奇異點、計算復雜的瓶頸;發(fā)明齒面扭 曲消減方法,解決刀具廓形精確設計及原理誤差消減難題,齒面扭曲減少70%以上,達國 際領先。
(2) 發(fā)明復雜修形齒輪加工工藝系統(tǒng)誤差調控技術,開辟齒輪修形精度提升新途徑。 提出制齒機床熱態(tài)精度提升技術,發(fā)明熱致誤差補償方法,保證機床精度穩(wěn)定;提出基于等 效虛擬軸的齒面誤差補償方法,解決修形精度提升難題,提高傳動精度1-2級。獲中國專利 優(yōu)秀獎。
(3) 研制大規(guī)格精密數(shù)控滾齒機、精密多功能數(shù)控磨齒機、高速干切滾齒機等具有齒 面扭曲消減及加工誤差補償?shù)母叨酥讫X機床,填補國內空白;開發(fā)集齒輪修形設計、工藝規(guī) 劃于一體的制齒軟件,打破了國外高端機床壟斷。滾齒精度達5-6級,磨齒達3級,干切滾 齒提高效率2-3倍,與同類國際先進水平相當,打破高端制齒機床壟斷,迫使國外同類機床 降價30%以上,并出口英、法、日等。
(4) 發(fā)明復雜修形齒輪滾磨一體化工藝技術,確保修形精度及表面一致性。研制復雜 修形齒輪刀具,實現(xiàn)齒輪刀具的數(shù)字化設計制造;研發(fā)滾磨余量協(xié)同分配、齒面柔性修形、 磨削級理優(yōu)化等工藝,實現(xiàn)磨后齒面淬硬層均勾分布、齒面紋理可控、修形工藝快速固化, 提高齒面疲勞壽命。滿足了軍方供貨要求,支撐我國主要艦艇齒輪加工;為汽車變速箱的批 量國產化提供了保障。
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