關(guān)鍵詞 CVT帶輪球道;哥特式圓??;電鍍cBN砂輪;精密修整
中圖分類號(hào)TH161文獻(xiàn)標(biāo)志碼A
文章編號(hào) 1006-852X(2025)02-0236-09
DOI碼 10.13394/j.cnki.jgszz.2024.0083
收稿日期 2024-05-13 修回日期 2024-07-13
無(wú)級(jí)變速器(continuouslyvariable transmission,CVT)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能優(yōu)異、舒適性好、油耗低,能夠通過無(wú)動(dòng)力中斷的速比連續(xù)無(wú)級(jí)式變化令發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期工作在最佳狀態(tài),從而提升燃油經(jīng)濟(jì)性和行駛平順性,是一種理想的傳動(dòng)形式,市場(chǎng)需求量大[1-2]。CVT核心零部件帶輪組的加工是CVT制造的難點(diǎn),特別是帶輪、帶輪軸球道的加工。球道表面的精度和質(zhì)量對(duì)CVT變速箱整體性能有著重要的影響[2-4]。
電鍍立方氮化硼(cBN)砂輪的出刃高、耐磨性好,相較于常規(guī)磨具具有磨削鋒利、發(fā)熱少、精度保持性好等優(yōu)勢(shì),是加工黑色金屬的先進(jìn)工具,近年來(lái)廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域[5]。但cBN砂輪在CVT零部件球道磨削方面,國(guó)產(chǎn)化程度極低,其主要原因是cBN砂輪齒形修整質(zhì)量差、修整效率低。
CVT變速箱的球道截面為哥特式圓弧狀,即由2個(gè)偏心圓弧組成。對(duì)于單圓弧砂輪的修整,常用的方法有插補(bǔ)修整法、點(diǎn)磨削修整法、十字交叉修整法、杯形砂輪展成磨削修整法等,這些方法不同程度地存在修整精度較低、控制難度大等問題[8-10]。目前,工程上對(duì)高精度圓弧砂輪的修整通常采用光學(xué)引導(dǎo)法[1-13],即通過非標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控程序模擬手動(dòng)操作或直接采用手動(dòng)操作,使工具砂輪依照自身形狀,去除被修整砂輪超過比對(duì)圖樣的部分磨粒[5]。其中,非標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控程序是借助光學(xué)投影成像在圖樣輪廓上進(jìn)行等間隔采樣,并將相鄰采樣點(diǎn)通過圓弧過渡連接的一種數(shù)控程序。但光學(xué)引導(dǎo)法因圖樣精度、最小進(jìn)給量、操作經(jīng)驗(yàn)等的限制,存在修整精度低、程序編制修正費(fèi)時(shí)費(fèi)力等問題。同時(shí),該方法修整出的砂輪輪廓線光滑度低,表面經(jīng)常存在尖點(diǎn),易造成帶輪球道劃傷、cBN砂輪磨削球道時(shí)質(zhì)量不穩(wěn)定等問題。
因此,CVT帶輪球道cBN砂輪精密成形修整技術(shù)是制約我國(guó)CVT變速箱制造技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)之一。
1球道幾何特征及精度
CVT變速箱的核心零部件為控制速比的帶輪組件,如圖1所示。其工作原理為帶輪軸不動(dòng),帶輪在帶輪軸上沿球道上下滑動(dòng),通過改變主動(dòng)帶輪與從動(dòng)帶輪的相對(duì)位置,實(shí)現(xiàn)主動(dòng)帶輪與從動(dòng)帶輪的直徑變化,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速。帶輪移動(dòng)過程中,球道中的圓柱滾子起到了關(guān)鍵作用,既要保證帶輪能在帶輪軸上自由上下滑動(dòng),又要限制偏轉(zhuǎn)角度以避免能量損耗,這對(duì)圓柱滾子的選配以及球道加工精度的要求很高[3]。
如圖2所示,球道由2段偏心圓弧構(gòu)成,磨削加工不僅要保證球道本身的平行度、直線度、表面粗糙度滿足要求,還要保證偏心距以及2段圓弧半徑在要求范圍內(nèi),特別是左右 60° 接觸角正負(fù)偏差 lt;1o[2] 。
2砂輪幾何特征及精度
按照成形磨削加工原理,砂輪齒形應(yīng)與球道尺寸一致??紤]到安裝精度和加工誤差的影響,一般砂輪的精度應(yīng)接近或略高于球道的幾何尺寸公差要求。由于接觸角實(shí)際精度受偏心距、圓弧半徑的影響較大,一般砂輪的幾何尺寸偏差取球道幾何尺寸公差帶的1/3~1/2 為宜。結(jié)合設(shè)備安裝要求,可以設(shè)計(jì)如圖3所示的砂輪幾何特征。
由于砂輪齒形左右對(duì)稱,理論上可按圖4建立幾何關(guān)系。以模擬鋼球圓心為原點(diǎn)建立XOY坐標(biāo)系,設(shè)OL, OR 分別為砂輪左、右圓弧的圓心, m 點(diǎn)為模擬鋼球與左側(cè)圓弧的切點(diǎn),過 m 點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)的連線與Y軸的夾角(即接觸角)為 a ,其中 Xi 的標(biāo)準(zhǔn)值為偏心距,即( 0.2165±0.01 ) mm ○
由圖4幾何關(guān)系可得[14]:
式中: a 為接觸角,單位( °) ; Xi 為偏心距, mm Rg 為砂輪圓弧半徑, mm;Rs 為模擬鋼球半徑, mm 。
根據(jù)落球原理,以左、右圓弧交點(diǎn)為原點(diǎn)建立XOY坐標(biāo)系,見圖5。左、右兩側(cè)圓弧的圓心及半徑分別為 CL(XL,ZL,RL) 、 CR(XR,ZR,RR) 。假設(shè)模擬鋼球圓心坐標(biāo) (Xs,Zs) ,半徑為 Rs, 并且模擬鋼球與 CL?CR 相切[15]
從圖5可以得出,落球過程中理想球心 Os(a,b) 滿足以下條件:
通過求解式(2),可以得到2個(gè)解,取 z 較小時(shí)的值:
式中:
將 Zs 代入式(2)中,可以得到 Xs ,則模擬鋼球的圓心為 (Xs,Zs) 。故左、右接觸角可以表示為:
根據(jù)文獻(xiàn)[15],基于式(5)的數(shù)值擬合法,可以較為準(zhǔn)確地評(píng)估左右圓弧對(duì)稱性、等高性、表面凸點(diǎn)對(duì)接觸角造成的影響。通過算法包裝應(yīng)用于桃形溝高效、精確檢測(cè),但若應(yīng)用于桃形溝砂輪修整方面,過程較為復(fù)雜,不利于快速修整決策?;谝陨显?,本文擬就砂輪偏心距與圓弧半徑的對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行分析,以便獲得更為高效的修整決策。
從式(1)可知,對(duì)于確定球道,模擬鋼球半徑 Rs 為確定值,砂輪偏心距 Xi↑ 圓弧半徑 Rg 的大小決定了接觸角的大小。因式(1)中帶有反正弦函數(shù),無(wú)法較為準(zhǔn)確地描述接觸角 a 與偏心距 Xi 及圓弧半徑 Rg 之間的關(guān)系,故采用單一賦值法進(jìn)行評(píng)估,見圖6、圖7。
從圖6、圖7可以看出:在公差范圍內(nèi),接觸角 a 隨著砂輪偏心距 Xi, 圓弧半徑 Rg 的變化近似線性,且公差范圍越小,線性度越好;接觸角 α 隨著砂輪偏心距 Xi 的增大呈增大趨勢(shì),隨著圓弧半徑 Rg 的增大呈減小趨勢(shì)。
圖6、圖7中,圖形近似直線的斜率對(duì)應(yīng)角度分別為 89.8751° -89.8558° ??梢?,2條曲線相對(duì)于理論值Xi=0.2165mm 1 Rg=3.25mm 的水平線具有很好的對(duì)稱性,絕對(duì)偏差約為 0.019 3° 。經(jīng)換算, Xi?Rg 每增大0.001mm,α 分別變化約 0.4588° -0.3937° 。因此可以推斷兩者加工誤差向著相同方向發(fā)展,特別是 Xi 的絕對(duì)變化量 ΔXi 與 Rg 的絕對(duì)變化量 ΔRg 等于某個(gè)固定倍數(shù) A 時(shí),可以在較大程度上抵消誤差對(duì)接觸角的影響,如式(6)所示。
當(dāng) A=0.4588/(-0.3937)≈-1.1654 時(shí),可以得到如表1所示的理論數(shù)據(jù)。由表1可知, Xi?Rg 同向變化有利于得到更為合適的接觸角,但與理論值還存在一定的誤差,這是因?yàn)榉治鰰r(shí)將 Xi?Rg 對(duì) a 的影響簡(jiǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)線性的。在實(shí)際應(yīng)用過程中,可根據(jù)實(shí)際要求結(jié)合設(shè)計(jì)參數(shù),對(duì) A 進(jìn)行一定的修正;亦可在計(jì)算 A 時(shí),在理論值 Xi=0.2165mm 1 Rg=3.25mm 左右較小的適當(dāng)范圍對(duì) Xi?Rg 進(jìn)行取值。通過計(jì)算模擬,本文將 A 修正為 -0.8860 ,計(jì)算結(jié)果見表2。從表2可以得出,對(duì) A 修正后,理論計(jì)算值與實(shí)際需求值之間的誤差幾乎為0。
即便 Xi?Rg 存在微小的誤差,也會(huì)對(duì)接觸角 α 造成較大影響。而當(dāng) a 及其公差帶一定時(shí), Xi?Rg 成對(duì)匹配,且 Xi?Rg 在其對(duì)應(yīng)理論值附近極小的范圍內(nèi)變動(dòng)。這與帶輪組件內(nèi)圓柱滾子滑動(dòng)穩(wěn)定性的要求相符。
綜上,采用式(6)比例調(diào)整的原理調(diào)整砂輪修整程序,可有效控制修整結(jié)果,定義為比例修整法。
3砂輪修整方案
磨削修整法是目前超硬材料砂輪最高效的修整方法之一[5]。磨削修整中,cBN砂輪機(jī)械加工的誤差來(lái)源包括機(jī)床誤差、夾具誤差、工具砂輪圓弧半徑誤差、切削力變化誤差等[。為獲得較高的修整精度,cBN砂輪修整一般在光學(xué)曲線磨床上進(jìn)行。表3所示為目前精度較高的幾種光學(xué)曲線磨床的精度對(duì)比,從中可以看出該類設(shè)備最小進(jìn)給精度可以控制在 0.1μm ,重復(fù)定位精度 ?2μm ,定位精度 ?4μm 。采用雙頂安裝方式,夾具誤差可以控制在 0.002mm 以內(nèi)。因此,在適當(dāng)?shù)墓に嚄l件下,可以認(rèn)為砂輪齒形誤差主要由工具砂輪圓弧半徑誤差以及設(shè)備重復(fù)定位誤差造成。
cBN硬度高,修整難度極大,但采用金剛石砂輪作為工具對(duì)其修整時(shí)可實(shí)現(xiàn)高效加工[16-17]。使用光學(xué)曲線磨床和陶瓷金剛石砂輪對(duì)球道成形電鍍cBN砂輪進(jìn)行修整,其原理見圖8。通過試修整檢測(cè),找到確定工藝條件下合適的 Xi?Rg 補(bǔ)償量;對(duì)修整NC程序進(jìn)行修正,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)CVT帶輪球道cBN砂輪的高效精密修整。
4精密修整實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
4.1實(shí)驗(yàn)條件
實(shí)驗(yàn)設(shè)備采用東莞駿昂精密設(shè)備有限公司生產(chǎn)的P-ONE型精密光學(xué)曲線投影磨床。該設(shè)備采用某知名品牌滾珠絲桿及導(dǎo)軌,搭載全閉環(huán) 1μm 光柵尺。工具砂輪采用陶瓷金剛石砂輪(規(guī)格: 125×5×31.75× 6×2 -R1,粒度230/270#,以下簡(jiǎn)稱陶瓷砂輪)。修整對(duì)象為電鍍cBN砂輪(規(guī)格: 40mm×19.8mm×14mm 粒度 100/120# )。修整影像照片見圖9。表面形貌檢測(cè)采用泰勒FormTalysurfi200型粗糙度輪廓儀。修整參數(shù)見表4。
4.2 實(shí)驗(yàn)過程及分析
4.2.1修整工具及修整軌跡
實(shí)際修整過程中,為降低陶瓷砂輪尖端輪廓各點(diǎn)的磨損量,圓弧一般應(yīng)盡量大些,因此實(shí)驗(yàn)選擇陶瓷砂輪尖端圓弧半徑 R=1.0mm 。為提高陶瓷砂輪尖端圓弧的修整精度,采用垂直在線修整裝置對(duì)其進(jìn)行修整。為實(shí)現(xiàn)陶瓷砂輪尖端圓弧半徑的精確測(cè)量,利用碳片復(fù)印法,借助高精密測(cè)量?jī)x器——輪廓儀,對(duì)碳片進(jìn)行接觸式測(cè)量,確定陶瓷砂輪尖端圓弧的半徑。即便采用上述方法,但因有效圓弧弧長(zhǎng)相對(duì)其所在整圓弧占比小,測(cè)量誤差仍然較大,特別是左右半圓弧,存在0.002~0.010mm 的測(cè)量誤差。
在cBN砂輪修整過程中,采用分段法對(duì)cBN砂輪進(jìn)行修整(如圖10所示),即將修整軌跡分成左、右2部分,分別給出補(bǔ)償數(shù)據(jù),以此保證接觸角的對(duì)稱性。
4.2.2陶瓷砂輪尖端圓弧修整
李頌華等通過垂直式超硬砂輪圓弧修整器對(duì)樹脂金剛石圓弧形砂輪進(jìn)行了精密修整實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明修整后圓弧形砂輪的弧形精度、圓度及其磨削的軸承套圈溝形精度均得到了大幅度改善。為提高陶瓷砂輪圓弧輪廓修整精度,降低砂輪二次安裝帶來(lái)的跳動(dòng)誤差對(duì)修整效果的影響,本次實(shí)驗(yàn)采用垂直在線修整裝置(圖11)對(duì)陶瓷砂輪尖端圓弧進(jìn)行修整,修整原理如圖12所示。該修整裝置采用陶瓷砂輪回轉(zhuǎn)軸與修整裝置修整砂輪回轉(zhuǎn)軸線呈 90° 十字交叉布置。修整過程中,陶瓷砂輪上下往復(fù)運(yùn)動(dòng),修整器外圓柱面上的高點(diǎn)磨料均可以參與陶瓷砂輪尖端圓弧各位置磨削。修整后在線切制石墨樣片進(jìn)行檢測(cè),確定陶瓷砂輪尖端左、右兩側(cè)圓弧實(shí)際尺寸分別為 0.998 0. 1.002 0mm 輪廓度分別為 0.002、0.003mm ○
4.2.3 cBN砂輪左右兩側(cè)軌跡修正
將測(cè)得的陶瓷砂輪左、右圓弧補(bǔ)償 0.998 0.1.002 0mm 輸人設(shè)備控制器補(bǔ)償。進(jìn)行電鍍cBN砂輪修整,修整后利用cBN砂輪切制石墨樣片,在輪廓儀上進(jìn)行檢測(cè),結(jié)果如圖13所示。
從圖13a可以得出,首次修整后cBN砂輪左、右圓弧分別為 3.2529,3.2534mm ,滿足( 3.25±0.02 )mm的公差要求;對(duì)應(yīng)左、右偏心距分別為 0.2155,0.2170mm. 滿足( 0.2165±0.011 ) mm 的公差要求;左、右接觸角分別為 60.2010°,57.5590° ,其中右側(cè)超出 60°±1° 的公差要求。從圖13b可以得出,碳片表面粗糙度 Ra 值為0.7895μm ,滿足要求。
在標(biāo)準(zhǔn)NC程序運(yùn)行時(shí),偏心距理論值為固定值,其實(shí)際誤差主要來(lái)源于絲桿間隙。對(duì)于光學(xué)曲線磨床這種精密磨床,此誤差可以忽略不計(jì),如圖13中兩側(cè)偏心距之和為 0.4325mm ,與標(biāo)準(zhǔn)值 0.4330mm 偏差 lt;0.001mm ,可以忽略不計(jì)。cBN砂輪修整誤差主要來(lái)源于陶瓷砂輪尖端圓弧的測(cè)量不準(zhǔn)確。因此基于砂輪幾何特征及精度分析結(jié)論,當(dāng) Xi 一定時(shí)可以通過調(diào)整Rg 達(dá)到調(diào)整接觸角 α 的目的。即假定 Xi=0.2165mm 采用較為簡(jiǎn)單的方法,修改控制器補(bǔ)償值來(lái)實(shí)現(xiàn) Rg 的修正。由式(6)可得:
根據(jù)式(7)計(jì)算可以得 Rg 補(bǔ)償值,見表5。根據(jù)表5,可求得控制器圓弧半徑補(bǔ)償修正數(shù)據(jù),見表 6
4.2.4cBN砂輪持續(xù)修整實(shí)驗(yàn)
根據(jù)表5所得結(jié)論,對(duì)球道cBN砂輪按照 1#~12# 的順序進(jìn)行批量修整實(shí)驗(yàn),并將實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)作差得到如圖14~圖16所示的偏差分布統(tǒng)計(jì)結(jié)果。
從圖14可以得出, 砂輪左、右圓弧半徑偏差趨勢(shì)基本相同,整體上呈增大趨勢(shì)。雖整體位于0點(diǎn)上方,但滿足精度要求。這主要是因?yàn)榭刂破餮a(bǔ)償調(diào)整時(shí),按照?qǐng)A弧半徑中值 R3.250mm 調(diào)整,陶瓷砂輪尖端圓弧不斷磨損,其中從第11#開始,曲線有突變趨勢(shì),說明此時(shí)砂輪磨損加劇,不規(guī)則磨損凸顯。如果繼續(xù)加工,存在較大風(fēng)險(xiǎn)。
從圖15可以得出,在修整過程中雙圓弧中心距2Xi 偏差變化不大,滿足( 0.433±0.022 )mm的公差要求,且整體位于0點(diǎn)上方。其原因在于實(shí)際機(jī)床動(dòng)作中存在的絲桿間隙??梢酝ㄟ^人為縮小理論編程雙圓弧中心距,達(dá)到更好的修整效果。通過計(jì)算,上述數(shù)據(jù)的平均值約為 1.1μm ,即可縮小理論編程圓弧中心距為 1.1μm 。
從圖16可以得出,隨著修整的進(jìn)行,接觸角偏差呈輕微下降趨勢(shì)。接觸角 a 減小的主要原因是兩側(cè)圓弧半徑 R 值增大。實(shí)際在加工過程中,可以通過及時(shí)檢測(cè)加工效果,調(diào)整控制器補(bǔ)償進(jìn)行調(diào)整。
從左、右接觸角偏差可知,前10片砂輪左右接觸角偏差均 lt;1° ,11#、12#砂輪偏差 gt;1° ,說明此時(shí)陶瓷砂輪尖端圓弧發(fā)生較為劇烈的不規(guī)則磨損,與圖14中陶瓷砂輪圓弧不規(guī)則磨損凸顯結(jié)論相符。修整11#、12#砂輪時(shí),砂輪磨損超出限制,導(dǎo)致接觸角超差。
5cBN砂輪磨削驗(yàn)證
將制作的砂輪安裝在溝道磨削設(shè)備進(jìn)行工件磨削驗(yàn)證,具體條件及參數(shù)見表7。圖17為砂輪安裝照片,上部為粗磨砂輪,下部為精磨砂輪(修整實(shí)驗(yàn)第12#)。粗磨砂輪制作難度低,本文不再贅述。
圖18為工件磨削效果照片。由圖18可以看出,磨削邊界清晰,無(wú)毛刺、燒傷發(fā)生。采用泰勒霍普森輪廓儀進(jìn)行檢測(cè)后可知各項(xiàng)指標(biāo)滿足要求(見圖19),間接說明了cBN砂輪石墨樣片復(fù)印法可以滿足生產(chǎn)需求。
另外,隨著磨削的進(jìn)行,桃形溝接觸角、表面粗糙度呈現(xiàn)變大趨勢(shì),這主要是砂輪圓弧磨損造成的。
6結(jié)論及展望
(1)修整器“十字交叉 + 陶瓷砂輪上下往復(fù)”的工具砂輪修整方式,可保證陶瓷砂輪圓弧上各點(diǎn)均與修整砂輪外圓柱面上的最高點(diǎn)接觸。該方法利于保證陶瓷砂輪尖角修整精度,經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,陶瓷砂輪左、右圓弧修整精度(R值)可達(dá) 0.998 0, 1.002 0mm, 圓弧輪廓度可達(dá) 0.002、0.003mm
(2)在公差范圍內(nèi),接觸角 a 隨 Xi,Rg 的變化近似線性,且公差范圍越小,線性度越好。
(3)在CVT球道cBN砂輪修整過程中,隨著修整過程的進(jìn)行,陶瓷砂輪尖端圓弧的損耗增大,cBN砂輪兩側(cè)圓弧半徑逐步增大,最終導(dǎo)致兩側(cè)接觸角變小。實(shí)際加工過程中,可及時(shí)檢測(cè)修整結(jié)果,并通過調(diào)整控制器補(bǔ)償值控制接觸角修整精度。陶瓷砂輪尖端圓弧磨損對(duì)cBN砂輪齒廓兩側(cè)的圓弧中心距影響不大。
(4)采用陶瓷砂輪修整cBN砂輪時(shí),陶瓷砂輪尖端圓弧磨損必然存在。實(shí)際可以選擇耐磨性更好的結(jié)合劑或增大陶瓷砂輪直徑,以降低陶瓷砂輪磨損量對(duì)修整質(zhì)量的影響;或者在調(diào)整程序時(shí),將接觸角調(diào)整為負(fù)差,增大工具砂輪的允許磨損量,以延長(zhǎng)工具砂輪的使用壽命。
參考文獻(xiàn):
[1] 王瀟,孫賢安,鄒斌.基于無(wú)級(jí)變速器的換擋圖自適應(yīng)控制研究[J].上 海汽車,2022(11):4-11,40. WANG Xiao,SUN Xian'an,ZOU Bin.Research on shift diagram adaptive control basedonCVT[J].ShanghaiAuto,2022(11):4-11,40.
[2] 楊浩,孫愛民,黃明昌.CVT變速器帶輪球道磨削控制方法[J].裝備制 造技術(shù),2020(8):128-130. YANG Hao,SUN Aimin,HUANGMingchang.The grinding control method for CVT pulley ball track [J].Equipment Manufacturing Technology,2020(8):128-130.
[3] 高曉翔.無(wú)級(jí)變速器錐盤車磨復(fù)合加工數(shù)控技術(shù)探析[J].黑龍江科學(xué), 2023,14(12):128-131. GAOXiaoxiang.Study on numerical control technology of cone-wheel grinding complex machining of continuously variable transmission [J]. Heilongjiang Science,2023,14(12):128-131.
[4]何子昂,劉威.無(wú)級(jí)變速器的國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況探討[J].南方農(nóng)機(jī),2019, 50(21): 111. HE Ziang,LIU Wei.Discussion on the development of continuously variabletransmission athome and abroad [J].China Southern Agricultural Machinery,2019,50(21):111.
[5]雷來(lái)貴,王永寶,吳佳璐,等.超硬材料電鍍砂輪復(fù)雜型面精密整形技 術(shù)與裝備發(fā)展趨勢(shì)[J].制造技術(shù)與機(jī)床,2023(6):73-80. LEILaigui,WANGYongbao,WUJialu,etal.Development trendof precision shaping technology and equipment for complex profile of superhard material electroplated grinding wheels [J].Manufacturing Technologyamp; Machine Tool,2023(6):73-80.
[6]李川.超硬砂輪修整專利技術(shù)綜述[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2018(25):37- 38. LI Chuan. Overview of patent technology for superhard grinding wheel dressing [J]. Technology Innovation and Application,2018(25): 37-38.
[7]李頌華,韓濤,王維東,等.垂直式超硬砂輪圓弧修整器設(shè)計(jì)與砂輪修 整[J].中國(guó)機(jī)械工程,2020,31(5):513-518,526. LI Songhua,HAN Tao,WANG Weidong,et al.Design and grinding wheel dressng of vertical super-hard grinding wheel arc dressers [J]. China Mechanical Engineering,2020,31(5): 513-518,526.
[8]馮克明,杜曉旭,王兵,等.超硬磨料砂輪圓弧修整技術(shù)綜述[J].超硬 材料工程,2023,35(2):34-42. FENGKeming,DU Xiaoxu,WANG Bing,et al.A summary of the dressing technology for circular arc surface of superhard abrasive grindingwheel[J].SuperhardMaterial Engineering,2023,35(2):34-42.
[9]柯曉龍,林曉輝,王健,等.圓弧砂輪修整評(píng)價(jià)及非球面磨削誤差補(bǔ)償 技術(shù)[J].強(qiáng)激光與粒子束,2015,27(4):193-197. KEXiaolong,LINXiaohui,WANGJian,etal.Evaluationofarcgrindingwheel dressing and non spherical grinding error compensation technology[J].HighPowerLaserandParticleBeams,2015,27(4):193-197.
[10]陳冰,卿光燁,郭燁,等.弧形金剛石砂輪機(jī)械修整研究進(jìn)展[J].中國(guó) 機(jī)械工程,2024,35(8):1331-1347 CHEN Bing,QING Guangye,GUO Ye, et al.Research progress on mechanical dressing of arcdiamond grinding wheel [J].China Mechanical Engineering,2024,35(8):1331-1347
[11]范勇.CVT變速器錐盤加工過程研究[J].科技創(chuàng)業(yè)月刊,2013,26(4): 157-158. FAN Yong. Research on the machining process of CVT transmission conedisk[J].Journal of Entrepreneurship in Scienceamp; Technology, 2013,26(4): 157-158.
[12]李春俊.球軸承套圈溝道成形磨削中金剛石修整滾輪的應(yīng)用[D].鄭 州:河南工業(yè)大學(xué),2020:1-9. LI Chunjun.Application of diamond dressing roller in ball bearing ring channel forming and grinding [D]. Zhengzhou: Henan University of Technology,2020:1-9.
[13]朱建輝,師超鈺,趙延軍,等.溝道磨削用陶瓷CBN砂輪圓弧廓形精度 自動(dòng)調(diào)控方法及試驗(yàn)驗(yàn)證[J].軸承,2023(3):32-36,39. ZHU Jianhui,SHI Chaoyu,ZHAO Yanjun,et al. Automatic control method and experimental verification of circular-arc profile accuracy of ceramic CBN abrasion wheel for grinding of raceway [J].Bearing, 2023(3):32-36,39.
[14]范東風(fēng).大導(dǎo)程滾珠絲杠副螺母成型磨削加工建模與仿真[D].上海: 上海交通大學(xué),2010:10-12. FANDongfeng.Modeling and simulation of large pitch ball screw nutformation grinding [D]. Shanghai: Shanghai Jiao Tong University, 2010: 10-12.
[15]李彬,王帥,吳武山,等.桃形溝成型磨削用砂輪接觸角的檢測(cè)技術(shù)[J]. 工具技術(shù),2018,52(9):133-137. LIBin,WANGShuai,WUWushan, et al.Detection technique ofcontact angle on form grinding wheel for gothic arc [J]. Tool Engineering,2018, 52(9):133-137.
[16]田冰.機(jī)械加工工藝技術(shù)誤差分析與改進(jìn)[J].農(nóng)機(jī)使用與維修, 2023(8): 62-64. TIAN Bing.Error analysis and improvement of machining process technology [J]. Agricultural Machinery Using amp; Maintenance,2023(8): 62-64.
[17]胡忠輝,袁哲俊.CBN砂輪修整方法及其對(duì)磨削表面完整性的影 響[J].磨料磨具與磨削,1992(3):2-7. HUZhonghui,YUAN Zhejun.Dressingmethod ofCBN grindingwheel and its effect on grinding surface integrity [J].Abrasive abrasives and grinding,1992(3): 2-7.
作者簡(jiǎn)介
通信作者:秦香果,女,1984年生,碩士、講師,主要從事機(jī)械加工工藝技術(shù)研究。
E-mail: qinxg@sxie.edu.cn
(編輯:王潔)
Research on precision shaping technology of CVT for fairway cBN grinding wheel
QIN Xiangguo1, ZHANG Ziying12, TANG Dongsheng3 (1.Mechanicaland Electronic Engineering Department,Shanxi InstituteofEnergy,TaiyuanO3oo6,China) (2. School of Mechanical and Information Engineering,China University of Mining and Technology(Beijing), Beijing 10o083, China) (3. JUNANG Precision equipment limited company,Dongguan 5230o0, Guangdong, China)
Abstract Objectives: CVT technology has the advantages of a simple and compact structure, low cost, and convenia dificult point in CVT manufacturing, especially the processing of the balltrack on the pulley and pulley shaft. ElectroplatedcBN grinding whels have the advantages ofahigh grinding ratio,low grinding force,lessheat, environmentalfriendliness and goodconsistency in machining accuracy.They are ideal grinding tools for raceway machining. However,due to the high geometric accuracy required forthe raceway—especially the allowable tolerance of the contact angle and itsnarrowness—it brings great diffculties tothe precision dressing qualityof the grinding whl.Therefore,the precision forming and truing technology of cBN grinding wheels for CVT pulley raceway forming grinding is one of the key technologies that restrict the progress of CVT gearbox manufacturing technology in China. Methods: Based on the technical problems existing in the current optical guided dressing method in engineering,this paper analyzes the principle ofraceway forming grinding and the geometric feature structure of the raceway,and combs through the geometric accuracy control principle of the cBN grinding wheel in raceway grinding. The proportional dresing methodis proposed and adopted.The feasibilityof the method is verified bya dressng experiment. It is verified that the contact angle error of the raceway grinding wheel can be stably controlled within $\pm \nobreakspace 1 \nobreakspace ^ { \circ } \$ ,and the contact angle deviation of the left and right arcs is less than 1° .Results:(1) The dresser \"cross + ceramic grinding wheel up and down reciprocating\" tool grinding wheel dressng method,can ensure that each point on the arc oftheceramic grinding wheel contacts thehighest point on the cylindricalsurface ofthe griding wheel being dressed.This method is beneficial for ensuring the sharp angle dressng accuracy of the ceramic grinding wheel. The R value accuracy of arc dressing of the ceramic grinding wheel can reach 0.998 O and 1.0020mm ,and the arc profile accuracy can reach O.0o2 and 0.003 mm. (2) Within the tolerance range, the change of contact angle αa with Xi and Rg is approximately linear, and the smaller the tolerance range, the beter the straightness (3) During the dressing process of the electroplated cBN grinding wheel in CVTraceway grinding,as the dressing process continues,the arc loss atthe tipofthe ceramic grinding wheel increases,and the arcvalues on both sidesof the cBN grinding wheel graduallyincrease,resulting in asmaler contact angles on both sides.Inthe actual machining process,the dressing resultscan be detected in time,and the contact angle dressing accuracycan becontrolled byadjusting thecompensation value of thecontroler.The arc wear oftheceramic grinding wheel tiphas litle effct on the center distanceof the double arcs on both sides of the tooh profile ofthe cBN grinding wheel. (4) When the ceramic diamond grinding wheel is used to dressthe cBN grinding wheel,arc wear of at the ceramic grinding wheel tip is inevitable.Infact,abinder withbeter wearresistancecanbe selected,or the diameter of the grinding wheel can be increased to reduce the influence of ceramic grinding wheel wear on dressing quality. Whenadjusting the program,thecontact angle is adjusted toa negative diffrence,and the allowable wear amount of the tool grinding wheelis increased to prolong the service time ofthe tool grinding wheel. Conclusions: Dueto factors such as drawing accuracy,minimum feed,and operation experience,the optical guidance method has problems such as poor trimming accuracy,time-consuming and laborious programming correction. At the same time,this method results in a low degree of smothness in the grinding wheel contour,and sharp points often appear on the surface.This can easily cause quality problems such as scratches on the pulley ball track or unstable quality when the cBN grinding wheel grinds the balltrack.Based ontheoptical-guideddresing method,this paper proposes a proportionaldressing method. The dressing process of the grinding wheel is adjusted bythe proportional adjustment principle,which can efectively control the dressing results.The dressing method of the tool grinding wheel using the dresser \"cross + ceramic grinding wheeupand down\" ensures that all points onthe arcof the ceramic grinding wheelare incontact with the highest point on the outer cylindrical surface of the dressing grinding wheel being dressed.This method is conducive to ensuring the sharp angle dressing accuracy of the ceramic grinding wheel.
Key WordsCVT wheeled fairway; gestalt arc; electroplated cBN grinding wheel; precision finishing