机械设计制造及自动化中英文对照外文翻译文献
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机械设计制造及⾃动化中英⽂对照外⽂翻译⽂献
中英⽂对照外⽂翻译⽂献(⽂档含英⽂原⽂和中⽂翻译)
使⽤CBN砂轮对螺杆转⼦进⾏精密磨削的⽅法
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
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
x u ,y u ,z u: x, x y z轴的法向量
n x ,n
y
,n
z
:X Y Z轴的端⾯法向量
n u , n
u
, n
u
:砂轮的⾓速度的⽮量
:砂轮模块的⾓速度
w
u
: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
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。2 CBN砂轮的形状设计
2.1 CBN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。
2.2 CBN 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
（砂轮）
（螺杆转⼦）
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
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：
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：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
（a）螺杆转⼦的3D轮廓
