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磨齿机类设备的有限元模型是怎样的同时有哪些工作原理?

发布时间:2018-03-14

磨齿机类设备的有限元模型是怎样的同时有哪些工作原理?

 

1、目前常用的方法有两种:

一种用两个同步电动机分别拖动砂轮主轴和工件主轴,用挂轮换置;一种用数控的方法,即在砂轮主轴上装脉冲发生器,发出与主轴旋转成正比的的脉冲,脉冲经数控系统调制后经伺服系统和伺服电动机驱动工件主轴,在工件主轴上装反馈信号发生器。

2、分度磨齿:这类磨齿机根据砂轮形状又可分为蝶形砂轮型、大平面砂轮型和锥形砂轮型三种。它们都是利用齿条和齿轮的啮合原理,用砂轮代替齿条来磨削齿轮。齿条的齿廓是直线,形状简单,易于保证砂轮的修整精度。加工时被切齿轮在想象中的齿条上滚动。每往复滚动一次,完成一个或两个齿面的磨削。因此需多次分度才能磨完全部齿面。

连续磨齿机:连续磨削的磨齿机,砂轮为蜗杆形,称为蜗杆砂轮磨齿机,砂轮相当于滚刀,相对工件作展成运动,磨出渐开线。工件作轴向直线往复运动,以磨削直齿圆柱齿轮的轮齿,如果作倾斜运动,就可磨削斜齿圆柱齿轮。砂轮的转速很高,展成链不能用机械方法联系砂轮和工件。

卧式带锯机 

磨齿机的主轴系统通过砂轮直接参与切削加工。其性能的好坏,对机床的抗振性、加工精度和表面粗糙度均有很大影响。

主轴系统包括主轴、传动齿轮、轴承、法兰盘、砂轮卡盘,主轴材料为38CrAlA钢,形状为空心阶梯轴。齿轮为模数m=4z=46的圆柱齿轮,由一22kW, 转速为1500r/min8000r/min SIMENS 1PH7 电机驱动,前后支承均为SKF 7020CD/P4A轴承,前支承为3个,后支承为2个。

建立有限元模型前,先对实体模型进行适当简化,忽略螺孔等细小局部的影响。

根据实际结构情况,主轴系统简化为前端固定、后端滑动的简支梁结构,选择六面体单元SOLID45对实体模型进行离散分网,以手工确定网格尺寸,体扫掠的方式形成网格,可使扇形单元近似SOLID45,更加规则,同时限制单元的个数,从而提高计算速度和计算精度。模型的单元数为12096,节点数为13284

前支承处约束自由度UX=UY=UZ=0,后支承约束自由度UY=UZ=0

相关参数为杨氏模量EX=200GPa,泊松比NUXY=0.3,密度DENS=7800kg/m3

加约束后的有限元模型如图1 所示。图中,A处为砂轮卡盘,E处为前支承,B处为后支承,C处为驱动齿轮,D处为法兰盘。