通过离散元软件EDEM进行模拟加工及实验验证,对垂直主轴式滚磨光整加工齿轮的齿面加工效果及效率进行了研究,结果表明：齿轮偏角和滚筒转速等工艺参数会影响齿面的加工质量和效率。引入齿轮偏角能够增大加工作用力,提高对齿面的强化作用,尤其改善了现有旋流式齿轮滚磨光整加工方法对齿根加工效果不佳的缺陷,但同时齿轮偏角过大会影响到齿根的加工质量;滚筒转速越大,加工作用力越强且磨块流速更大,加工能力也越强,加工效率也越高。实验表明,采用垂直主轴式滚磨光整加工齿面加工均匀,相比于旋流式加工方法,其加工效果和加工效率都有大幅提升。

研究了离心式滚磨光整加工中不同加工参数对倒圆半径的影响。选用45钢作为实验对象,利用组合试件的方法,测得试件单一棱边的金属去除量和倒圆半径。通过正交实验以及数据分析,研究了滚筒转速、磨块直径、加工时间三种加工参数及其交互作用对倒圆半径的影响。在不同加工参数下,试件棱边的金属去除量和倒圆半径有明显差异。最大金属去除量5mg,最大倒圆半径300μm;最小金属量0.5mg,最小倒圆半径85μm。结果表明滚筒转速、磨块直径对倒圆半径的影响显著,而加工时间和各因素间交互作用都不显著。实验证明,离心式滚磨光整加工适合倒小圆角。

为解决表面活性剂在滚磨光整加工中的作用效果和机理的不明的情况,选取适合滚磨光整加工的表面活性剂进行滚磨光整加工实验研究。实验采用BJL-LL05离心式滚磨机,以表面活性剂SDBS、AES和CDEA(11)为副相,水为主相,放入滚筒与磨块及工件混合进行滚磨光整加工,通过对比实验法及目测法的方法,分析研究了不同表面活性剂的加工效果。重点分析了不同种类和浓度表面活性剂对表面质量影响和作用机理,以及不同浓度SDBS对AL6061光亮级别影响效果和作用机理。结果表明4%浓度SDBS满足AL6061工件粗糙度、光亮级别及材料去除率的要求,并为表面活性剂在滚磨光整加工中的应用提供了理论基础,对实际生产具有指导意义。

采用垂直交叉主轴式滚磨光整加工工艺对某型矿用重载齿轮进行光整加工实验研究,重点研究该种工艺方法对齿根的加工效果,并对加工前后的齿根表面粗糙度和微观形貌进行对比。实验结果表明,该种滚磨光整加工工艺能够显著减小轮齿齿根表面的粗糙度值,在磨齿的基础上能使R_a值从0.7μm左右降低至0.2μm左右,粗糙度等级提高1~2级,R_z值从3.0μm降至1.0μm左右,同时齿面的加工刀痕、微观缺陷等基本去除。相比于旋流式滚磨光整加工方法,研究的该新工艺方法能使齿轮,尤其是齿根获得更好的表面质量。