高精密齒輪成形磨削電鍍CBN砂輪修整技術(shù)研究

中圖分類號(hào)：TG58；TG74+3；TH161 DOI：10.16578/j.issn.1004.2539.2025.05.017

0 引言

裝備制造業(yè)作為國民經(jīng)濟(jì)之脊梁，關(guān)系著國家和民族經(jīng)濟(jì)強(qiáng)盛，是一個(gè)國家綜合國力和國防實(shí)力的重要體現(xiàn)。齒輪作為裝備制造業(yè)的關(guān)鍵基礎(chǔ)件之一，其加工精度和效率代表著一個(gè)國家的基礎(chǔ)制造水平，也決定著汽車、船舶、航天等工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量和性能2。隨著國防工業(yè)、5G智能、交通運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)的飛速發(fā)展，齒輪產(chǎn)品的服役性能和疲勞壽命面臨著更為嚴(yán)苛的挑戰(zhàn)。

目前，我國齒輪產(chǎn)品的使役壽命、承載能力和質(zhì)量穩(wěn)定性尚無法完全滿足要求，成為制約我國機(jī)械裝備發(fā)展的重要因素。齒輪產(chǎn)品的性能優(yōu)劣直接依賴于加工后的表層物理狀態(tài)。磨削作為齒輪制造工藝鏈中必要的最終工序，可消除齒廓變形，達(dá)到所需的幾何精度和表面質(zhì)量[3-5[6]351-352

超硬立方氮化硼（CubicBoronNitride，CBN）磨粒硬度僅次于金剛石，其顯微硬度范圍為 98000HV ，被廣泛用于精密/超精密磨削、研磨、拋光加工，以獲得高精度的加工表面。采用電鍍CBN砂輪進(jìn)行硬齒面珩齒和磨齒，較傳統(tǒng)工藝，可明顯降低齒面粗糙度，磨削精度可達(dá)1＼～2級(jí)，加工效率是常規(guī)齒面磨齒的25倍以上[8-9。隨著超硬材料砂輪制造技術(shù)進(jìn)步，齒輪磨削刀具CBN化已成為現(xiàn)階段的研究熱點(diǎn)。但電鍍CBN砂輪齒廓修整精度低、批量修整穩(wěn)定性差，難以實(shí)現(xiàn)1＼～2級(jí)齒輪加工精度[0]。

1成形磨齒

依據(jù)砂輪和相對(duì)齒輪的運(yùn)動(dòng)軌跡，齒輪磨削方法可分為展成磨削和成形磨削[6]352-353。成形磨削，根據(jù)齒面形成機(jī)制可分為成形法、無瞬心包絡(luò)法[]。

圖1、圖2所示分別為內(nèi)、外圓柱直齒輪成形磨削。成形法用于直齒加工磨削時(shí)，砂輪的軸線與齒輪的軸線互相垂直，砂輪齒廓橫截面的中心線和齒輪齒槽的中心線重合，即砂輪齒廓橫截面形狀與齒輪齒槽的截面形狀一致[]10

圖3所示為斜齒輪無瞬心包絡(luò)磨削。砂輪的軸線位于斜齒輪的法平面內(nèi)。砂輪的軸向截形既不等同于齒輪齒槽的法向截形，也不等同于齒輪齒槽的任何截面形狀，而是用“無瞬心包絡(luò)法”形成的一條比較復(fù)雜的曲線[12112-116。

綜上，齒輪成形磨削砂輪齒廓為漸開線或更為復(fù)雜的曲線。無論哪種曲線加工，一般采用生成大量的小直線段來逼近加工曲線的方法，即可認(rèn)為是樣條曲線[3][14]133-136 。

2CBN砂輪齒廓特征及加工偏差分析

2. 1 齒廓特征

圖4為內(nèi)齒輪磨削成形砂輪示意圖。將砂輪齒廓兩端點(diǎn)A、 B 用直線連接，相對(duì)砂輪基體，齒廓線位于直線AB外側(cè)，呈凸線形。圖5為外齒輪磨削成形砂輪示意圖。將砂輪齒廓兩端點(diǎn) C 、 D 用直線連接，相對(duì)砂輪基體，齒廓線位于直線 CD 內(nèi)側(cè)，呈凹線形。

齒輪成形磨削砂輪基本采用電鍍法制造[15]75。電鍍后齒廓因磨粒晶型、分布等問題，砂輪回轉(zhuǎn)時(shí)磨粒包絡(luò)線精度低。需要對(duì)磨齒砂輪進(jìn)行齒廓精密修整才能滿足使用要求[14]136

2.2 加工偏差分析

圖6為某CBN砂輪修整照片。工程上修整CBN砂輪主要采用光學(xué)曲線磨床。此類設(shè)備最小進(jìn)給精度一般為 0.0001mm ，重復(fù)定位精度 ?0.002mm ，是目前最為理想的加工設(shè)備。工具砂輪一般采用圓弧半徑 R 在 1.0mm 左右的圓弧狀陶瓷金剛石砂輪。為避免陶瓷金剛石圓弧因重復(fù)安裝帶來的加工誤差，一般采用線加工的方式實(shí)現(xiàn)其尖角圓弧加工[14]6[15]75[16]。依據(jù)數(shù)控加工誤差產(chǎn)生的原因，對(duì)精密的成形磨齒砂輪修整，應(yīng)重點(diǎn)考慮過切與欠切、工具砂輪圓弧對(duì)加工精度的影響，其次考慮設(shè)備重復(fù)定位精度對(duì)加工精度的影響[17]58

2.2.1 過切與欠切

數(shù)控加工技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)程序?qū)庸ぴO(shè)備動(dòng)作進(jìn)行高效控制，具有智能化、自動(dòng)化的特點(diǎn)，應(yīng)用極為廣泛[758。其編程原理為假設(shè)刀具刀尖的半徑為0，直接依據(jù)工件輪廓形狀進(jìn)行編程。后期通過數(shù)控執(zhí)行系統(tǒng)，依據(jù)控制器中刀具圓弧數(shù)值，由設(shè)備系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算出刀具路徑，最終驅(qū)動(dòng)設(shè)備動(dòng)作。當(dāng)?shù)毒卟荒艿竭_(dá)或者超過預(yù)定位置時(shí)，會(huì)發(fā)生欠切和過切現(xiàn)象[18[19]5-56。對(duì)于以上現(xiàn)象，數(shù)控系統(tǒng)執(zhí)行NC程序時(shí)，會(huì)報(bào)警、停機(jī)。經(jīng)過實(shí)踐，此類報(bào)警主要出現(xiàn)在圖5所示砂輪凹線型輪廓修整過程中。其原因是當(dāng)工具砂輪圓弧大于等于齒廓曲線最小曲率半徑時(shí)，砂輪無法到達(dá)預(yù)定位置，出現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)邏輯運(yùn)算報(bào)警。

砂輪修整實(shí)踐證明，在修整磨齒砂輪樣條曲線時(shí)出現(xiàn)報(bào)警停機(jī)極為常見，特別在定義較大的工具砂輪尖角圓弧半徑，后進(jìn)行工具砂輪尖角圓弧補(bǔ)償值微調(diào)時(shí)。圖7為修整路徑編程方法示意圖，圖7中圓圈表示陶瓷砂輪尖角圓弧模擬圓。為了提高程序可運(yùn)行程度，擬采用人為干預(yù)法。將理論輪廓偏移一個(gè)刀具圓弧半徑作為編程路徑；同時(shí)將圓弧補(bǔ)償初始值定義為“0”。這樣可使NC系統(tǒng)認(rèn)為工具砂輪實(shí)際尖角圓弧值很小，從而避開數(shù)控系統(tǒng)邏輯運(yùn)算報(bào)警[19]5。

2.2.2工具砂輪圓弧缺陷

圖8（a）、圖8（b）分別為外齒輪、內(nèi)齒輪成形磨削時(shí)磨齒砂輪與工具砂輪圓弧的接觸范圍示意圖。磨齒砂輪廓形有效區(qū)間對(duì)應(yīng)齒輪工作時(shí)齒廓嚙合區(qū)間。一般2級(jí)齒輪齒廓磨削輪廓精度為 2μm ，對(duì)應(yīng)的砂輪廓形精度需要在 2μm 以內(nèi)[20]。

圖8（a）中， L_r. L₂ 分別為磨齒砂輪齒廓有效區(qū)間齒頂、齒根邊界位置的最短直線段的延伸線； α₁，α₂ 分別為 L₁ ， L₂ 與磨齒砂輪齒廓中線（平行于修整設(shè)備Y 軸）的夾角； L₁^′. L₂^′ 分別與 平行，且與工具砂輪圓弧相切； α₁^′ 、 α₂^′ 分別為工具砂輪圓弧上 L₁^′ 、 L₂^′ 與圓弧水平線（平行于修整設(shè)備 X 軸）的夾角。存在以下幾何關(guān)系：

同理，由圖8（b）可得到

根據(jù)某設(shè)計(jì)圖紙， α₁=12.216^° 、 α₂=38.558^° ，α₁^′-α₂^′=26.342^° 。工具砂輪有效參與修整的位置約占工具砂輪半圓弧的 14.6% 。當(dāng)工具砂輪圓弧半徑 R= 1mm 時(shí)，工具砂輪參與修整的圓弧長(zhǎng)度約為0.459mm 。 β₁=28.440^° ！ β₂=20.325^° ， β₂^′-β₁^′=8.115^° ○工具砂輪有效參與修整的位置約占工具砂輪半圓弧的4.5% 。當(dāng)工具砂輪圓弧半徑 R=1mm 時(shí)，工具砂輪參與修整的圓弧長(zhǎng)度約為 0.141mm 。工具砂輪圓弧檢測(cè)屬于典型的小展角圓弧測(cè)量，測(cè)不準(zhǔn)的問題明顯[2]。

超硬材料砂輪工作層由結(jié)合劑和磨粒組成，其齒廓截面凸凹不平，無法直接用接觸法測(cè)量，采用復(fù)印法可以很好地表征砂輪修整精度[22]。圖9所示為采用復(fù)印法、通過輪廓儀檢測(cè)工具砂輪圓弧復(fù)印樣板的結(jié)果。圖9（a）所示為圓弧及輪廓度檢測(cè)結(jié)果。可看出，工具砂輪左右半圓弧大小偏差為 12.4μm 且與整圓弧擬合結(jié)果偏差分別為32.8、 20.4μm ○圖9（b）為工具砂輪左右圓弧（ R=1mm 實(shí)際輪廓點(diǎn)與測(cè)量擬合圓的偏差圖。圖9中，坐標(biāo)格尺寸為 2μm× 2μm 。從偏差圖可以看出，大部分輪廓點(diǎn)在 ±1.5μm 以內(nèi)，但局部偏差較大。

綜上，工具砂輪圓弧上可有效利用的圓弧長(zhǎng)度很小，這給工具砂輪圓弧加工與檢測(cè)造成極大的困難；且工具砂輪兩側(cè)圓弧大小存在區(qū)別。因此，采用雙刀具圓弧對(duì)磨齒砂輪齒廓兩側(cè)曲線進(jìn)行修整補(bǔ)償是必要的。

2.2.3傳統(tǒng)磨齒砂輪實(shí)際修整齒廓扭曲

圖10所示為傳統(tǒng)磨齒砂輪修整檢測(cè)結(jié)果。由圖10可知，實(shí)際磨齒砂輪齒廓上下兩端位于理論輪廓的兩側(cè)，即實(shí)際輪廓與理論輪廓相對(duì)存在一定扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象（簡(jiǎn)稱為扭曲）。其中，凹形面扭曲程度較凸形面更為嚴(yán)重。其根本原因除設(shè)備系統(tǒng)自身精度外，工具砂輪圓弧缺陷是制約磨齒砂輪修整質(zhì)量的關(guān)鍵；其次，對(duì)于凹形面砂輪齒廓修整，修整過程可能存在欠切與過切，加劇了實(shí)際修整輪廓扭曲。

3修整方案步驟

圖11為修整示意圖。圖中， Δ 表示編程路徑與理論輪廓的偏差量，其數(shù)值等于工具圓弧大小。圖11（a）為編程路徑示意圖，用“數(shù)字 + 箭頭”的方式表示工具砂輪先后走刀位置及方向。圖11（b）所示為修形所需的工具砂輪。

1）NC代碼：借助CAD軟件，通過“偏移”菜單，將磨齒砂輪理論輪廓進(jìn)行向工具砂輪側(cè)的偏移，偏移量等于工具砂輪圓弧半徑（圖11），初定 R= 1.0mm 。利用偏移后的輪廓作為編程路徑，通過計(jì)算機(jī)產(chǎn)生NC代碼。

2）將NC代碼導(dǎo)入修整設(shè)備。

3）補(bǔ)償量確定。

補(bǔ)償量粗定義。首先，通過工具砂輪在線切樣；其次，借助輪廓儀測(cè)量樣板左右圓弧數(shù)值，將其與偏移量 1.0mm 的差值輸入到NC程序?qū)?yīng)的設(shè)備控制器刀具補(bǔ)償位置。按照設(shè)備動(dòng)作原理，工具砂輪左側(cè)1/4圓弧用來加工輪齒右側(cè)輪廓；工具砂輪右側(cè)1/4圓弧用來加工輪齒左側(cè)輪廓。左右補(bǔ)償量分別為

式中， 為左側(cè)路徑補(bǔ)償量， mm ； R_sR 為工具砂輪右側(cè)1/4圓弧的測(cè)量值， mm ： Δ_s 為右側(cè)路徑補(bǔ)償量，mm ; R_sL 為工具砂輪左側(cè)1/4圓弧的測(cè)量值， mm 。

4）補(bǔ)償量微修正。參與修整的工具砂輪圓弧段很小，砂輪圓弧測(cè)量值不準(zhǔn)確，因此，補(bǔ)償量微修正是必要的。實(shí)際CBN砂輪修整過程中，可采用試切法進(jìn)行。首先，利用NC程序控制工具砂輪對(duì)樣板進(jìn)行加工；然后，對(duì)加工后的樣板進(jìn)行比對(duì)檢測(cè)。采用單側(cè)比對(duì)法分別對(duì)樣板左、右兩側(cè)進(jìn)行比對(duì)，以避免整體比對(duì)時(shí)檢測(cè)算法對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響。

5）齒廓扭曲修正。比對(duì)檢測(cè)是一種基于將實(shí)際輪廓點(diǎn)與理論輪廓上的疊加，使得實(shí)際點(diǎn)陣與理論點(diǎn)陣之間的距離盡量小，并通過衡量實(shí)際點(diǎn)陣與理論點(diǎn)陣偏差來分析實(shí)際輪廓偏離理論輪廓的方法[23]。CBN磨齒砂輪齒廓為中心對(duì)稱曲線，兩側(cè)齒廓的輪廓精度、實(shí)際輪廓厚度偏差、曲線傾角會(huì)對(duì)整體比對(duì)產(chǎn)生較大影響，最終以扭曲現(xiàn)象表示出來。輪廓精度可以通過單側(cè)比對(duì)效果來判定。按照磨削及檢測(cè)原理，傾角是不允許且不存在的。因此，扭曲可能與位置關(guān)系密切。由于成形磨齒砂輪齒廓線曲率變化很小，特別是內(nèi)齒成形砂輪齒廓接近直線。磨齒砂輪實(shí)際輪廓和理論輪廓疊加對(duì)比時(shí)，無法較為清晰地描述兩者之間的微米級(jí)偏差，故利用曲率較大的圓弧代替砂輪齒廓進(jìn)行理論分析。圖12為不同齒厚曲線比對(duì)扭曲示意圖，其中，基準(zhǔn)線為過實(shí)際輪廓與標(biāo)準(zhǔn)輪廓交點(diǎn)的線。圖12（a）、圖12（c）所示為實(shí)際輪廓齒厚偏薄時(shí)，實(shí)際輪廓與理論輪廓比對(duì)的相對(duì)位置關(guān)系。圖12（b）、圖12（d）所示為實(shí)際輪廓齒厚偏厚時(shí)，實(shí)際輪廓與理論輪廓比對(duì)的相對(duì)位置關(guān)系。

（a）齒厚減小時(shí)齒廓與標(biāo)準(zhǔn)齒廓（內(nèi)齒輪）

（b）齒厚加厚時(shí)齒廓與標(biāo)準(zhǔn)齒廓（內(nèi)齒輪）

（c）齒厚減小時(shí)齒廓與標(biāo)準(zhǔn)齒廓（外齒輪）

由圖12（a）、圖12（b）可知，對(duì)于內(nèi)齒成形磨齒砂輪而言，當(dāng)實(shí)際齒廓偏薄時(shí)，基準(zhǔn)線上側(cè)的實(shí)際輪廓位于標(biāo)準(zhǔn)輪廓內(nèi)部，基準(zhǔn)線下側(cè)實(shí)際輪廓位于標(biāo)準(zhǔn)輪廓外側(cè)；當(dāng)實(shí)際齒廓偏厚時(shí)，正好與實(shí)際齒廓偏薄時(shí)情況相反。由圖12（c）、圖12（d）可知，對(duì)于外齒輪成形磨齒砂輪而言，其結(jié)果與內(nèi)齒輪成形磨齒砂輪正好相反。綜上可知，扭曲現(xiàn)象應(yīng)由齒廓厚度偏差較大造成。

同時(shí)，出現(xiàn)實(shí)際輪廓扭曲的現(xiàn)象主要是由實(shí)際輪廓齒厚造成的，亦可理解為，調(diào)整砂輪左右實(shí)際軌跡位置可有效降低實(shí)際齒廓扭曲程度。

6）砂輪修整與檢測(cè)。基于上述步驟，進(jìn)行NC程序調(diào)整。當(dāng)樣片滿足加工要求后，對(duì)砂輪進(jìn)行修整。修整后采用復(fù)印法對(duì)砂輪實(shí)際輪廓進(jìn)行比對(duì)檢測(cè)。

4試驗(yàn)驗(yàn)證

4.1 試驗(yàn)條件

試驗(yàn)設(shè)備：某進(jìn)口光學(xué)曲線磨床。工具砂輪：陶瓷金剛石砂輪（規(guī)格： 14F1-150×5×31.75×6×2- R1.0粒度230/270#）。對(duì)工件電鍍CBN成形磨削內(nèi)齒砂輪（規(guī)格： ?52×25×20 粒度140/170#）：齒廓曲線進(jìn)行插補(bǔ)修正。具體磨削參數(shù)如表1所示。

4.2修整試驗(yàn)

1）NC程序。參照?qǐng)D11（a），編制主程序控制砂輪輪廓左右偏置補(bǔ)償量，以便調(diào)整實(shí)際齒厚。獨(dú)立編制齒廓兩側(cè)修整程度，以便對(duì)左右齒廓分別進(jìn)行工具砂輪圓弧補(bǔ)償。

圖13為CBN砂輪修整時(shí)安裝示意圖。修整前芯軸安裝在三爪卡盤上，大致找正芯軸定位，外圓及端面跳動(dòng)小于 0.1mm ；然后，利用平行砂輪對(duì)芯軸定位外圓及端面進(jìn)行在線加工，以消除芯軸安裝誤差；最后，將CBN砂輪安裝在芯軸，確認(rèn)砂輪端面基準(zhǔn)跳動(dòng) ?0.001mm ，外圓基準(zhǔn)跳動(dòng) ?0.002mm 后，對(duì)砂輪進(jìn)行修整。

圖14所示為工具砂輪檢測(cè)結(jié)果。結(jié)合圓弧與待加工齒廓相對(duì)位置可知， R_sL=1.0924mm 、 R_sR= 1.0800mm ；控制器對(duì)應(yīng) D₁ 、 D₂ 位置，根據(jù)工具砂輪復(fù)印板檢測(cè)數(shù)據(jù)，求得 1

-0.0800mm 。

圖15所示為圓弧補(bǔ)償修正后程序切樣檢測(cè)結(jié)果。可以看出，兩側(cè)齒廓存在扭曲。左右兩側(cè)內(nèi)外偏差和分別為 0.0034mm 、 0.0036mm 。由于齒廓陡峭，水平方向偏差分量接近且小于法向偏差。左側(cè)向右偏移0.002mm ，右側(cè)向左偏移 0.002mm ○

2）扭曲調(diào)整。圖16所示為NC程序調(diào)整后切樣檢測(cè)結(jié)果。可以看出，左右輪廓偏差分別為- -0.0008mm 、 ，均小于 0.001mm 。可見，通過“刀具圓弧 + 變齒厚”補(bǔ)償調(diào)整方法對(duì)NC程序調(diào)整后，設(shè)備狀態(tài)滿足修整需要。同時(shí)證明前述分析理論是合理的。此種調(diào)整方法，調(diào)整量一般無法精確確定。多數(shù)情況下需要進(jìn)行2＼～3次調(diào)整，才能滿足要求。

3）砂輪修整。對(duì)砂輪進(jìn)行連續(xù)修整。修整后，在精密車床上在線車芯軸，進(jìn)行切樣檢測(cè)。切樣參數(shù)如表2所示。

圖17所示為連續(xù)修整砂輪 1^*～4^* 的檢測(cè)結(jié)果。圖中公差帶為 ±0.001mm 。由圖可知，砂輪齒廓曲線沒有出現(xiàn)扭曲現(xiàn)象，齒廓偏差均小于 0.002mm 。按照修整順序，砂輪齒廓偏差呈逐步增大趨勢(shì)。這主要是因?yàn)殡S著修整過程的進(jìn)行，工具砂輪圓弧磨損不斷增大造成的。在工程上，可以根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，對(duì)實(shí)際修整軌跡距離進(jìn)行微調(diào)，延長(zhǎng)工具砂輪壽命。圖17中，可以將 4^* 左右軌跡距離增大 0.00025mm 繼續(xù)進(jìn)行修整。當(dāng)然，當(dāng)偏差量偏大時(shí)，應(yīng)停止修整，并對(duì)工具砂輪尖角圓弧進(jìn)行在線修復(fù)。

4）齒輪磨削驗(yàn)證。將采用本文方法制作的CBN砂輪與傳統(tǒng)技術(shù)加工的CBN砂輪對(duì)工件進(jìn)行磨削加工測(cè)試。具體參數(shù)如表3所示。

圖18所示為砂輪安裝照片以及KAPP數(shù)控磨齒機(jī)內(nèi)部照片。齒輪磨削一般分為粗、精磨，對(duì)應(yīng)CBN砂輪為粗磨砂輪、精磨砂輪。粗磨砂輪制作方法與精磨砂輪制作方法一致。粗磨砂輪齒廓相對(duì)精磨砂輪精度偏低，為 ±0.01mm 。文中不再贅述。需要特別說明的是，CBN砂輪安裝在刀架上，需要確認(rèn)其外圓基準(zhǔn)跳動(dòng) ?0.002mm ，以減少重復(fù)安裝誤差對(duì)磨齒質(zhì)量的影響。

圖19所示為采用傳統(tǒng)技術(shù)加工的CBN砂輪精磨削內(nèi)齒輪齒面的檢測(cè)結(jié)果。得到齒廓總偏差 F_α 、齒廓傾斜偏差 f_Hα 、齒廓形狀偏差 f_fα ，平均水平分別為8.950、5.775、 7.250μm 。圖20所示為采用本文方法加工的CBN砂輪精磨削內(nèi)齒輪齒面的檢測(cè)結(jié)果。由圖20可知，齒廓總偏差 F_α 、齒廓傾斜偏差 f_Hα 、齒廓形狀偏差 f_fα 的平均水平分別為3.863、2.850、2.400μm 。齒廓曲線光滑程度遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)技術(shù)。 F_α f_Hα 、 f_fα 制造精度分別提高約 56.8% 、 50.6% 、 66.9% 。對(duì)照GB/T10095圓柱齒輪[24精度標(biāo)準(zhǔn)，文中齒輪齒廓精度可達(dá)2級(jí)。

5結(jié)論

1）對(duì)磨齒砂輪兩側(cè)齒廓修整時(shí)，工具砂輪圓弧接觸范圍窄。工具砂輪圓弧檢測(cè)屬于典型的小展角圓弧測(cè)量，且因工具砂輪輪廓度差，圓弧測(cè)量誤差較大。工程上可采用圓弧補(bǔ)償值初設(shè)結(jié)合補(bǔ)償值微修正，對(duì)工具砂輪圓弧實(shí)際包絡(luò)軌跡進(jìn)行修正。

2）磨齒砂輪實(shí)際齒厚誤差是造成其輪廓扭曲的主要原因。齒廓曲線的光滑程度主要取決于工具砂輪的圓弧輪廓精度。

3）“雙刀具圓弧 + 變齒厚”復(fù)合補(bǔ)償修整策略可以滿足2級(jí)及以上精密齒輪磨削用砂輪齒廓修整。與傳統(tǒng)的修整方法相比，可以避免齒廓扭曲現(xiàn)象；同時(shí)可獲得較為光滑的齒廓。該修整方法可有效避開工具砂輪圓弧段上有效區(qū)間微觀缺陷，提高工具砂輪圓弧質(zhì)量對(duì)磨齒砂輪廓形精密修整的適應(yīng)性。

參考文獻(xiàn)

[1］國務(wù)院關(guān)于印發(fā)《中國制造2025》的通知[Z].中華人民共和國 國務(wù)院公報(bào)，2015（16）：10-26. Notice of the State Council on printing and distributing Made in China 2025[Z].Gazette of the State Council Communique of the People'sRepublicofChina，2015（16）：10-26.

[2] 周偉華.高強(qiáng)度齒輪鋼超聲振動(dòng)磨削機(jī)理及表面微觀形貌創(chuàng)成 [D].長(zhǎng)沙：中南大學(xué)，2022：1-3. ZHOU Weihua. Study on grinding mechanism and surface generation in ultrasonic vibration-assisted grinding of high strength gear steel[D].Changsha：Central SouthUniversity，2022：1-3.

[3] 王帥，李彬，楊建軍，等，蝸桿砂輪廓形的雙參數(shù)包絡(luò)計(jì)算與修 整方法[J].機(jī)械傳動(dòng)，2022，46（7）：86-90. WANG Shuai，LI Bin，YANG Jianjun，etal. Two-parameter envelope calculation for the profile of worm grinding wheel and dressing method[J]. Journal of Mechanical Transmission，202，46（7）： 86-90.

[4] 陳小琦，唐成，廖祥貴，等.考慮局部磨削條件變化的齒輪成形 磨削表面粗糙度建模研究[J].機(jī)械傳動(dòng)，2023，47（8）：9-15. CHEN Xiaoqi， TANG Cheng，LIAO Xianggui，et al. Study on tooth surface roughness modeling of form grinding considering the change of the local grinding condition[J]. Journal of Mechanical Transmission，2023，47（8）：9-15.

[5]王炯，禹世航，孫玉文.基于成形磨削的大模數(shù)風(fēng)電齒輪磨削極 限位置的獲取方法[J].機(jī)械傳動(dòng)，2023，47（1）：96-102. WANG Jiong，YU Shihang，SUN Yuwen. Determination of extreme points in the profile grinding processbased on form grinding inthewindpowergenerating field[J].Journalof Mechanical Transmission，2023，47（1）：96-102.

[6]丁文鋒，趙俊帥，張洪港，等.齒輪高效精密磨削加工及表面完 整性控制技術(shù)研究進(jìn)展[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2024，60（7）： 350-373. DING Wenfeng， ZHAO Junshuai， ZHANG Honggang，et al. AdVances in high eficiency precision grinding and surface integrity control technology for gears[J]. Journal of Mechanical Engineering，2024，60（7） ：350-373.

[7] 仝曉楠，林育陽，周興，等.高精密電鍍CBN珩磨輪的研制[J]. 機(jī)械研究與應(yīng)用，2021，34（3）：121-123. TONGXiaonan，LINYuyang，ZHOUXing，etal.Researchon the high precision electroplating CBN honing wheel[J].Mechanical Researchamp; Application，2021，34（3）：121-123.

[8］李靜，高華鈺，沈南燕，等.基于切深模型的汽車曲軸軸頸巴厘線 磨削精度控制[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2017，53（5）：199-206. LI Jing，GAO Huayu，SHEN Nanyan，et al. Accuracy control of ballg of crankshaft journals in grinding process based oncutting depth model[J]. Journal ofMechanical Engineering，2017，53（5）： 199-206.

[9]王建宇，黃國欽.金剛石磨粒工具增材制造技術(shù)現(xiàn)狀及展望[J]. 金剛石與磨料磨具工程，2022，42（3）：307-316. WANG Jianyu， HUANG Guoqin. Review on manufacturing diamond abrasive tools by additive manufacturing technology[J]. Diamond amp; Abrasives Engineering，2022，42（3）：307-316.

[10］雷來貴，黎克楠，曹劍鋒，等.超硬砂輪精密修整中異常點(diǎn)修正 方法研究[J].超硬材料工程，2023，35（6）：10-16. LEI Laigui，LI Kenan，CAO Jianfeng，etal. Research on abnormal point correction method in precision dressing of superhard grinding wheel[J].Superhard Material Engineering，2023，35（6）：10-16.

[11]何文濤.成形磨齒機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].重慶： 重慶大學(xué)，2015：10. HE Wentao.Motion trajectory planning and control system design of the form grinding machine[D]. Chongqing：Chongqing University，2015： 10.

[12］王龍，汪劉應(yīng)，劉顧，等.成型砂輪磨削齒輪的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型構(gòu)建

與齒輪精度分析[J].制造技術(shù)與機(jī)床，2019（12）：112-116.

WANG Long，WANG Liuying，LIU Gu，et al. Kinematic model construction and gear precision analysis of gear machined by form grinding[J].Manufacturing Technology amp; Machine Tool，2019 （12）： 112-116.

[13］唐清松.齒頂全圓弧漸開線刀具的設(shè)計(jì)加工[J].工具技術(shù)， 2019，53（4）：96-98. TANG Qingsong.Design and machining of full-arc involute tool with tooth tip[J].ToolEngineering，2019，53（4）：96-98.

[14］蔡安江，龐飛彪，吳雋楠.復(fù)雜曲線輪廓的高精度加工方法研究 [J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2022（8）：133-136. CAI Anjiang，PANG Feibiao，WU Junnan.Research on high precision machining methods for complex curved contours[J]. MachineryDesignamp;Manufacture，2022（8）：133-136.

[15］雷來貴，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. LEI Laigui，WANG Yongbao，WU Jialu，et al. Development trend of precision shaping technology and equipment for complex profile of superhard material electroplated grinding wheels[J]. ManufacturingTechnologyamp;Machine Tool，2023（6）：73-80.

[16］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. FENG Keming，DU Xiaoxu， WANG Bing，et al. A summary of the dressing technology for circular arc surface of superhard abrasive grinding wheel[J].Superhard Material Engineering，2023，35（2）： 34-42.

[17］劉奎良.數(shù)控機(jī)床加工誤差原因及改進(jìn)措施[J].造紙裝備及材 料，2023，52（4）：58-60. LIU Kuiliang.CNC machine tool machining error causes and improvement measures [J]. Papermaking Equipment amp; Materials， 2023，52（4）：58-60.

[18］孫躍.數(shù)控加工技術(shù)在機(jī)械加工制造中的應(yīng)用[J].上海輕工 業(yè)，2023（5）：162-164. SUN Yue. Aplication of NC machining technology in machining and manufacturing[J]. Shanghai Light Industry，2023（5）：162-164.

[19］劉名維.數(shù)控車床圓弧加工程序與刀補(bǔ)的處理[J].黑龍江科技 信息，2011（19）：55-56. LIU Mingwei. Processing of arc machining program and tool complement for CNC lathe[J].Heilongjiang Science and Technology Information，2011（19）：55-56.

[20］楊光友.數(shù)控車削加工刀具干涉分析和處理的研究[J].機(jī)械制 造，2000（5）：12-13. YANG Guangyou.Study on NC lathe turning tool interference analysisamp; processing[J].Machinery，200o（5）：12-13.

[21］陳知新，王建華．一種小展角圓弧樣板的檢測(cè)方法[J].機(jī)械研 究與應(yīng)用，2005（3）：65-67. CHEN Zhixin，WANG Jianhua.A kind of messureing method of small unfold angle arc model[J].Mechanical Research and Application，2005（3）：65-67.

[22］張子英，李學(xué)會(huì).加工參數(shù)對(duì)金屬砂輪電火花精密成型修整的 影響[J].制造技術(shù)與機(jī)床，2023（5）：41-48. ZHANG Ziying，LI Xuehui. EDM forming precision of metal diamond grinding wheel affected by machining parameters[J].Manu

facturingTechnologyamp;Machine Tool，2023（5）：41-48.

[23］解斌.復(fù)雜輪廓曲線磨削的法向跟蹤和邊緣檢測(cè)技術(shù)研究[D].上海：上海交通大學(xué)，2014：8-33.XIE Bin.Normal tracking and edge detection on grinding of com-plexprofileparts[D].Shanghai：Shanghai Jiao TongUniversity，2014：8-33.

[24］全國齒輪標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).圓柱齒輪ISO齒面公差分級(jí)

制第1部分：齒面偏差的定義和允許值：GB/T10095.1—2022[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2022：15-23.

National TechnicalCommitteeofGearSandardization.Cylindricalgears—ISO system of flank tolerance classification-part1：defini-tionsand allowable values of deviations relevant to flanks of gearteeth：GB/T10095.1—2022[S].Beijing：StandardsPress ofChi-na，2022：15-23.

Research on dressing technology of the electroplated CBN grinding wheel for high precision gear forming grinding

LEILaigui'WU Jialu‘XIAO Shuangyong1PANG AoshuangZHAO Jiongl ZHANG YuetinglCAO Jianfeng'CAO Yang1WANG Yongfeng1 [1.Precision IndustryRevolution Equipment Technology （Henan）Co.，Ltd.，Zhengzhou 45ooo1，China] （2.Zhengzhou Research Institute forAbrasiveamp; Grinding Co.，Ltd.，Zhengzhou 45ooo1，China）

Abstract：[Objective]Asapopular toolforgear grinding，theelectroplatedcubic boronnitride（CBN）grinding wheel has drawbackssuchaslowdressngprecisionandpoorstabilityinbatchdressing.Inordertoimprovethetoothsurfacegrinding precisionandachievethegrindingprocessinglevelofgeartoothsurfacesatgrade1to2withelectroplatedgrindingwheels， throughanalyzingthetoothprofile，processingdeviationanddetectionprincipleoftheelectroplatedCBNgrindingweel，a composite compensation dressing strategy of“double cutter arcs + variable tooth thickness”was proposed.[Methods] Firstly， thetoothprofilecharacteristicsandprocesingdeviationsoftheelectroplatedgrindingwheelwereanalyzed，andthe correspondingdressingschemewasdetermined.Secondlyaccording tothedresing scheme，thecompensationamountand tooth profiledistortionwerecorrected，andthepositionalrelationofthetoothprofilesunderdierenttoothtickneseswas compared.Finallyrelevantteststudieswerecarredout，andtheinspectionreportsoftherelevanttoolgrindingwheelswere isued.[ResultsVerifedbytests，thissrategycnrealizethestabledressngofthelectroplatedCBgrindingwhlndthe gear grinding precision can reach above grade 2，showing great technical application potential.

Key words：Electroplated CBN grinding wheel; Gear grinding wheel; Trim; Compensation method