[發明專利]一種錯齒銑刀盤加工精度的微進給包絡檢測方法

有效

• 申請號: 201210051727.3
• 申請日: 2012-03-01
• 公開（公告）號: CN102554362A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 黃筱調;張金;洪榮晶
• 申請（專利權）人: 南京工業大學;南京工大數控科技有限公司
• 主分類號: B23F5/20
• 分類號: B23F5/20;B23F23/12
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 徐冬濤

技術領域

本發明涉及一種錯齒銑刀盤加工精度的微進給包絡檢測方法，屬于機械加工精度檢測領域。

背景技術

錯齒銑刀盤是加工大模數齒輪的成形刀具，通過旋轉運動和齒向進給運動，包絡加工齒輪，高效的去除毛坯材料，完成齒輪齒槽部分的粗銑加工或者半精銑加工，所留有的余量再通過磨齒等后道工序實現齒輪的精加工，成為解決了大型齒輪齒加工瓶頸約束的有效方案，滿足國內外風力發電、工程機械、礦山機械、冶金機械、港口機械等行業的需求。錯齒銑刀盤銑齒工藝具有多刃斷續切削和變切屑厚度等特點，屬于典型的非自由強力切削，基于該工藝系統的靜態特性和動態特性，通過齒向精度和齒形精度等綜合評價加工精度。第一，靜態特性方面可通過提高機床運動精度、刀具的制造精度等手段，進而提高加工精度。第二，動態特性與機床本身結構剛性、刀具安裝、工件形狀、夾具形式、導軌結合面以及切削力等因素相關，同時由于錯齒銑刀盤上刀片的不對稱安裝特性，切入、切中、切出三個階段工況的差異，動態特性也明顯不一致，加工精度變得錯綜復雜。為了確定加工精度，可應用三坐標或者齒輪檢測儀進行評價，而對于大型齒輪而言，相應的檢測裝備比較龐大，非常昂貴，一般企業沒有能力配置。同時銑齒工藝一般屬于前處理工序，不需要在這些精密設備上進行檢測。因此迫切需要一種有效的檢測方法對該種工藝進行評價，以便后道工序的進行。

發明內容

本發明提供一種錯齒銑刀盤加工精度的微進給包絡檢測方法，首先基于錯齒銑刀盤銑齒工藝形成的切屑拓撲結構，進而求得三向動態切削力，作為切削過程中所表征出來的關鍵物理量，間接反應了機床的動態特性，進而提出影響加工精度的主要差異化因素，其次在保持錯齒銑刀盤不更換的情況下，確定錯齒銑刀盤與加工后工件齒面接觸的位置，再次，在切削深度方向上逐次微進給Δ，采用與原加工運動方式進行包絡，應用表格紙進行精度檢測，最后獲得全程加工范圍內的銑齒加工精度。

本發明的技術方案如下：

一種錯齒銑刀盤加工精度的微進給包絡檢測方法，包括以下步驟：

1)設置錯齒銑刀盤(1)和齒輪(2)，其中錯齒銑刀盤(1)上刀片為錯齒布置；設定坐標軸X、Y和Z向分別為齒輪(2)的徑向、軸向和切向；

2)設置切削深度為X向錯齒銑刀盤(1)與齒輪(2)的接觸長度；

3)設定錯齒銑刀盤(1)旋轉運動速率為w并在齒向方向上設定錯齒銑刀盤(1)的進給運動速率為v，進行齒形包絡加工；

4)獲得切屑拓撲結構；

5)在保持錯齒銑刀盤(1)不更換的情況下，確定錯齒銑刀盤(1)與加工后齒輪(2)齒面接觸的位置；

6)在切削深度方向上逐次微進給，微進給距離為Δ，采用與原加工運動方式進行包絡，應用表格紙將接觸與不接觸區分開進而進行精度檢測；最后獲得全程加工范圍內的銑齒加工精度，在表格紙中齒向與齒形位置一致的表格中，可獲得該區域的加工精度。

步驟5)包括以下步驟：

根據銑齒工藝的運動方式，切屑拓撲結構由銑齒工藝已成形切屑表面(3)和銑齒工藝當前成形切屑表面(4)組成；

采用指數經驗模型F_t＝K_t·h^a·l求出切向力，式中Kt、a為系數，h為切屑厚度，l為切屑長度，由切屑拓撲結構的銑齒工藝已成形切屑表面(3)可知，不同時刻、不同位置h和l均變化，將切屑拓撲結構進行離散，獲得每一段切削力，進而積分獲得瞬時切向力式中l_d、l_u分別為積分的上限和下限。瞬時徑向力F_r與瞬時軸向力F_a是切向力的指數倍。結合錯齒銑刀盤上刀片的分布情況，將F_t、F_r、F_a投影到坐標軸X、Y和Z上，獲得銑齒工藝三向典型載荷：X向載荷、Y向載荷呈現倒梯形形式，而Z向載荷在一個區間內呈現正負變化，為典型的交變載荷；根據切削的位置情況，確定切入、切中、切出三個階段的分界線。

步驟6)包括以下步驟：

a)銑齒工藝結束后，退刀并記錄該位置為0，在齒面均勻涂有著色劑(21)；

在X向，將錯齒銑刀盤(1)退出已加工齒槽距離L，設已加工齒槽距離L為0.20mm，初始化微進給距離Δ＝0.01mm，設置計數器i＝0；

b)在上述步驟a位置，將錯齒銑刀盤(1)在切削深度方向進行微進給，微進給距離為Δ，計數器i增加1，重復銑齒工藝時的包絡運動一次，檢測錯齒銑刀盤包絡面與齒形表面的接觸情況；