[發(fā)明專利]一種基于螺桿轉(zhuǎn)子數(shù)控磨床幾何誤差的補(bǔ)償方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410015516.3
• 申請(qǐng)日: 2014-01-14
• 公開（公告）號(hào): CN103737491A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚斌;沈志煌;張凌;張祥雷;王萌萌;陳站
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廈門大學(xué)
• 主分類號(hào): B24B49/02
• 分類號(hào): B24B49/02
• 代理公司: 廈門南強(qiáng)之路專利事務(wù)所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應(yīng)森

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)控磨床，尤其是涉及一種基于螺桿轉(zhuǎn)子數(shù)控磨床幾何誤差的補(bǔ)償方法。

背景技術(shù)

在轉(zhuǎn)子加工過(guò)程中所產(chǎn)生的加工誤差實(shí)際上是指加工所要得到的理想模型與實(shí)際加工出來(lái)的實(shí)際工件之間的差異。轉(zhuǎn)子的加工誤差主要是由于磨床誤差造成的，磨床誤差按其本身屬性可以分為外部誤差和內(nèi)部誤差兩大類，內(nèi)部誤差主要由磨床幾何運(yùn)動(dòng)誤差、加工過(guò)程中在切削力作用下的變形誤差、磨床自身振動(dòng)、砂輪磨損和磨床主軸的熱誤差組成，外部誤差主要考慮外部加工環(huán)境的影響，外部溫度、濕度、鄰近振動(dòng)等。忽略外部誤差的條件下，內(nèi)部誤差根據(jù)產(chǎn)生的機(jī)理不同，按機(jī)械加工系統(tǒng)的組成“磨床—夾具—轉(zhuǎn)子—砂輪”的構(gòu)成，可以分成以下幾類：磨床誤差、夾具誤差和誤差檢測(cè)過(guò)程中的誤差。對(duì)于普通磨床，其幾何誤差可達(dá)到35%，其他誤差的分配大致如表1所示。

表1誤差因素所占比例

機(jī)床誤差的存在嚴(yán)重影響到螺桿轉(zhuǎn)子的高精度磨削。文獻(xiàn)（陳書涵，嚴(yán)宏志，明興祖，鐘掘，謝耀東。螺旋錐齒輪誤差齒面及差曲面的建立與分析[J]。中國(guó)機(jī)械工程，Vol19(18)，2008）針對(duì)六軸五聯(lián)動(dòng)螺旋錐齒輪磨床結(jié)構(gòu)，應(yīng)用多體系統(tǒng)理論、齒輪嚙合理論，建立了含幾何誤差、熱誤差的螺旋錐齒輪誤差齒面與差曲面模型并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。文獻(xiàn)（[2]李敬財(cái)，王太勇，范勝波，何改云，邢元。基于數(shù)字化制造的螺旋錐齒輪齒面誤差修正[J]。農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，Vol39(5)，2008）基于實(shí)際齒面坐標(biāo)測(cè)量，建立誤差曲面公式并給出求解方法；通過(guò)以需要調(diào)整的參數(shù)為設(shè)計(jì)變量生成的齒面去擬合誤差曲面，建立齒面誤差修正理論公式，最終求得調(diào)整參數(shù)修正值；以誤差曲面公式和齒面誤差修正公式為基礎(chǔ)，建立了各階齒面誤差與機(jī)床調(diào)整參數(shù)的關(guān)系式；并通過(guò)采用單面法和雙面法加工齒輪齒面誤差的實(shí)際算例驗(yàn)證了修正效果。文獻(xiàn)都有提及誤差補(bǔ)償，但是都是基于齒輪誤差做的補(bǔ)償。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于螺桿轉(zhuǎn)子數(shù)控磨床幾何誤差的補(bǔ)償方法。

本發(fā)明包括以下步驟：

1)利用成形砂輪刀具刃形計(jì)算方法（參見文獻(xiàn)：陸如升，沈志煌，彭麗文，姚斌，姚博世.磨削螺桿轉(zhuǎn)子砂輪截形計(jì)算與仿真驗(yàn)證[J].廈門大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2011，50(5)：852-855）計(jì)算磨削螺桿轉(zhuǎn)子所需要的成形砂輪，并用該成形砂輪對(duì)螺桿轉(zhuǎn)子毛坯進(jìn)行磨削加工；

2)用螺桿轉(zhuǎn)子測(cè)量?jī)x對(duì)加工后的螺桿轉(zhuǎn)子進(jìn)行齒廓測(cè)量，得到轉(zhuǎn)子實(shí)際型線的坐標(biāo)點(diǎn)和轉(zhuǎn)子的齒廓誤差數(shù)據(jù)；

3)將轉(zhuǎn)子齒廓誤差數(shù)據(jù)一一對(duì)應(yīng)加載到理論轉(zhuǎn)子型線的各個(gè)型值點(diǎn)的法向量上，新組成的型值點(diǎn)構(gòu)成一條新轉(zhuǎn)子型線，該新轉(zhuǎn)子型線即為補(bǔ)償轉(zhuǎn)子型線，包含有機(jī)床幾何誤差的轉(zhuǎn)子型線；

4)采用誤差補(bǔ)償方法對(duì)轉(zhuǎn)子的齒廓誤差實(shí)施補(bǔ)償，補(bǔ)償后重新磨削得到的轉(zhuǎn)子；

5)用螺桿轉(zhuǎn)子測(cè)量?jī)x再次對(duì)螺桿轉(zhuǎn)子進(jìn)行齒廓測(cè)量，得到測(cè)量報(bào)告；可見補(bǔ)償后的螺桿轉(zhuǎn)子的齒廓誤差明顯減小，磨削精度大大提高；

6)通過(guò)多次補(bǔ)償，螺桿轉(zhuǎn)子精度能夠達(dá)到0.005mm以內(nèi)。

傳統(tǒng)的螺桿轉(zhuǎn)子數(shù)控磨床幾何誤差的誤差補(bǔ)償方法雖然取得了一定的成果，但在工業(yè)中的應(yīng)用還遠(yuǎn)未達(dá)到商業(yè)化程度，絕大部分還停留在實(shí)驗(yàn)室范圍內(nèi)。主要原因如下：缺少理想建模方法、硬件誤差補(bǔ)償技術(shù)缺陷顯著、軟件誤差補(bǔ)償技術(shù)不成熟。

與傳統(tǒng)的螺桿轉(zhuǎn)子數(shù)控磨床幾何誤差的誤差補(bǔ)償方法相比，本發(fā)明具有以下突出優(yōu)點(diǎn)：

能夠快速對(duì)機(jī)床的綜合誤差進(jìn)行針對(duì)性的補(bǔ)償，補(bǔ)償效果顯著，所加工的螺桿轉(zhuǎn)子精度得到明顯提升，快速、準(zhǔn)確、方便、穩(wěn)定、周期短、成本低等顯著優(yōu)勢(shì)來(lái)提高轉(zhuǎn)子的磨削精度。

附圖說(shuō)明

圖1為螺桿轉(zhuǎn)子數(shù)控磨床幾何誤差的補(bǔ)償方法原理圖。

圖2為陰轉(zhuǎn)子型線。

圖3為陽(yáng)轉(zhuǎn)子型線。

圖4為陰轉(zhuǎn)子所對(duì)應(yīng)的成形砂輪刀具刃形。

圖5為陽(yáng)轉(zhuǎn)子所對(duì)應(yīng)的成形砂輪刀具刃形。

圖6為未經(jīng)補(bǔ)償?shù)年?yáng)轉(zhuǎn)子齒廓誤差報(bào)告。

圖7為經(jīng)過(guò)補(bǔ)償?shù)年?yáng)轉(zhuǎn)子齒廓誤差報(bào)告。

圖8為未經(jīng)補(bǔ)償?shù)年庌D(zhuǎn)子齒廓誤差報(bào)告。

圖9為經(jīng)過(guò)補(bǔ)償?shù)年庌D(zhuǎn)子齒廓誤差報(bào)告。

具體實(shí)施方式

以下實(shí)施例將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。

加工實(shí)例：

1)成形砂輪刀具刃形