[發明專利]一種降低理論漸變螺距螺旋桿工藝難度的方法

有效

• 申請號: 201710297745.2
• 申請日: 2017-04-29
• 公開（公告）號: CN107045581B
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發明（設計）人: 張雷;李楊;孔佳元
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/18;G06F113/00
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 王洪新;王之懷

本發明涉及一種螺旋傳動的設計方法，目的是采用該方法加工的螺旋桿能夠高度等效替代原理論漸變螺旋桿，以有效保證傳動精度、大幅度降低工藝難度和加工成本。技術方案是：一種降低理論漸變螺距螺旋桿工藝難度的方法，包括以下步驟：第1步，設計得到理論螺旋桿的螺旋線的空間參數方程；第2步，等間距采集足夠多的2n個樣點；第3步，依據細分逆向工程規則不斷分解重構，得若干集頂點數據；第4步，計算對應的總逼近偏差Eⁿ，然后判斷；第5步，計算出矩陣Q中的相應的最大值占對應總和的比值η_Q；第6步，取足夠數量的數據點進行二次逆向分解重構；第7步，重新分別計算數組B的總逼近偏差E_B；判斷后獲得最佳重構方案點；第8步，用獲得的數據編寫加工程序。

技術領域

本發明涉及到數控加工領域及各種通過螺旋傳動的機構設計，特別針對擬通過變導程螺桿來實現特殊目標軌跡運動的結構設計，是一種能大幅降低理論漸變螺距螺旋桿工藝難度的方法。

背景技術

螺旋傳動機構現今被廣泛應用于航天船舶、紡織設備、資源開采設備、醫療器械。受限于制造加工水平，早期應用的螺旋傳動機構都是采用的等螺距螺旋桿。變螺距螺旋傳動機構理論上是可以通過設計螺旋桿的螺距分布來實現各種要求的輸出運動特性。我國正處于工業轉型期，隨著自動化設備向高速化、精密化發展，這給螺旋傳動機構提出了更高的要求。現存公開的國內外有關變螺距螺桿設計及加工方法研究的報告很少見，也僅有德國、日本和美國的等為數不多的機構學者開展了這方面的研究工作。尤其應用在高速軸或者需要實現特殊運動規律的變螺距螺旋機構的設計、加工仍有諸多的問題。

通過理論目標運動規律設計得到的漸變螺距螺旋桿,通常在數控車床車削漸變螺距螺紋時，需要不斷地調整刀具；一方面是難以實現，另一方面增加了工藝難度及加工成本，因而也是沒有必要的。目前比較常用的方法是將待加工的變螺距螺旋桿等分成n段，取每一段的平均值作為該段的螺距進行加工。通過這種簡化方法實際加工出來的螺旋桿在低速或者精度要求不高的設備上尚可應用，但在精度要求很高的精密儀器或者應用在高速、特高速的設備上時，其精度往往達不到要求。

發明內容

為了克服背景技術的不足，本發明提供了一種降低理論漸變螺距螺旋桿工藝難度的方法，采用該方法加工的螺旋桿能夠高度等效替代原理論漸變螺旋桿，以在有效保證傳動精度的前提下，大幅度降低工藝難度和加工成本。

本發明提供的技術方案是：

一種降低理論漸變螺距螺旋桿工藝難度的方法，依次包括以下步驟：

第1步，通過需要達到的目標運動規律設計得到理論螺旋桿的螺旋線的空間參數方程，如下式：

式中：R為螺旋桿半徑，為螺旋桿轉動角，為軸向位移關于的函數；

螺旋桿的軸線與坐標系中的Z軸共軸；

令螺旋桿螺距關于轉角的函數關系為根據變螺距行程計算公式可知即是相應螺旋桿轉角處對應的螺距大小。

第2步，對螺旋桿軸向位移曲線，等間距采集足夠多的2n個樣點，記為頂點集其中n必須滿足:n＝2ⁱ或3·2^i-1，i為整數；其中的坐標向量為

第3步，應用三次B樣條細分逆向工程原理，將第k+1層密集的頂點集依據其細分逆向工程規則不斷分解重構至下一層稀疏的頂點集即得若干集頂點數據；遞推規則為：c^k＝P^k+1c^k+1；

其中P^k+1為第k+1頂點集向第k層頂點集的分解重構矩陣，具體表達如下：

進一步可以很容易得到重構后的第k層相鄰頂點構成的線段的坐標方程：