[發明專利]一種提高滾齒加工精度的方法

在審

• 申請號: 201710437560.7
• 申請日: 2017-06-09
• 公開（公告）號: CN107480317A
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 韓江;夏鏈;袁彬;朱永剛;吳路路
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06N3/12;B23F5/20
• 代理公司: 合肥金安專利事務所34114
• 代理人: 金惠貞

技術領域

本發明屬于機械加工工藝技術領域，具體涉及一種提高滾齒加工精度的方法。

背景技術

在實際的滾齒加工中，滾刀與工件齒輪之間的運動可以演變為一對交錯軸斜齒輪之間的傳動，但因滾刀各切削刃相對于工件齒輪為間斷開槽式切削、數控系統插補周期大小不一、機床電機剛性、機床振動、熱變形等因素的存在，導致工件齒輪并不是光滑的漸開面，會形成一定的波紋，波紋的高度、走向對工件各項齒面輪廓誤差有著決定性的影響。理論的齒面波紋高度、走向等可根據機床的各項精度指標、數控系統的插補周期、夾具的安裝精度、刀具的各項幾何精度指標、嚙合原理推導計算出來。由于理論波紋高度、走向是各項輪廓誤差的形成因素，有時可以將理論波紋高度、斜率等稱為各項理論齒面輪廓誤差，但實際加工中，得到的各項齒面輪廓誤差檢測值遠遠大于理論值。齒面輪廓誤差作為齒輪加工精度的重要衡量指標，它對齒輪產品的振動、噪音、抗疲勞強度、接觸應力、耐磨性等嚙合性能有著非常大的影響。目前為了得到更加精確的齒面輪廓誤差預測模型，并降低大量試驗次數帶來的成本，已有學者有學者基于中心復合試驗設計來進行工藝參數的布置，然而中心復合試驗設計所設定的工藝參數會超出做布置的范圍，容易造成機床的損傷，還有學者基于響應曲面法對獨立指標多因素問題進行分析和建模，因響應曲面試驗設計僅局限于尋找獨立試驗指標與各因素之間的定量關系，不能對多指標問題進行綜合建模，故無法預測齒面輪廓誤差并選出最佳的切齒工藝參數組合。

發明內容

鑒于現有技術存在的不足之處，本發明提供一種提高滾齒加工精度的方法，通過齒輪加工精度權重配比和遺傳算法，對滾齒工藝參數進行優化，以達到最佳的滾齒加工精度。

一種提高滾齒加工精度的操作步驟如下：

(1).針對被加工齒輪的滾齒加工工藝，提取影響齒輪加工精度的滾齒工藝參數，設計滾齒工藝參數組合，進行滾齒加工實驗，獲得被加工齒輪的齒面輪廓誤差指標；

(2).根據滾齒工藝參數組合和被加工齒輪的齒面輪廓誤差指標通過響應曲面非線性擬合法構建齒面輪廓誤差數學模型；

(3).基于各齒面輪廓誤差指標所對應的預期加工精度值，對各齒面輪廓誤差模型施加權重比值，構建齒面綜合輪廓誤差數學模型；

(4).基于遺傳算法，對滾齒工藝參數進行優化，得到最優化滾齒工藝參數。

進一步限定的技術方案如下：

步驟(1)中，所述被加工齒輪的模數m_n為1<m_n<5、齒數N為15<N<100、螺旋角β為-50°<β<50°；所述滾齒工藝參數為滾刀轉速S_S、滾切深度h_d、軸向進給速度f_z；

所述滾齒加工實驗，采用Box-Behnken試驗設計方法設計滾齒試驗方案，獲得齒面輪廓誤差指標為齒輪齒廓總偏差F_α、齒輪螺旋線總偏差F_β、齒距累計總偏差F_p。

步驟(2)中，所述齒面輪廓誤差數學模型如下：

y(x)＝β₀+β₁x₁+β₂x₂+β₃x₃+β₁₁x₁²+β₂₂x₂²+β₃₃x₃²+β₁₂x₁x₂+β₁₃x₁x₃+β₂₃x₂x₃+ε

上式中，y(x)為齒面輪廓誤差指標，x₁、x₂、x₃分別代表三種滾齒工藝參數，ε為附加常量，β₀、β₁、β₂、β₃、β₁₁、β₂₂、β₃₃、β₁₂、β₁₃、β₂₃分別為各個滾齒工藝參數及各工藝參數的交互作用所對應的影響系數。