[發明專利]基于諧波分解的大齒輪滾齒加工齒距誤差在機補償方法

有效

• 申請號: 201810980427.0
• 申請日: 2018-08-27
• 公開（公告）號: CN109277879B
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 赫東鋒;張凱;王建華;勞奇成;張君安;楊燦輝
• 申請（專利權）人: 西安工業大學
• 主分類號: B23Q15/00
• 分類號: B23Q15/00;B23Q15/08;B23Q17/20
• 代理公司: 西安新思維專利商標事務所有限公司 61114
• 代理人: 黃秦芳

本發明公開了一種基于諧波分解的大齒輪滾齒加工齒距誤差在機補償方法，屬于數控滾齒機齒輪加工誤差補償技術領域。首先利用數控滾齒機的在機測量系統對含有加工余量的大齒輪進行齒距累積偏差的在機測量，得到各個齒的齒距累積偏差曲線，然后通過離散傅里葉變換求取齒距累積偏差曲線的幅值譜和相位譜，接著通過所求得的幅值譜和相位譜求解出誤差補償量，最后將該補償量以加工程序或補償信號的形式輸入數控系統，通過控制滾刀和工件之間的嚙合關系，調整滾刀與工件之間的瞬時傳動比，從而實現齒輪齒距誤差的在機補償。

技術領域

本發明屬于數控滾齒機齒輪加工誤差補償技術領域，具體是一種基于諧波分解的大齒輪滾齒加工齒距誤差在機補償方法。

背景技術

大型齒輪是工業生產、軍事、探測等許多領域廣泛使用的基礎零部件，隨著精密制造技術的發展，對大齒輪傳動性能要求越來越高，而齒輪加工質量和精度決定著齒輪傳動的性能。滾齒加工是齒輪加工一種常用的加工方法，它具有加工效率高、齒形精度高，適應性廣等優點，在齒輪加工領域具有廣泛的應用。齒輪齒距累積偏差是評價齒輪傳動性能的重要指標，是齒輪幾何精度評定過程中必定要檢測的精度項目之一。它直接影響著齒輪副運動的準確性及工作的平穩性。

齒輪滾齒加工所用的加工設備一般為數控滾齒機，為了提高數控滾齒加工的加工精度，許多學者在提高滾齒加工精度方面做了大量的研究，主要從誤差防止和誤差補償兩個方面提高滾齒加工的精度。誤差防止是通過提髙機床零部件設計、制造及裝配精度來提高加工精度。這種方法即便可行，它的加工制造成本也會顯著提高。而誤差補償則是通過人為的制造一種新的誤差去抵消或減弱當前成為問題的原始誤差，這種方法相比于誤差防止更加經濟和高效。目前大多數的研究者提出了許多的誤差補償方法，根據誤差補償的依據(或補償對象)不同，數控滾齒機誤差補償包括：機床的熱誤差補償、幾何誤差補償和傳動鏈誤差補償。其中對數控滾齒機幾何誤差和熱誤差補償的專利比較多。例如，基于數控滾齒機熱誤差補償的專利有CN106483928，CN105397560等，這類誤差補償屬于動態誤差補償，需要對加工過程中機床和工件的熱量實時監測，要考慮機床和工件受熱變形引起的綜合加工熱變形誤差，確定其補償模型的算法往往比較復雜。基于幾何誤差中偏心誤差、跳動誤差和傳動誤差補償的專利有CN101970164，CN103817380，CN2 485081等，這類誤差補償主要是通過借助現代信號分析處理手段對數控滾齒機機床加工過程的幾何誤差進行測量，根據測量得到的信息建立加工過程的動態誤差預測模型，預測在實際加工過程中的誤差，計算正式加工的軌跡偏離量，從而對加工過程中相應環節進行誤差補償。

以上專利都是關于滾齒機機床的系統誤差的補償，通過測量滾齒機機床的各種系統誤差，然后對各個誤差進行消減，以此來達到降低加工誤差，實現齒輪加工誤差的補償，這種方法存在的問題是：由于需要對誤差源進行實時監控和測量，操作麻煩，成本高，針對大齒輪質量大、直徑大、不易重復裝夾等特點，傳統的幾何誤差補償方法已不再適用。

發明內容

本發明的目的是以大齒輪的齒距累積偏差為補償對象，提供一種基于諧波分解的大齒輪滾齒加工齒距誤差在機補償方法，該方法可以實現對數控滾齒機加工誤差的控制和補償，提高滾齒加工的精度。

為了達到本發明的目的，本發明提供的技術方案是：一種基于諧波分解的大齒輪滾齒加工齒距誤差在機補償方法，包括如下步驟：

1)利用齒輪在機測量系統對帶有加工余量的大齒輪進行齒距累積偏差的測量，得到齒距累積偏差的測量數據F_pki。

[F_pki]i＝1，2,3,…,z (1)

2)將齒距累積偏差數組F_pk通過離散傅里葉變換，求取齒距累積偏差曲線的幅值譜和相位譜。

式中，A_n為N次諧波的幅值，為N次諧波的相角。