[發明專利]蝸輪蝸桿驅動轉臺準靜態精度預測方法

有效

• 申請號: 202210401893.5
• 申請日: 2022-04-18
• 公開（公告）號: CN114749998B
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發明（設計）人: 郭世杰;崔鳳麗;唐術鋒;武建新;張文志;宋曉文
• 申請（專利權）人: 內蒙古工業大學
• 主分類號: B23Q17/22
• 分類號: B23Q17/22;G06F17/16;G06F30/20
• 代理公司: 北京圣州專利代理事務所(普通合伙) 11818
• 代理人: 徐晟逸

本發明公開了蝸輪蝸桿驅動轉臺準靜態精度預測方法，涉及數控機床技術領域，包括以下步驟：對蝸輪蝸桿驅動轉臺的進給系統裝配偏差進行測量；構建基于SDT的蝸輪蝸桿驅動轉臺準靜態精度模型；建立蝸輪蝸桿驅動轉臺裝配制造公差周期函數預測模型。本發明基于多體系統理論和齊次坐標變換建立了包含10項裝配偏差的蝸輪蝸桿驅動轉臺的準靜態精度模型，可用于幾何精度預測和確定變化源的調整值；依據所建立的量化模型可預測輪蝸桿驅動轉臺準靜態精度的分布情況，為輪蝸桿驅動轉臺系統精確分配及誤差補償提供針對性的指導，從而達到提高制造裝備生產效率及加工精度的目的。

技術領域

本發明涉及數控機床技術領域，具體為蝸輪蝸桿驅動轉臺準靜態精度預測方法。

背景技術

從制造技術和工藝角度而言，可通過優化蝸輪蝸桿副的材料和設計精度提升其初始精度，另外一種有效的方式是提升蝸輪蝸桿副驅動轉臺各個部件的制造與裝配工藝，來提高蝸輪蝸桿驅動轉臺的總體質量。

現有技術中，一種蝸輪箱外蝸輪蝸桿裝配設備及其使用方法，公開號：110014286A”中公開了沿水平X及Y向移動的滑臺進行蝸桿蝸輪配合位研磨的裝置及其使用方法。“一種漸開線蝸輪蝸桿精確建模及裝配方法，公開號：108763626A”中構建了基于四階三次的插值B樣條的蝸輪蝸桿漸開曲線建模方法，通過控制蝸桿螺旋線上起始點與和運動點之間的空間距離實現了蝸輪蝸桿裝配。再有對蝸輪蝸桿傳動系統構建了基于小位移旋量(Smalldisplacementtorsor-SDT)的變動方程和約束方程的公差模型，建立蝸輪蝸桿安裝中心距偏差、軸交角偏差及中間平面偏差在內的公差數學模型，并建立了成本約束的蝸輪蝸桿公差優化方法。還有在蝸桿蝸輪空間嚙合原理基礎上表征了蝸輪中間平面及其平行面上齒廓參數，并切除法在齒廓曲線為基線確定了蝸輪齒面，利用車刀輪廓旋轉切除加工方式實現了蝸桿齒面制造。

上述現有方法主要針對蝸桿蝸輪驅動工作臺的傳動與嚙合機理、公差優化進行研究，未揭示蝸桿蝸輪驅動工作臺公差累計與誤差傳遞規律，不能進行蝸輪蝸桿驅動轉臺準靜態精度的量化表征。蝸輪蝸桿驅動工作臺的裝配過程是機床設計、精度分配與制造過程的最后一環，也是承載機床精度檢測及維護的中間環節，蝸輪蝸桿驅動工作臺部件的制造與裝配偏差是決定準靜態精度的主要因素，轉臺的6項幾何誤差是其準靜態精度的直接體現，因此建立蝸輪蝸桿驅動裝配及制造偏差與轉臺6項幾何誤差之間的準靜態精度映射關系對提升系統精度尤為重要。

此外，前期的研究在蝸輪蝸桿驅動工作臺的靜動剛度匹配設計、零件形貌誤差，以及部件裝配工藝(蝸輪蝸桿垂直度、軸線不重合等)對進給準靜態性能影響上取得了有益的成果。然而，單一檢驗蝸輪蝸桿驅動工作臺的裝配質量并不能直接反應系統的幾何精度，反之亦然，蝸輪蝸桿驅動工作臺得六項幾何精度檢測結果也無法直接反映誤差源。這造成了蝸輪蝸桿驅動工作臺裝配、調整無針對性，精度設計及分配與最終幾何精度映射關系之間的盲目、不可量化。

發明內容

本發明針對上述現有技術存在的不足，提供蝸輪蝸桿驅動轉臺準靜態精度預測方法。對蝸輪蝸桿驅動工作臺裝配進行量化，實現精確調整。

為了解決上述技術問題，本發明提供了如下的技術方案：

蝸輪蝸桿驅動轉臺準靜態精度預測方法，其特征在于，包括以下步驟：

對蝸輪蝸桿驅動轉臺的進給系統裝配偏差進行測量；

構建基于SDT的蝸輪蝸桿驅動轉臺準靜態精度模型；

建立蝸輪蝸桿驅動轉臺裝配制造公差周期函數預測模型。

作為本發明的進一步技術方案為，所述對蝸輪蝸桿驅動轉臺的進給系統裝配偏差進行測量，具體包括：

確定蝸輪蝸桿驅動轉臺的進給系統的公差；

利用SDT的變換矩陣對公差進行小位移旋量約束及齊次坐標變換表達；