一种用于成形铣齿加工齿距累积误差补偿方法技术

本发明专利技术提供一种用于成形铣齿加工齿距累积误差补偿方法，根据工装夹具的外部构型，利用几何关系通过对成正三边形排列的滚子来分析其定位中心，步骤实施如下：步骤1：进行偏心计算，得到偏心误差e

【技术实现步骤摘要】
一种用于成形铣齿加工齿距累积误差补偿方法
本专利技术涉及数控加工误差补偿领域，尤其针对成形铣齿加工齿距累积误差补偿方法。
技术介绍
成形法铣齿的基本原理是：采用与被加工齿轮齿槽截面形状相同的成形盘状铣刀，使铣刀高速旋转并沿齿轮的齿向方向作往复运动完成一个齿形齿宽的铣削；当前一个齿铣削完后，分度一次再铣削第二个齿。在现有的铣齿加工中，被加工工件安装定位在机床的回转工作台上，在加工机床上的定位精度将直接影响齿轮的加工精度。大型回转工件在数控高速铣齿机上安装采用外圆和端面定位，通过找正外圆来调整工件回转中心的位置，若由于工件安装不准确，工件的中心就会偏离转台中心，产生偏心距离，假定不存在其他误差，这样铣削出来的齿轮相对于中心来说是正确的，但实际上在测量和用于生产传动时，都是以该工件的内孔中心为旋转中心，如此看来，齿轮加工时的铣削节圆与检验测量时的节圆不重合，因为安装本身具有偏心量，所以对与工件内孔中心来说，就不是准确的回转中心，因此会产生工件单个齿距偏差和齿距累积总偏差。由于机床加工过程中存在外界条件影响和误差不可避免因素，因此为了减小这一误差对齿轮齿距带来的影响，提高加工精度，提供一种齿距误差补偿方法具有十分重要的意义。有以上原理可以得出，在铣齿加工中，夹具的动静态特性对齿轮的加工精度有很大影响，铣齿中出现的铣削力、铣削热、及刀具偏心、工件几何偏心都会影响最终工件的质量，从而影响生产效益。但目前对铣齿加工是对机床的各个运动轴进行补偿，参数较多，步骤繁琐，计算量较为复杂。
技术实现思路
本专利技术提供一种用于成形铣齿加工的齿距累积误差补偿方法。该方法通过虚拟计算补偿后的偏心误差，得到补偿后齿距误差，若补偿后的齿距累积误差不满足精度要求，则按照此方法进行迭代补偿，直至满足精度要求。为了实现上述内容，本专利技术提供的技术方案如下：一种用于成形铣齿加工的齿距累积误差补偿方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：进行偏心计算，得到偏心误差；步骤2：建立高速铣齿空间坐标系，得到偏心误差与齿距累积误差的映射关系，利用偏心误差得到工件齿距累积误差；步骤3：对偏心误差进行修正，通过虚拟计算补偿后偏心误差值得到的工件齿距累积误差，若补偿后的齿距累积误差不满足精度要求，则可按照此方法进行迭代补偿，直至满足精度要求。作为优选，所述步骤1中，进行偏心计算，得到偏心误差的过程如下：根据工装夹具的外部构型，利用几何关系通过对成正三边形排列的滚子来分析其定位中心，建立笛卡尔平面直角坐标系O-xy，设定三个滚子的坐标分别为(x1y1)，(x2y2)，(x3y3)，即可得出在该定位装置的定位中心坐标为：((x1+x2+x3)/3，(y1+y2+y3)/3)为方便叙述，令其为(xc，yc)通过最小二乘法求得齿轮中心在机床中的坐标值(xi，yi)，其中的i＝1，2…，N，J＝N∑Xi∑Yi-∑Xi∑Yi令：则有即齿轮中心在机床中的坐标值为：数值ej表示为齿轮中心与工作台回转中心的偏心量，根据上式获得齿轮中心在机床上的坐标值(xi，yi)，即由几何关系得出偏心量ej通过下式得到：作为优选，所述步骤2中，建立高速铣齿空间坐标系，得到偏心误差与齿距的映射关系，利用偏心误差计算得到工件齿距累积误差Δt，得到齿距累积总偏差具体为：其中：α为齿轮工件的分度圆压力角，ej为工件几何偏心距离作为优选，所述步骤3中，对偏心误差进行修正，其特征在于：在所述步骤2中，通过虚拟计算补偿偏心误差值ej，最后得到补偿后的工件齿距累积误差Δt′，具体包括以下步骤：按照步骤1中得出的坐标值(xc，yc)，(xi，yi)，偏心误差ej，得到虚拟计算中的偏心距连线上的计算点M″(xm，ym)(xc，yc)为利用最小二乘法计算的坐标值；(xm，ym)为虚拟计算坐标值。即得到虚拟计算补偿后的坐标值(x′i，y′i)，补偿后的偏心量即补偿后的工件齿距累积误差作为优选，在所述步骤3之后还包括：若该步骤计算后的齿距累积误差不满足精度要求，则可继续按照步骤1到步骤3进行迭代计算补偿，直至满足精度要求。本专利技术提供的考虑齿距误差补偿方法通过虚拟计算补偿后的偏心误差，得到补偿后齿距误差，若补偿后的齿距累积误差不满足精度要求，则按照此方法进行迭代补偿，直至满足精度要求。此方法有效减少了计算步骤和参数数量，可以使调节效率得到提高高。附图说明图1为本专利技术的数控成形铣齿机床结构布局示意图。图2为本专利技术的数控铣齿空间坐标系图。图3为本专利技术的工件滚子定位夹紧分析图。图4为本专利技术的数控成形铣齿机床在偏心状态时铣刀与齿槽的关系。图5为本专利技术的偏心误差计算示意图。图6为本专利技术的齿轮齿距误差示意图。图中：1、基准齿槽；2、铣刀；3、理论齿廓；4、实际齿廓；Z为铣刀沿齿坯轴线方向的运动(定义为Z轴)；X为铣刀与齿坯沿齿坯径向方向的相对进给运动(定义为X轴)；C为齿坯的回转运动(定义为C轴)；A为主轴箱转动轴；SP为刀具回转轴；O1-x1y1z1为初始位置坐标系；O2-x2y2z2为刀具坐标系；Ow-xwywzw为工件坐标系；a为铣刀与工件的中心距；L为由初始坐标系沿Z轴平移的距离；O-xy为平面直角坐标系；r0为滚子半径；R为齿轮半径；θ为x轴与滚子中心连线的夹角；O为工作台回转中心；O′为齿轮中心；α为齿轮工件的分度圆压力角；ej为工件几何偏心距离；ej′为补偿后的工件偏心距离；(x1y1)、(x2y2)、(x3y3)分别为三个滚子的位置坐标；M’为虚拟计算中的偏心距连线上的计算点；M为理论计算齿距点坐标；r为分度圆半径；rb为基圆半径；pt为单个齿距距离；pt×k为多个齿距累积距离；fpt为单个齿距误差；Fpk为齿距累积误差。具体实施方式本专利技术提供的方法通过虚拟计算补偿后的偏心误差，得到补偿后齿距误差，若补偿后的齿距累积误差不满足精度要求，则按照此方法进行迭代补偿，直至满足精度要求。下面结合附图和实施案例对本专利技术做进一步描述：如图1所示，根据成形法铣齿的工作原理，数控成形铣齿机的运动轴有：齿坯的回转运动(定义为C轴)，以实现铣削不同齿轮进行分度；铣刀与齿坯沿齿坯径向方向的相对进给运动(定义为x轴)，以完成齿槽的铣削；铣刀沿齿坯轴线方向的运动(定义为Z轴)，完成整齿宽的铣削；如图2所示，现有的成形法铣齿的基本条件是：利用成形铣削齿轮的渐开线齿形，齿轮渐开线齿形主要由铣刀廓形保证，齿轮的齿距精度主要由齿轮安装精度和分度机构的精度保证。在铣削渐开线圆柱齿轮时，铣刀轴向截形的对称线和齿轮齿槽的对称线相重合，铣刀的轴向截形就相当于齿轮齿槽的径向截形；如图3所示，根据滚子定位夹紧形成的几何关系得出滚子的位置坐标(x1y1)，(x2y2)，(x3y3)，由于三个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于成形铣齿加工的齿距累积误差补偿方法，其特征在于：包括以下步骤：/n步骤1：进行偏心计算，得到偏心误差；/n步骤2：建立高速铣齿空间坐标系，得到偏心误差与齿距累积误差的映射关系，利用偏心误差得到工件齿距累积误差；/n步骤3：对偏心误差进行修正，通过虚拟计算补偿后偏心误差值得到的工件齿距累积误差，若补偿后的齿距累积误差不满足精度要求，则可按照此方法进行迭代补偿，直至满足精度要求。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于成形铣齿加工的齿距累积误差补偿方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：进行偏心计算，得到偏心误差；
步骤2：建立高速铣齿空间坐标系，得到偏心误差与齿距累积误差的映射关系，利用偏心误差得到工件齿距累积误差；
步骤3：对偏心误差进行修正，通过虚拟计算补偿后偏心误差值得到的工件齿距累积误差，若补偿后的齿距累积误差不满足精度要求，则可按照此方法进行迭代补偿，直至满足精度要求。


2.根据权利要求1中所述的一种用于成形铣齿加工的齿距累积误差补偿方法，其特征在于：所述步骤1中，进行偏心计算，得到偏心误差的过程如下：
根据工装夹具的外部构型，利用几何关系通过对成正三边形排列的滚子来分析其定位中心，建立笛卡尔平面直角坐标系O-xy，设定三个滚子的坐标分别为(x1y1)，(x2y2)，(x3y3)，即可得出在该定位装置的定位中心坐标为：
((x1+x2+x3)/3，(y1+y2+y3)/3)
为方便叙述，令其为(xc，yc)
通过最小二乘法求得齿轮中心在机床中的坐标值(xi，yi)，其中的i＝1，2…，N，



J＝N∑Xi∑Yi-∑Xi∑Yi
令：









则有



即齿轮中心在机床中的坐标值为：






根据上式获得齿轮中心在机床上的坐标值(xi，yi)...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪荣晶，王帅，仝志伟，
申请(专利权)人：南京工业大学，南京工大数控科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32