一种盘类齿轮成型磨齿自适应加工方法技术

本发明专利技术公开了一种盘类齿轮成型磨齿自适应加工方法，首先将待加工齿轮以工作台旋转轴线为中心平放在工作台上，通过检测仪器检测齿轮中心孔拟合出齿轮中心孔轴线，以齿轮中心孔轴线作为Z轴建立齿轮轴线坐标系，将加工设备数控程序中每个齿槽在齿轮轴线坐标系中的坐标通过转换公式转换为在工作台坐标系内的坐标；以工作台坐标系内的坐标为实际加工坐标，计算每个齿槽实际加工坐标下砂轮需要调整的转角和摆角，在加工每个齿槽前，将该齿槽对应砂轮需要调整的转角和摆角调整到位，然后进行加工；加工结束后，再将砂轮按反方向调整以回到加工该齿槽前的状态。本发明专利技术的盘类齿轮成型磨齿自适应加工方法加工精度高，有效的减少齿轮槽的过切和残留。

Self adapting machining method for grinding gear of disc type gear

The invention discloses a disc type grinding method of gear tooth adaptive molding, first gear to be processed to worktable rotation axis as the center on the workbench, the detecting instrument of gear center hole fitting gear center hole axis, the axis of gear center hole as Z axis gear axis coordinate system will be established. The coordinates of each slot processing equipment in the NC program of the gear axis in the coordinate system through coordinate conversion formula on the worktable coordinate system; to coordinate worktable coordinate system for machining coordinates, the rotation angle calculation of actual machining coordinates of each tooth space and the need to adjust the wheel swing angle, in the processing of each tooth before the corresponding wheel angle, tooth needs to be adjusted and the angle adjustment in place, and then processing after processing; then, according to the opposite direction to adjust the wheel back to the processing Anterior alveolar state. The self adapting machining method of the disc type gear forming grinding has high machining precision and effectively reduces the over cutting and residual of the gear groove.

【技术实现步骤摘要】
一种盘类齿轮成型磨齿自适应加工方法
本专利技术涉及齿轮加工
，特别是涉及一种盘类齿轮成型磨齿自适应加工方法。
技术介绍
盘类齿轮精加工过程当中通常无法直接将齿轮中心孔作为定位基准，而齿轮的装配定位一般要通过中心孔进行定位，所以通常先以中心孔为基准加工其他基准面，再以这些基准面作为基准精加工齿面，这种先加工其他基准面的方式降低了生产效率增加了生产成本，并且这些基准面的加工误差等其他误差将导致齿轮产生定位误差，最终影响齿轮的加工质量。当今对于盘类齿轮精加工过程中的定位方式，大部分通过齿轮的端面和台阶面外圆作为基准进行定位，而齿轮端面与齿轮中心孔轴线的垂直度误差、台阶面外圆与中心孔的同心度误差等其他误差，将导致齿轮轴线与工作台旋转轴线不重合，而数控编程时按照两条轴线重合进行编程，因此将导致加工误差。因此，如何提高齿轮装夹后中心孔轴线和工作台旋转轴线偏心较大时齿轮的加工精度是目前要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足进行改进，提供一种盘类齿轮成型磨齿自适应加工方法，通过本方法制造的齿轮加工精度大大提高。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种盘类齿轮成型磨齿自适应加工方法，包括如下步骤：1)将待加工齿轮以工作台旋转轴线为中心平放在工作台上；2)通过检测仪器检测齿轮中心孔某高度横截面对应的截面圆上若干点与工作台旋转轴线的距离；根据该高度下得到的若干点与工作台旋转轴线的距离拟合出该高度截面圆对应的圆心；3)改变中心孔高度，重复步骤2)，拟合得到不同高度下截面圆对应的圆心；4)将不同高度下截面圆对应的所有圆心进行拟合，得到对应的直线，该直线构成齿轮中心孔轴线；5)以齿轮中心孔轴线作为Z轴建立齿轮轴线坐标系；6)计算齿轮轴线坐标系内坐标转换至工作台坐标系坐标的转换公式；7)将加工设备数控程序中每个齿槽在齿轮轴线坐标系中的坐标通过转换公式转换为在工作台坐标系内的坐标，工作台坐标系内的坐标为实际加工坐标；8)计算每个齿槽实际加工坐标下砂轮需要调整的转角和摆角；9)在加工每个齿槽前，将该齿槽对应砂轮需要调整的转角和摆角调整到位，然后进行加工；加工结束后，再将砂轮按反方向调整以回到加工该齿槽前的状态；10)重复步骤9)，直到将所有齿槽加工完毕。进一步地，本专利技术所述步骤2)中检测仪器为工业相机或千分表。进一步地，本专利技术工作台坐标系为S1:OXYZ，齿轮轴线坐标系为S2:O'X'Y'Z'；齿轮装夹到工作台上时，以工作台端面作为工作台坐标系S1的XOY面，以旋转轴线作为Z轴，O为Z轴和工作台端面的交点，Y轴与其中一个齿槽e1对称中心线相交，若齿槽e1对称中心线为曲线，该曲线在齿轮下端面处的切线方程表示为空间直线L0，若齿槽e1对称中心线为直线则直接表示为空间直线L0，空间直线L0表达式如公式(1)所示:式中x、y、z——x轴、y轴、z轴坐标值；a0、b0、c0、d0——空间直线L0直线方程系数。进一步地，本专利技术步骤2)根据该高度下得到的若干点与工作台旋转轴线的距离拟合出该高度截面圆对应的圆心的步骤为：设该高度截面圆上需要求取距离的点为m个且均匀选取，在与X轴夹角为2π/m处获取第一个数据距离，记为α1，与X轴夹角为4π/m处获取第二个距离数据，记为α2，以此类推，与X轴夹角为2π处获取第m个距离数据，记为αm，每个距离数据和对应的角度形成一组数据，共形成m组数据，该m组数据构成矩阵，记为：将矩阵中每组数据中的距离数据和对应的角度分别作为ρ'和θ'代入公式(2)，使用最小二乘法即可拟合圆心极坐标(ρ,θ)；(ρ')2+ρ2-2ρρ'cos(θ-θ')＝r2(2)式中ρ——极坐标圆心位置极径；θ——极坐标圆心位置极角；ρ'——圆形轮廓线极径；θ'——圆形轮廓线极角；r——圆形轮廓线半径值。圆心极坐标(ρ,θ)通过公式(3)即可转换为平面直角坐标；再结合该截面圆所在平面高度z，即可获得该截面圆圆心在空间直角坐标系中的坐标为，c＝(x,y,z)；进一步地，本专利技术步骤4)中所有圆心拟合得到直线的方法为，设圆心为n个，坐标分别为c1＝(x1,y1,z1)，c2＝(x2,y2,z2)，……，cn＝(xn,yn,zn)，将c1,c2,c3,…,cn按照公式使用最小二乘法拟合为空间直线L，则空间直线L过点(b,d,0)，方向为z'＝(a,c,1)，空间直线L即为齿轮的中心孔的轴线，式中，a、b、c、d为空间直线L直线方程系数。进一步地，本专利技术步骤5)以齿轮中心孔轴线作为Z轴建立齿轮轴线坐标系的方法为，以空间直线L与XOY面的交点O'作为空间直角坐标系S2的原点,则X'O'Y'平面在S1中的方程为：a(x-b)+c(y-d)+z＝0，Z'轴与空间直线L重合，Y'轴与空间直线L0相交，交点坐标为：进一步地，本专利技术步骤6)中坐标系S2中任意一点坐标(xS2,yS2,zS2)转换到坐标系S1中的坐标(xS1,yS1,zS1)转换公式为：式中进一步地，本专利技术步骤8)中某一齿槽对称中心线与XOY平面交点D坐标为(xc,yc,zc)，交点D与Z轴确定平面γ1与Z'轴确定平面γ2，平面γ1绕直线OD旋转β后与Z'轴平行记为γ3，γ3与γ2的夹角即为α，每个齿槽实际加工坐标下砂轮需要调整的转角β和摆角α计算公式为：进一步地，本专利技术通过数控系统插件实现整个计算过程和数控程序的修改，然后集成于数控系统。相比现有技术，本专利技术的有益效果主要体现在：本专利技术在齿轮装夹后中心孔轴线和工作台旋转轴线存在偏心时，提高了加工精度高，有效的减少齿轮槽的过切和残留。附图说明图1为本专利技术实施例盘类齿轮成型磨齿自适应加工方法的流程图；图2为本专利技术实施例的齿轮坐标系示意图；图3为本专利技术实施例的转角与摆角简化表示示意图；图4为本专利技术实施例的盘型齿轮示意图；图5为图4的A-A剖视图；图6为图5中的盘型齿轮在OXY面内投影示意图；图7为图5中的盘型齿轮在OYZ面内投影示意图；图8为图5中的盘型齿轮拟合圆心位置图；图9为图8中的圆心位置放大图；图10为图5中的盘型齿轮实际圆心空间直线拟合图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。参见图1，本专利技术的盘类齿轮成型磨齿自适应加工方法，通过数控系统插件实现整个计算过程和数控程序的修改，然后集成于数控系统，包括如下步骤：1)将待加工齿轮以工作台旋转轴线为中心平放在工作台上；2)通过检测仪器检测齿轮中心孔某高度横截面对应的截面圆上若干点与工作台旋转轴线的距离；根据该高度下得到的若干点与工作台旋转轴线的距离拟合出该高度截面圆对应的圆心；3)改变中心孔高度，重复步骤2)，拟合得到不同高度下截面圆对应的圆心；4)将不同高度下截面圆对应的所有圆心进行拟合，得到对应的直线，该直线构成齿轮中心孔轴线；5)以齿轮中心孔轴线作为Z轴建立齿轮轴线坐标系；6)计算齿轮轴线坐标系内坐标转换至工作台坐标系坐标的转换公式；7)将加工设备数控程序中每个齿槽在齿轮轴线坐标系中的坐标通过转换公式转换为在工作台坐标系内的坐标，工作台坐标系内的坐标为实际加工坐标；8)计算每个齿槽实际加工坐标下砂轮需要调整的转角和摆角；9)在加工每个齿槽前，将该齿槽对应砂轮需要调整的转角和摆角调整到位，然后进行加工；加工结束后，再将砂轮按反方向调整以回到加工该齿槽前的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种盘类齿轮成型磨齿自适应加工方法，其特征在于，包括如下步骤：1)将待加工齿轮以工作台旋转轴线为中心平放在工作台上；2)通过检测仪器检测齿轮中心孔某高度横截面对应的截面圆上若干点与工作台旋转轴线的距离；根据该高度下得到的若干点与工作台旋转轴线的距离拟合出该高度截面圆对应的圆心；3)改变中心孔高度，重复步骤2)，拟合得到不同高度下截面圆对应的圆心；4)将不同高度下截面圆对应的所有圆心进行拟合，得到对应的直线，该直线构成齿轮中心孔轴线；5)以齿轮中心孔轴线作为Z轴建立齿轮轴线坐标系；6)计算齿轮轴线坐标系内坐标转换至工作台坐标系坐标的转换公式；7)将加工设备数控程序中每个齿槽在齿轮轴线坐标系中的坐标通过转换公式转换为在工作台坐标系内的坐标，工作台坐标系内的坐标为实际加工坐标；8)计算每个齿槽实际加工坐标下砂轮需要调整的转角和摆角；9)在加工每个齿槽前，将该齿槽对应砂轮需要调整的转角和摆角调整到位，然后进行加工；加工结束后，再将砂轮按反方向调整以回到加工该齿槽前的状态；10)重复步骤9)，直到将所有齿槽加工完毕。

【技术特征摘要】
1.一种盘类齿轮成型磨齿自适应加工方法，其特征在于，包括如下步骤：1)将待加工齿轮以工作台旋转轴线为中心平放在工作台上；2)通过检测仪器检测齿轮中心孔某高度横截面对应的截面圆上若干点与工作台旋转轴线的距离；根据该高度下得到的若干点与工作台旋转轴线的距离拟合出该高度截面圆对应的圆心；3)改变中心孔高度，重复步骤2)，拟合得到不同高度下截面圆对应的圆心；4)将不同高度下截面圆对应的所有圆心进行拟合，得到对应的直线，该直线构成齿轮中心孔轴线；5)以齿轮中心孔轴线作为Z轴建立齿轮轴线坐标系；6)计算齿轮轴线坐标系内坐标转换至工作台坐标系坐标的转换公式；7)将加工设备数控程序中每个齿槽在齿轮轴线坐标系中的坐标通过转换公式转换为在工作台坐标系内的坐标，工作台坐标系内的坐标为实际加工坐标；8)计算每个齿槽实际加工坐标下砂轮需要调整的转角和摆角；9)在加工每个齿槽前，将该齿槽对应砂轮需要调整的转角和摆角调整到位，然后进行加工；加工结束后，再将砂轮按反方向调整以回到加工该齿槽前的状态；10)重复步骤9)，直到将所有齿槽加工完毕。2.根据权利要求1所述的盘类齿轮成型磨齿自适应加工方法，其特征在于：所述步骤2)中检测仪器为工业相机或千分表。3.根据权利要求1所述的盘类齿轮成型磨齿自适应加工方法，其特征在于：工作台坐标系为S1:OXYZ，齿轮轴线坐标系为S2:O'X'Y'Z'；齿轮装夹到工作台上时，以工作台端面作为工作台坐标系S1的XOY面，以旋转轴线作为Z轴，O为Z轴和工作台端面的交点，Y轴与其中一个齿槽e1对称中心线相交，若齿槽e1对称中心线为曲线，该曲线在齿轮下端面处的切线方程表示为空间直线L0，若齿槽e1对称中心线为直线则直接表示为空间直线L0，空间直线L0表达式如公式(1)所示:式中x、y、z——x轴、y轴、z轴坐标值；a0、b0、c0、d0——空间直线L0直线方程系数。4.根据权利要求3所述的盘类齿轮成型磨齿自适应加工方法，其特征在于：步骤2)根据该高度下得到的若干点与工作台旋转轴线的距离拟合出该高度截面圆对应的圆心的步骤为：设该高度截面圆上需要求取距离的点为m个且均匀选取，在与X轴夹角为2π/m处获取第一个数据距离，记为α1，与X轴夹角为4π/m处获取第二个距离数据，记为α2，以此类推，与X轴夹角为2π处获取第m个距离数据，记为αm，每个距离数据和对应的角度形成一组数据，共形成m组数据，该m组数据构成矩阵，记为：将矩阵中每组数据中的距离数据和对应的角度分别作为ρ'和θ'代入公式(2)，使用最小二乘法即可拟合圆心极坐标(ρ,θ)；(ρ')2+ρ2-2ρρ'cos(θ-θ')＝r2(2)式中ρ——极坐标圆心位置极径；θ——极坐标圆心位置极角；ρ'——圆形轮廓线极径；θ'——圆形轮廓线极角；r——圆形轮廓线半径值；圆心极坐标(ρ,θ)通过公式(3)即可转换为平面直角坐标；再结合该截面圆所在平面高度z，即可获得该截面圆圆心在空间直角坐标系中的坐标为，c＝(x,y,z)。5.根据权利要求4所述的盘类齿轮成型磨齿自适应加工方法，其特征在于：步骤4)中所有圆...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱月，鄢萍，蒋林，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50