一种超声冷摆碾压成型直齿轮精密加工误差补偿方法技术

本发明专利技术公开了一种超声冷摆碾压成型直齿轮精密加工误差补偿方法，包括如下步骤：S1、获得预紧力对振动变幅杆、限位垫块和工件的变形；S2、计算预紧力作用下，上模具本体产生的变形；S3、计算冷摆冲击过程中，摆动冲击力造成的变形；S4、根据预紧力和摆动冲击力造成的变形，对加工参数进行补偿，以补偿后的加工参数进行加工。本发明专利技术首先排除摆动冲击的干扰，计算预紧力造成的变形，再通过摆动冲击加工下，获得摆动冲击下的变形，从而获得较为精确的变形数据，对加工参数进行补偿，提高加工精度。

【技术实现步骤摘要】
一种超声冷摆碾压成型直齿轮精密加工误差补偿方法
本专利技术涉及机加工领域，特别是涉及一种超声冷摆碾压成型直齿轮精密加工误差补偿方法。
技术介绍
冷摆碾压成型齿轮基本实现了材料的等材加工，与减材加工显著不同，其具有应用于齿轮加工行业的前景。但由于冷摆碾压成型齿轮需要较大的冲压力，造成了成型设备的成型误差及振动，难以通过冷摆碾压实现齿轮的精密加工。材料在超声振动作用下，其材料流动所需要的压力显著降低，降低了材料成型设备的压力，能够显著提高加工精度。在冷摆碾压成型齿轮的设备中，上模具的往复冷摆冲击及成型压力，造成了机床的周期振动，动态误差及静态误差，降低了加工精度。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种超声冷摆碾压成型直齿轮精密加工误差补偿方法，能够提高加工精度。根据本专利技术的第一方面实施例的一种超声冷摆碾压成型直齿轮精密加工误差补偿方法，包括如下步骤：S1、获得预紧力对振动变幅杆、限位垫块和工件的变形；S2、计算预紧力作用下，上模具本体产生的变形；S3、计算冷摆冲击过程中，摆动冲击力造成的变形；S4、根据预紧力和摆动冲击力造成的变形，对加工参数进行补偿，以补偿后的加工参数进行加工。根据本专利技术实施例的一种超声冷摆碾压成型直齿轮精密加工误差补偿方法，至少具有如下技术效果：首先排除摆动冲击的干扰，计算预紧力造成的变形，再通过摆动冲击加工下，获得摆动冲击下的变形，从而获得较为精确的变形数据，对加工参数进行补偿，提高加工精度。根据本专利技术的一些实施例，步骤S1为：在振动变幅杆前端，后端，振动输出端，限位垫块，布置应变片，在工件布置位移传感器。其采集的数据依次为ε1、ε2、ε3、ε4；s1、s2、s3、s4分别为振动变幅杆前端，后端，振动输出端，限位垫块的变形；s1＝l1ε1；s2＝l2ε2；s3＝l3ε3；s4＝l4ε4。根据本专利技术的一些实施例，步骤S2为：则预紧力F在摆动杠法向分量作用下，上模具本体的产生扰度为扰度造成的水平向与竖直方向的偏差为：δ1，x＝δ1cosθ；δ1，y＝δ1sinθ；在预紧力在上模具本体轴向分量作用下，上模具本体产生位移压缩量为:位移压缩量引起的水平方向与竖直方向的偏差为：δ2，x＝δ2sinθ；δ2，y＝δ2cosθ；则在预紧力的作用下，上模具本体在旋转轴线上产生的轴向与切向的变形偏差为：根据本专利技术的一些实施例，步骤S3中：摆动冲击和预紧力作用下的振动变幅杆前端、后端、振动输出端和限位垫块的应变分别为对应的变形位移为：则摆动冲击力引起上模具本体的水平与竖直变形分别为：根据本专利技术的一些实施例，步骤S4中，补偿后的进给量为：本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是上模具受力示意图；图2是上模具的结构示意图；图3是上模具本体受预紧力的变形示意图；图4是超声振动变幅杆的分段示意图；图5是上模具本体受摆动冲击作用力的示意图；图6是上模具本体受摆动冲击作用力的力学简化示意图；图7是超声冷摆碾压成型设备结构示意图；图8是上模具的结构示意图；图9是超声振动变幅杆的结构示意图；图10是超声振动变幅杆与基座的连接结构示意图；图11是超声振动变幅杆上谐振产生示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。一种超声冷摆碾压成型直齿轮精密加工误差补偿方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、获得预紧力对振动变幅杆、限位垫块和工件的变形。参照图1和图2，机床上模具进给系统运动时，需要上模具对工件施加预紧力，该预紧力会导致工件和上模具变形，造成静误差，首先需要识别碾压成型设备中的静变形误差源。识别振动变幅杆前端，后端，振动变幅杆输出端的变形，限位垫块，工件，超声振动装置中除变幅杆、限位垫块外其它零件的变形。为方便采集数据，准确获得变形参数，位移传感器方便获得工件的变形，其它位置的位移通过采集应变数据，依据计算获得变形。考虑到数据采集的可行性，在振动变幅杆前端、后端、振动输出端和限位垫块上均布置应变片，在工件上布置位移传感器，振动变幅杆前端(第二连接段340)、振动变幅杆后端(第一连接段110和定位段100)、振动变幅杆的振动输出端(第一中间段310、第二中间段320和振动输出段330)，如图4所示分布。其采集的数据依次为ε1、ε2、ε3、ε4、s5；ε1、ε2、ε3、ε4分别为振动变幅杆前端、后端、振动输出端和限位垫块的应变；s5为工件的变形。上模具的理论进给量为fz1，上模具的实际进给量为fz2，上模具的实际进给量为fz2通过测量工件与上模具之间的相对距离获得。s1、s2、s3、s4分别为振动变幅杆前端、后端、振动输出端和限位垫块的变形。s1＝l1ε1；s2＝l2ε2；s3＝l3ε3；s4＝l4ε4。l1、l2、l3和l4分别为振动变幅杆前端、后端、振动输出端和限位垫块的等效长度。在预紧过程中各部位的受力为：超声变幅杆的前端受力：F1＝A1E1ε1；超声变幅杆的后端受力：F2＝A2E1ε2；超声变幅杆的振动输出端受力：F3＝A3E1ε3；限位垫块的受力：F4＝A4E2ε4。其中超声变幅杆的前端与输出端的力相等，超声变幅杆的后端与限位垫块的受力相等。A1、A2、A3、A4分别为振动变幅杆前端、后端、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超声冷摆碾压成型直齿轮精密加工误差补偿方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1、获得预紧力对振动变幅杆、限位垫块和工件的变形；/nS2、计算预紧力作用下，上模具本体产生的变形；/nS3、计算冷摆冲击过程中，摆动冲击力造成的变形；/nS4、根据预紧力和摆动冲击力造成的变形，对加工参数进行补偿，以补偿后的加工参数进行加工。/n

【技术特征摘要】
1.一种超声冷摆碾压成型直齿轮精密加工误差补偿方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、获得预紧力对振动变幅杆、限位垫块和工件的变形；
S2、计算预紧力作用下，上模具本体产生的变形；
S3、计算冷摆冲击过程中，摆动冲击力造成的变形；
S4、根据预紧力和摆动冲击力造成的变形，对加工参数进行补偿，以补偿后的加工参数进行加工。


2.根据权利要求1所述的超声冷摆碾压成型直齿轮精密加工误差补偿方法，其特征在于，步骤S1为：在振动变幅杆前端，后端，振动输出端，限位垫块，布置应变片，在工件布置位移传感器，其采集的数据依次为ε1、ε2、ε3、ε4；
s1、s2、s3、s4分别为振动变幅杆前端，后端，振动输出端，限位垫块的变形；
s1＝l1ε1；s2＝l2ε2；s3＝l3ε3；s4＝l4ε4。


3.根据权利要求1所述的超声冷摆碾压成型直齿轮精密加工误差补偿方法，其特征在于，步骤S2为：
则预紧力F在摆动杠法向分量作用下，上模具本体的产生扰度为...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵文，丁撼，陈雪林，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43