一种基于电子齿轮箱的连续展成磨齿齿面的扭曲补偿方法技术

本发明专利技术公开一种基于电子齿轮箱的连续展成磨齿齿面的扭曲补偿方法，其用于蜗杆砂轮磨齿机在磨削带齿向修形的斜齿轮时，保持所述砂轮的形状和A轴进给量不变，利用电子齿轮箱模型补偿B轴、C轴、X轴、Y轴和Z轴的进给量；步骤如下：建立工件坐标系和砂轮坐标系；基于所述工件坐标系和所述砂轮坐标系建立所述齿向修形齿面的齿面方程并设定一个与之相对应的假想扭曲齿面；分别对齿向修形齿面和假想扭曲齿面进行齿面网格化得到相应齿面上的各点位姿；计算两个齿面对应两点位姿的B轴、X轴、Y轴和Z轴的附加进给量；再利用电子齿轮箱模型补偿所述蜗杆砂轮磨齿机的B轴、C轴、X轴、Y轴、Z轴的进给量；提高了齿面扭曲补偿的精度和便捷度。提高了齿面扭曲补偿的精度和便捷度。提高了齿面扭曲补偿的精度和便捷度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于电子齿轮箱的连续展成磨齿齿面的扭曲补偿方法


[0001]本专利技术涉及齿轮制造
中，尤其涉及一种基于电子齿轮箱的连续展 成磨齿齿面的扭曲补偿方法。

技术介绍

[0002]齿轮作为重要的基础零部件，被广泛应用于汽车、船舶、工程机械、航空 航天、工业机器人等领域。连续展成磨齿(蜗杆砂轮磨齿)是齿轮精加工最常 用的工艺，不仅可以提高齿轮的生产率，还能提高齿轮加工的质量和精度。为 了改善渐开线齿轮的工作性能，例如载荷分布不均匀、啮合冲击大、工作噪声 大、润滑不良等问题，通常需要对齿面进行修形，齿轮齿面修形可以显著优化 齿面应力分布情况，提高齿轮的传动性能。但是，对于有齿向修形的斜齿面， 由于同一条接触迹上的磨削量相等，齿轮沿着齿向在同一截面不同半径处的磨 削量不相等，常常会造成齿面扭曲现象。
[0003]针对齿面扭曲现象请参见图1，V1为渐开线齿面，V2为齿向鼓形修形齿面， W1为齿根圆，W2为分度圆，W3为齿顶圆；齿面扭曲是指齿轮端截面廓形沿着 齿向方向发生扭转的现象。蜗杆砂轮磨齿机的蜗杆砂轮磨削斜齿轮时，在啮合 过程中会形成无本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于电子齿轮箱的连续展成磨齿齿面的扭曲补偿方法，其特征在于，其用于蜗杆砂轮磨齿机在磨削带齿向修形的斜齿轮时，保持所述砂轮的形状和所述蜗杆砂轮磨齿机的A轴进给量不变，利用电子齿轮箱模型补偿所述蜗杆砂轮磨齿机的B轴、C轴、X轴、Y轴和Z轴的进给量，使所述斜齿轮的连续展成磨齿齿面的扭曲程度得到改善，接近期望得到的磨齿齿面，所述期望得到的磨齿齿面定义为齿向修形齿面；所述蜗杆砂轮磨齿机磨削用的砂轮固定在B轴上，定义B轴为所述砂轮的主轴，待加工的工件固定在C轴上，定义C轴为所述工件的主轴；X轴为所述砂轮的径向进给轴，Y轴为所述砂轮的切向进给轴，Y轴和A轴构成刀架的主要部件，A轴为所述刀架的摆动轴，Z轴为所述刀架的轴向进给轴；所述扭曲补偿方法包括步骤：步骤S1，建立工件坐标系和砂轮坐标系；所述工件坐标系的三个轴和所述砂轮坐标系的三个轴相同，均为X轴、Y轴和Z轴，所述工件坐标系的原点和所述砂轮坐标系的原点不同；步骤S2，基于所述工件坐标系和所述砂轮坐标系建立所述齿向修形齿面的齿面方程并设定一个与之相对应的假想扭曲齿面；步骤S3，分别对所述齿向修形齿面和所述假想扭曲齿面进行齿面网格化得到相应齿面上的各点位姿；步骤S4，计算所述齿向修形齿面和所述假想扭曲齿面上各个相对应的两个点位姿的B轴、X轴、Y轴和Z轴的附加进给量Δl
X
、Δl
Y
、Δl
Z
，公式如下：式中，l
X修
、l
Y修
、l
Z修
分别表示与所述齿向修形齿面上位姿相对应的B轴、X轴、Y轴、Z轴的进给量，l
X扭
、l
Y扭
、l
Z扭
分别表示与所述假想扭曲齿面上位姿对应的B轴、X轴、Y轴、Z轴的进给量；步骤S5，保持所述砂轮的形状和所述蜗杆砂轮磨齿机的A轴进给量不变，利用电子齿轮箱模型补偿所述蜗杆砂轮磨齿机的B轴、C轴、X轴、Y轴、Z轴的进给量：进给量的补偿方法包括以下步骤：计算B轴的实际进给量计算B轴的实际进给量计算C轴的实际进给量：依据所述蜗杆砂轮磨齿机的电子齿轮箱模型公式：将B轴的实际进给量、与修形齿面位姿对应的Y轴、Z轴进给量乘以相应的系数作为C轴的实际进给量；其中各轴的进给量代替了各轴的速度；式中n
C
为工件主轴C轴的转动速度，n
B
为B轴的转动速度，v
Z
为Z轴的移动速度，v
Y
为Y轴移动速度；z1、z2分别为砂轮头数和齿数，β、λ分别为齿轮螺旋角和刀具安装角，齿轮右旋时螺旋角为正，左旋时螺旋角为负，m
n
为齿轮法面模数，k
B
、k
Z
、k
Y
为系数常量，砂轮右旋时k
B
＝1，砂轮左旋时k
B
＝
‑
1；当v
Z
＜0、β＞0时，k
Z
＝1；当v
Z
＜0、β＜0
时，k
Z
＝
‑
1；当v
Z
＞0、β＞0时，k
Z
＝
‑
1；当v
Z
＞0、β＜0时，k
Z
＝1；当v
Y
＞0时，k
Y
＝1；当v
Y
＜0时，k
Y
＝
‑
1；计算X轴的实际进给量l
X实际
：l
X实际
＝l
X扭
+k2Δl
X
；计算Y轴的实际进给量l
Y实际
：l
Y实际
＝l
Y扭
+k3Δl
Y
；计算Z轴的实际进给量l
Z实际
：l
Z实际
＝l
Z扭
+k4Δl
Z
；其中k
i
(i＝1，2，3，4)是补偿系数。2.如权利要求1所述的基于电子齿轮箱的连续展成磨齿齿面的扭曲补偿方法，其特征在于：步骤S4中，齿面位姿与机床B轴、X轴、Y轴、Z轴进给量之间的关系，如下公式：公式中，上述公式中，表示A轴的进给量，l
X
、l
Y
、l
Z
分别表示与齿面位姿对应的B轴、X轴、Y轴、Z轴的进给量，x、y、z分别表示在工件坐标系下齿面位姿的坐标分量，n
x
、n
y
、n
z
分别表示在工件坐标系下齿面位姿的法向量分量，x
t
、y
t
、z
t
分别表示在砂轮坐标系下齿面位姿的坐标分量，N
X
、N
Y
、N
Z
分别表示在砂轮坐标系下齿面位姿的法向量分量。3.如权利要求2所述的基于电子齿轮箱的连续展成磨齿齿面的扭曲补偿方法，其特征在于：所述齿面位姿与机床B轴、X轴、Y轴、Z轴进给量之间的关系由以下步骤求得：步骤X1，用齿面位姿表示齿面扭曲，建立所述工件坐标系和所述砂轮坐标系之间的变换矩阵，所述变换矩阵公式如下：其中M
CO
、M
XO
、M
ZX
、M
AZ
、M
YA
、M
BY
分别是床身到C轴、床身到X轴、X轴到Z轴、Z轴到A轴、A轴到Y轴、Y轴到B轴的变换矩阵；、Y轴到B轴的变换矩阵；
式中为A轴的转动量，为B轴的转动量，为C轴的转动量，l
X
为X轴的位移量，l
Y
为Y轴的位移量，l
Z
为Z轴的位移量；步骤X2，令在工件坐标系下的齿面位姿为在砂轮坐标系下的齿面位姿为得P
C
＝M
CB
P
B
，其中P
B
与砂轮表面位姿满足各点位置相同、法向量方向相反的关系，令等式两边矩阵对应元素相等，求解得到齿面位姿与机床B轴、X轴、Y轴、Z轴进给量之间的关系。4.一种蜗杆砂轮磨齿机磨削带齿向修形的斜齿轮的磨削方法，其用于蜗杆砂轮磨齿机在磨削带齿向修形的斜齿轮时，保持砂轮的形状和蜗杆砂轮磨齿机的A轴进给量不变，利用电子齿轮箱模型补偿所述蜗杆砂轮磨齿机的B轴、C轴、X轴、Y轴和Z轴的进给量，使所述斜齿轮的连续展成磨齿齿面的扭曲程度得到改善，接近期望得到的磨齿齿面，所述期望得到的磨齿齿面定义为齿向修形齿面；其特征在于，所述磨削方法包括以下步骤：步骤Y1，采用如权利要求1至3任一所述的基于电子齿轮箱的连续展成磨齿齿面的扭曲补偿方法，得到所述蜗杆砂轮磨齿机的B轴、C轴、X轴、Y轴、Z轴的实际进给量；步骤Y2，所述蜗杆砂轮磨齿机的A轴、B轴、C轴、X轴、Y轴、Z轴分别根据各轴的实际进给量驱动所述砂轮对所述工件进行磨削。5.一种磨削装置，其采用如权利要求4所述的蜗杆砂轮磨齿机磨削带齿向修形的斜齿轮的磨削方法，其特征在于，所述磨削装置包括：坐标系建立模块，其用于建立工件坐标系和砂轮坐标系；齿面方程与假想扭曲齿面模...

【专利技术属性】
技术研发人员：田晓青，周蕾，韩江，夏链，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：