【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及齿轮精加工，尤其涉及一种基于滚磨协同加工参数优化的齿轮质量预测方法。
技术介绍
1、目前，对于齿轮的加工，主要采用滚齿加工，对于精密齿轮经滚齿粗加工工艺后，还需在热处理后进行磨齿精加工工艺，以修正齿轮加工误差，提高齿轮表面质量及精度。企业在齿轮生产过程中，不仅需要控制成品质量，还需要通过提升生产效率来降低生产成本。而如何针对齿轮滚齿、磨齿多个加工工艺过程、多工艺参数及多加工目标进行工艺参数的合理选择、质量的有效预测，需要提出一种方法，能够实现基于齿轮滚磨协同加工下的齿轮质量预测，并将获得的工艺参数方案用于企业生产实际，以指导精密齿轮的生产加工。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的上述不足，本专利技术的目的在于提供一种基于滚磨协同加工参数优化的齿轮质量预测方法，能够实现齿轮滚齿、磨齿工艺参数的优化，获得相应参数方案下的滚齿加工误差及磨齿齿面粗糙度，实现基于滚磨协同加工参数优化的齿轮质量预测，达到参数优化速度快、加工参数方案明确、齿轮质量预测的目的。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是这样的：一种基于滚磨协同加工参数优化的齿轮质量预测方法，用于齿轮加工参数优化及齿轮质量预测，其特征在于，包括如下步骤：
3、步骤1、针对某一齿轮，其基本属性包括齿轮材料、模数mn、齿数z1、压力角αn、螺旋角β0、齿轮外径d1及齿宽b；基于先滚后磨的工艺，先从滚齿工艺参数集ph＝{n，f，aph}中优选出一组ph*＝{(n，f，aph)*}，其中，
4、步骤2、以最小滚齿加工误差ft、最小磨齿齿面粗糙度ra及最短加工时间t作为优化目标，构建面向齿轮质量的滚齿加工误差模型ft＝ω1fα+ω2fβ，磨齿齿面粗糙度模型构建面向齿轮加工效率的时间模型t＝ts+ta+tc+tas+tcc，式中，ts为机床待机时间，ta为空走刀时间，tc为切削时间，tas为辅助时间，tcc为换刀时间；
5、步骤3、采用改进的多目标蝗虫优化算法对齿轮滚磨工艺参数进行优化，获得优化后的工艺参数解集；
6、步骤4、基于上述模型及优化步骤，给定相应的齿轮滚磨工艺参数，进行基于工艺参数优化的齿轮质量预测。
7、进一步的，步骤2)中，所述滚齿加工误差模型ft＝ω1fα+ω2fβ中，fα、fβ分别表示齿轮齿廓误差和螺旋线误差，其中，所述齿轮齿廓误差所述螺旋线误差式中，z0表示滚刀头数，k表示滚刀槽数，d0表示滚刀直径，ω1、ω2表示误差系数，ft表示集成后的齿轮加工误差；
8、磨齿齿面粗糙度模型中，λ0、λi、λii、λij均为二阶函数模型的系数，x表示自变量因子，即磨削用量vs，fs，apg，i,j＝1,2,…,k表示关联的变量个数，εk表示二阶函数模型的余项。
9、进一步的，步骤2)中，面向齿轮加工效率的时间模型的建立过程为：
10、a、建立机床待机时间模型，所述机床待机时间式中，s为一次任务下的工件总数，式中i＝1表示滚齿，i＝2表示磨齿，待机时间包括滚齿待机时间及磨齿待机时间；
11、b、建立空走刀时间模型，单个齿轮在滚磨工艺协同加工下的空走刀时间ta＝tah+tag，其中，滚齿加工的空走刀时间式中，fz和fr分别表示滚刀轴向进给速度及径向进给速度，所述滚刀轴向进给速度磨齿加工的空走刀时间式中，ls和lf分别表示砂轮轴向空走刀行程及径向空走刀行程，ff表示蜗杆砂轮沿齿轮径向进给速度；
12、c、建立齿轮切削时间模型，所述齿轮切削时间tc包括滚齿切削时间tch和磨齿切削时间tcg，其中，滚齿切削时间式中，lc表示滚齿切削长度，所述滚齿切削长度lc＝b+u+ct+ot，式中，u表示预留余量，ct表示滚刀切入行程，ot表示滚刀切出行程，所述滚刀切入行程所述滚刀切出行程式中δ表示滚刀安装角；磨齿切削时间式中，g表示砂轮头数，nlr表示工件架粗磨单行程数，flr表示粗磨时工件每转纵向走刀量，nlf表示工件架精磨单行程数，flf表示精磨时工件每转纵向走刀量，所述工件架lb＝b+w，式中，w表示磨削余量，所述砂轮转速
13、d、建立换刀时间模型，所述换刀时间tcc包括滚刀换刀时间tc1及蜗杆砂轮换刀时间tc2，所述滚刀换刀时间式中，tl表示滚刀刀具寿命；所述v表示滚刀切削速度，v＝πd0n/1000，cv、kv、mv、xv、yv均为刀具寿命系数。
14、进一步的，步骤3)中，对齿轮滚磨工艺参数进行优化过程为：
15、31)设立蝗虫个体为xi，每个个体代表一种工艺参数方案，蝗虫种群数为n，迭代次数为t，维数为dim，工艺参数存储库为archive，工艺参数存储大小arsize，参数变量区间为ub和lb，初始化蝗虫种群；
16、32)对t进行赋值，并开始迭代，其中，t＝t+i，初始时，t＝0，i＝1；当迭代次数t≤t时，依据ft、ra、t分别计算每个蝗虫个体的适应度函数值；当迭代次数t>t时，执行步骤310)；
17、33)每个蝗虫个体xi的位置更新均受到社交、重力及风平流的影响，其数学模型可表示为xi＝si+gi+ai，式中si表示该蝗虫的社交行为因子，gi表示该蝗虫的重力影响因子，ai表示该蝗虫的风力影响因子；
18、34)每个蝗虫在种群中的社交行为决定了其行为轨迹，式中，n表示蝗虫种群数，s表示蝗虫种群个体之间产生相互作用力的函数，分别表示第i个蝗虫与第j个蝗虫之间的距离与单位矢量距离，且dij＝|xj-xi|；
19、35)s和的计算：式中的f、l是相互作用力参数，f为吸引力强度，l为吸引力长度比例；
20、36)重力影响因子和风力影响因子分别为：式中，g表示重力常数，表示指向重心的单位重力向量，μ表示漂移常数，表示风向的单位风力矢量；
21、37)根据上述公式，蝗虫个体的计算公式为为避免蝗虫快速趋近最终解集，将其修正为基于此式更新蝗虫个体位置，式中，ub表示蝗虫个体在搜索空间的位置上界，lb表示蝗虫个体在搜索空间的位置下界，td表示当前种群中的最佳蝗虫个体所在位置，c表示调控算法搜索能力的自适应参数；
22、38)参数式中，cmax和cmin分别为最大值和最小值，t为当前迭代次数，t为最大迭代次数；
23、39)利用基于指数下降策略更新自适应参数式中，ε表示控制参数，用以控制自适应参数c的收敛速度，且ε>0；
24、310)基于轮盘赌方法使解空间能够呈现均匀分布状态，即pi＝1/ni，式中，ni表示第i个解集附近的解集个数，以保留最佳的工艺参数解集方案；
25、311)若工艺参数库大小ar大于arsize，则基于本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于滚磨协同加工参数优化的齿轮质量预测方法，用于齿轮加工参数优化及齿轮质量预测，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于滚磨协同加工参数优化的齿轮质量预测方法，其特征在于，步骤2)中，所述滚齿加工误差模型Ft＝ω1Fα+ω2Fβ中，Fα、Fβ分别表示齿轮齿廓误差和螺旋线误差，其中，所述齿轮齿廓误差所述螺旋线误差式中，z0表示滚刀头数，k表示滚刀槽数，d0表示滚刀直径，ω1、ω2表示误差系数，Ft表示集成后的齿轮加工误差；
3.根据权利要求1所述的一种基于滚磨协同加工参数优化的齿轮质量预测方法，其特征在于，步骤2)中，面向齿轮加工效率的时间模型的建立过程为：
4.根据权利要求1所述的一种基于滚磨协同加工参数优化的齿轮质量预测方法，其特征在于，步骤3)中，对齿轮滚磨工艺参数进行优化过程为：
5.根据权利要求4所述的一种基于滚磨协同加工参数优化的齿轮质量预测方法，其特征在于，步骤4)中，齿轮质量预测过程包括：
6.根据权利要求1所述的一种基于滚磨协同加工参数优化的齿轮质量预测方法，其特征在于，工艺参
...【技术特征摘要】
1.一种基于滚磨协同加工参数优化的齿轮质量预测方法，用于齿轮加工参数优化及齿轮质量预测，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于滚磨协同加工参数优化的齿轮质量预测方法，其特征在于，步骤2)中，所述滚齿加工误差模型ft＝ω1fα+ω2fβ中，fα、fβ分别表示齿轮齿廓误差和螺旋线误差，其中，所述齿轮齿廓误差所述螺旋线误差式中，z0表示滚刀头数，k表示滚刀槽数，d0表示滚刀直径，ω1、ω2表示误差系数，ft表示集成后的齿轮加工误差；
3.根据权利要求1所述的一种基于滚磨协同加工参数优化的齿轮质量预测方法，其特征在于，步骤2)中，面向齿轮加工效率的时间模型的...
【专利技术属性】
技术研发人员：倪恒欣，赵建鹏，朱喜明，杨洋，方梁菲，
申请(专利权)人：安徽农业大学，
类型：发明
国别省市：
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