[发明专利]基于加工精度指标标定的圆弧端齿数控加工方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种数控加工方法，特别是涉及一种基于加工精度指标标定的圆弧端齿数控 加工方法；是通过仿真分析标定加工精度指标和切削参数的圆弧端齿数控加工方法，用于工 业产品加工领域。

背景技术：

圆弧端齿是一种精密的端面花键联轴器，除了可以传递扭矩外，还能精确保证两个相互 连接零件的同轴度，具有其它端面联轴器无法比拟的优点。在先进航空发动机的转子结构中， 广泛采用圆弧端齿联轴器。

圆弧端齿类零件材料均为时效状态高温合金，属于难加工材料，硬度高达HRC43以上， 加工难度非常大。由于圆弧端齿结构的特殊性，长期以来，国内外均采用专用圆弧端齿磨齿 机进行加工。

发明内容：

针对目前国内外均采用专磨齿机对圆弧端齿进行加工的问题，本发明提供一种基于加工 精度指标标定的圆弧端齿数控加工方法，该方法引入仿真分析标定加工精度和切削用量的加 工策略，直接用于圆弧端齿部位的数控加工，是一种基于仿真分析结果直接数控加工的方法， 该方法通过采取仿真分析标定加工精度和切削用量的加工策略将仿真分析与数控加工技术进 行一体化集成，解决了圆弧端齿部位的加工问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案，一种基于加工精度指标标定的圆弧端齿 数控加工方法，包括如下步骤：

步骤一：进行全尺寸圆弧端齿理论啮合参数求解

首先，根据齿面中心旋转所包络的齿数为最多的原则，仿真齿面旋转体与零件相交的三 维实体外形的数字化信息以及齿形的差异，并对齿面旋转中心位置和半径值数据进行优化调 整；

然后，初始确定圆弧端齿齿面旋转中心位置与半径值，并利用这些构造的曲线、实体仿 真分析圆弧端齿齿面旋转中心位置与半径值进行求解和特征提取；

最后，通过进行优化调整后的齿面旋转中心位置和半径值进行齿面实体构造，求解形状 参数，并计算这些对应点的几何信息，最终对齿面旋转中心位置和半径值进行预处理；

步骤二：基于仿真分析标定加工精度和切削量直接生成数控加工刀具轨迹

首先，以进行预处理后的齿面旋转中心位置和半径值作为控制点来构造参数化的圆弧端 齿齿面；

然后，将构造的圆弧端齿齿面曲面划分为不同的加工区域；

最后，运用“仿真分析标定加工精度和切削量直接生成数控加工刀具轨迹”加工措施， 来产生粗、精加工刀具轨迹；针对每一个加工区域，其加工是独立的，即对整个曲面的加工 是将所有加工区域分别进行独立加工；

确定残留高度：

H＝D_C/2-SQUARE(D_C²-a_e²)/2，D_W＝2SQUARE(a_p(D_C-a_p))

式中：H-残留高度，D_C-刀具直径，a_e-切削宽度，Dw-工作直径，a_p-切削深度；

确定去除材料量：

计算公式如下：

ΔP=HR-H1-(H2-H3)/23]]>

式中，ΔP-切削量，HR-实现测量高度，H1-标准件节圆高度，H2-圆弧端齿底基准到 齿顶端面高度，H3-齿顶到齿节圆高度。

步骤一中所述的进行全尺寸圆弧端齿理论啮合参数求解的具体求解过程如下：

(1)、初始确定齿面节圆位置和半径r：

首先，已知零件圆弧端齿中心半径为R，设定圆弧端齿齿面旋转中心与零件中心在同一 条直线上，假设R≈r、L＝1.4R，其中，L为零件圆弧端齿节圆和齿面节圆的圆心距；

然后，初始确定齿面旋转中心的位置；