[发明专利]一种提高滚齿加工精度的方法

说明书

技术领域

本发明属于机械加工工艺技术领域，具体涉及一种提高滚齿加工精度的方法。

背景技术

在实际的滚齿加工中，滚刀与工件齿轮之间的运动可以演变为一对交错轴斜齿轮之间的传动，但因滚刀各切削刃相对于工件齿轮为间断开槽式切削、数控系统插补周期大小不一、机床电机刚性、机床振动、热变形等因素的存在，导致工件齿轮并不是光滑的渐开面，会形成一定的波纹，波纹的高度、走向对工件各项齿面轮廓误差有着决定性的影响。理论的齿面波纹高度、走向等可根据机床的各项精度指标、数控系统的插补周期、夹具的安装精度、刀具的各项几何精度指标、啮合原理推导计算出来。由于理论波纹高度、走向是各项轮廓误差的形成因素，有时可以将理论波纹高度、斜率等称为各项理论齿面轮廓误差，但实际加工中，得到的各项齿面轮廓误差检测值远远大于理论值。齿面轮廓误差作为齿轮加工精度的重要衡量指标，它对齿轮产品的振动、噪音、抗疲劳强度、接触应力、耐磨性等啮合性能有着非常大的影响。目前为了得到更加精确的齿面轮廓误差预测模型，并降低大量试验次数带来的成本，已有学者有学者基于中心复合试验设计来进行工艺参数的布置，然而中心复合试验设计所设定的工艺参数会超出做布置的范围，容易造成机床的损伤，还有学者基于响应曲面法对独立指标多因素问题进行分析和建模，因响应曲面试验设计仅局限于寻找独立试验指标与各因素之间的定量关系，不能对多指标问题进行综合建模，故无法预测齿面轮廓误差并选出最佳的切齿工艺参数组合。

发明内容

鉴于现有技术存在的不足之处，本发明提供一种提高滚齿加工精度的方法，通过齿轮加工精度权重配比和遗传算法，对滚齿工艺参数进行优化，以达到最佳的滚齿加工精度。

一种提高滚齿加工精度的操作步骤如下：

(1).针对被加工齿轮的滚齿加工工艺，提取影响齿轮加工精度的滚齿工艺参数，设计滚齿工艺参数组合，进行滚齿加工实验，获得被加工齿轮的齿面轮廓误差指标；

(2).根据滚齿工艺参数组合和被加工齿轮的齿面轮廓误差指标通过响应曲面非线性拟合法构建齿面轮廓误差数学模型；

(3).基于各齿面轮廓误差指标所对应的预期加工精度值，对各齿面轮廓误差模型施加权重比值，构建齿面综合轮廓误差数学模型；

(4).基于遗传算法，对滚齿工艺参数进行优化，得到最优化滚齿工艺参数。

进一步限定的技术方案如下：

步骤(1)中，所述被加工齿轮的模数m_n为1<m_n<5、齿数N为15<N<100、螺旋角β为-50°<β<50°；所述滚齿工艺参数为滚刀转速S_S、滚切深度h_d、轴向进给速度f_z；

所述滚齿加工实验，采用Box-Behnken试验设计方法设计滚齿试验方案，获得齿面轮廓误差指标为齿轮齿廓总偏差F_α、齿轮螺旋线总偏差F_β、齿距累计总偏差F_p。

步骤(2)中，所述齿面轮廓误差数学模型如下：

y(x)＝β₀+β₁x₁+β₂x₂+β₃x₃+β₁₁x₁²+β₂₂x₂²+β₃₃x₃²+β₁₂x₁x₂+β₁₃x₁x₃+β₂₃x₂x₃+ε

上式中，y(x)为齿面轮廓误差指标，x₁、x₂、x₃分别代表三种滚齿工艺参数，ε为附加常量，β₀、β₁、β₂、β₃、β₁₁、β₂₂、β₃₃、β₁₂、β₁₃、β₂₃分别为各个滚齿工艺参数及各工艺参数的交互作用所对应的影响系数。