[发明专利]一种考虑空间几何误差的数控磨齿机床加工参数修正方法

说明书

本发明公开了一种考虑空间几何误差的数控磨齿机床加工参数修正方法，涉及机械加工制造领域，包括以下步骤：S1、确定待加工齿面几何设计参数和初始磨齿加工参数；S2、精确测量机床SGEs及补偿；S3、预设齿面ease‑off；S4、利用数值算法求解总反调量；S5、确定考虑SGEs的反调量和考虑SGEs的精确加工参数。本发明方案提出了对应的参数驱动处理方案，为形性协同制造参数驱动决策提供基本理论和方法，通过本发明方案确定的加工参数加工后的产品尺寸精准。

技术领域

本发明涉及机械加工制造领域，具体涉及一种考虑空间几何误差(Spatialgeometric errors，SGEs)的数控磨齿机床加工参数修正方法。

背景技术

在高精度螺旋锥齿轮的加工参数反调系统中，尤其需要考虑该参数驱动设计的柔性化，即考虑到理论设计与实际加工的兼容性和一致性，通过预设齿面ease-off作为设计容差，实现设计与制造的形性协同一体化参数驱动过程。而该设计容差的方案设定，有相当一部分是用于弥补实际制造中不可避免的制造误差因素。而在实际螺旋锥齿轮制造的误差溯源中，制造误差是造成理论齿面与实际齿面偏差的主要因素之一。机床所能达到的齿面加工精度与刀具、机床、夹具、切削力、工件尺寸、操作工艺及加工环境等诸多因素有关。有研究结果表明，机床的几何误差及热变形误差占到总制造误差量的45％-65％，对于精密或者超精密机床而言，这一比例更高。其中，几何误差不随外部环境温度变化，同时也是机床最基本的误差源。

在螺旋锥齿轮的数控加工中，通常是五根主轴联动完成整个齿轮的切削过程，其中包括三根平移轴和两根旋转轴；而另一根旋转主轴即刀盘主轴只是自身旋转保持相对静止状态，而不参与整个联动制造过程。根据万能运动概念(Universal motion concept，UMC)的设计理念，通用加工参数适合于无论机械式机床还是数控式多轴联动机床的无论是铣削还是磨削加工，因此，以螺旋锥齿轮五轴数控磨齿机床，来进行其SGEs参数驱动处理研究，获得的数据具有实用性和通用性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种考虑空间几何误差的数控磨齿机床加工参数修正方法，本发明尤其适于螺旋锥齿轮五轴数控磨齿机床。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种考虑空间几何误差的数控磨齿机床加工参数修正方法，包括以下步骤：

S1、确定待加工齿面几何设计参数和初始磨齿加工参数；

S2、精确测量机床SGEs及补偿，其中，所述SGEs包括由刀位、轮位、滚化及变性系数引起的误差，所述刀位为砂轮刀盘相对于机床中心的相对位置，包括角向刀位和径向刀位；所述轮位为轮坯相对于机床中心的位置，包括垂直轮位、水平轮位、床位、齿根轮坯安装角；所述滚比为产形轮和轮坯的传动比，所述变性系数为滚比的变化率；

S3、预设齿面ease-off；

S4、利用数值算法求解总反调量；

S5、确定考虑SGEs的反调量和考虑SGEs的精确加工参数，所述反调量与加工参数之间满足下列关系式(1)：

Δx_反＝x^*-x₀＝Δx_反^M+Δx_反^C (1)

式(1)中，Δx_反为反调量，x₀为初始磨齿加工参数，x*为考虑SGEs的精确加工参数，Δx_反^M为用来进行数值计算的反调量，Δx_反^C为用于实际精确测量和补偿的反调量。

进一步地，所述精确加工参数满足下式(2)：