[发明专利]一种滚齿加工电子齿轮箱运动速度波动优化方法

权利要求书

1.一种滚齿加工电子齿轮箱运动速度波动优化方法，其特征是，包括：

(1)构建滚刀齿形轮廓在滚刀坐标系下的方程f(x)；

(2)构建加工过程中滚刀在工件坐标系下的切削轨迹；本步骤具体为：

选任一刀齿定义为参考刀齿，将参考刀齿的齿形轮廓曲线离散为等距的齿廓点，构建齿廓点在滚刀坐标系下的空间矩阵H_h；H_h的第一、二、三行分别为齿廓点在滚刀坐标系下的x、y、z轴坐标，第四行为附加单位行向量；

基于参考刀齿和其他刀齿的位置关系，利用H_h构建其他刀齿的齿形轮廓在滚刀坐标系下的空间矩阵H_hp；

将空间矩阵H_hp转换到工件坐标系，获得任意刀齿的齿形轮廓在工件坐标系下的空间矩阵H_g；

连续时刻下的H_g构成滚刀加工过程的切削轨迹；

(3)在工件坐标系下确定滚刀和工件的瞬时切削平面并计算，获得加工过程中瞬时切削力随时间的变化和电子齿轮箱速度波动；本步骤具体为：

在各时刻下，基于空间矩阵H_g中不共线的齿廓点构成一平面J(x,y,z)；构建工件轮廓在工件坐标系下的方程K(x,y,z)；计算J(x,y,z)和K(x,y,z)的相交区域；利用微积分计算瞬时切削面积；基于瞬时切削面积获得瞬时切削力，从而模拟瞬时切削力随时间的变化和电子齿轮箱速度波动；

(4)参数优化，本步骤具体为：

调整加工参数，重新执行步骤(1)～(3)，直至获得电子齿轮箱速度波动符合要求的加工参数，即优化后的加工参数；

所构建的滚刀齿形轮廓在滚刀坐标系下的方程为：

式中：

x表示滚刀齿形轮廓上点在滚刀坐标系上的x轴值，f(x)表示该点对应的y轴值，s表示滚刀齿厚；

g(x)和g(-x)分别表示x轴正向和负向的齿形方程；

，

d₁为滚刀分度圆直径，h_a为滚刀齿顶高，r₁为滚刀齿顶过渡圆半径，α为轮廓上点绕滚刀坐标系x轴旋转的角度，h_f为滚刀齿根高；

所述空间矩阵其中，s表示滚刀齿厚，k_s为设定的齿形步距，n_s为齿廓点数量；

所述空间矩阵H_hp＝M_pH_h，M_p为转换矩阵；α_p为滚刀坐标系下任意刀齿与参考刀齿沿ox轴的相对转角；up为滚刀坐标系下任意刀齿与参考刀齿沿oy轴的相对距离；k为滚刀容屑槽槽数；p为刀齿编号，参考刀齿编号为0，沿滚刀切入方向将其他刀齿依次编号为1、2、…i₁，背离滚刀切入方向将刀齿依次编号为-1，-2…-i₂；m_n为滚刀法面模数；

所述空间矩阵H_g＝M_cH_hp；M_c为转换矩阵，

，

A＝u_xcosβ+u_ysinαsinβ+u_zcosαsinβ，B＝u_ycosα-u_zsinα，

C＝-u_xsinβ+u_ysinαcosβ+u_zcosαcosβ；

α、β、γ分别为滚刀坐标系下任意刀齿绕ox、oy、oz轴旋转的角度；u_x、u_y、u_z分别为工件坐标系下任意刀齿沿ox、oy、oz轴平动的位移。