[发明专利]一种刀具误差对加工齿轮齿廓影响分析方法

说明书

本发明提供了一种刀具误差对加工齿轮齿廓影响分析方法，通过将滚刀制造误差叠加到滚刀模型上，齿廓误差叠加到滚刀齿廓，齿距误差叠加到滚刀齿距，螺旋线误差叠加到滚刀螺旋线，从而建立带有滚刀误差的滚刀模型；继而，将滚刀安装误差通过加工代码进行设置，最后通过仿真，将得到误差下齿轮端面齿廓与理想齿轮齿廓对比，对滚刀误差对齿轮齿廓的影响进一步分析。本发明直观的展示刀具误差的设置分析，相比数字化建模仿真中诶差分析，此方法不用考虑过多的数学方程，分析流程简易，直观的了解滚齿加工过程中刀具误差对被加工齿轮齿廓的影响。

技术领域

本发明涉及齿轮加工误差分析技术领域，具体涉及一种齿轮齿廓分析方法，特别是基于滚刀误差对齿轮齿廓误差研究影响方法。

背景技术

数控滚齿机是通过滚刀来加工外齿轮，在所有齿轮加工中占比45％-50％。然而滚齿加工基本一般作为齿轮加工中的第一道工序，随着工业化的发展，对齿轮的制造质量要求越来越高。滚齿加工基于展成法，又名为范成法加工原里。其本质上是一对交错轴齿轮副相互啮合原理，这对啮合齿轮传动副中，一个齿轮齿数很少，只有一个齿(单头滚刀)或者几个齿(多头滚刀)，螺旋角很大就演变成了一个蜗杆，滚刀将蜗杆开槽铲背，在进行前刀面刃磨和后刀面铲磨进行精加工形成滚刀切削刃。在齿轮啮合过程中，滚刀与齿轮按照一定传动比强制啮合，形成齿轮齿廓(加工斜齿轮时工件需要附加一个差动回转运动，与滚刀轴向运动复合加工出螺旋齿槽)形成全齿宽。

刀具作为直接切削工件的关键部件，其本身的制造误差与其安装误差直接影响被加工齿轮精度，以往的研究通常仅仅考虑刀具制造误差或者安装误差的定性或定量分析，未考虑刀具制造误差及安装误差之间的耦合作用下低被加工齿轮精度影响，本发明不仅对刀具制造误差及安装误差定性及定量分析，还能得到两者之间耦合作用下对被加工齿轮精度影响，优势之处在于，不用建立复杂的滚刀与工件的啮合方程式，分析方法流程操作简单，误差分析结果直观，可以直观分析误差在整个加工过程中对被加工齿轮齿廓的影响。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种刀具误差对加工齿轮齿廓误差影响分析方法。该方法建立理想滚刀模型与带误差的滚刀模型，理想加工过程中的NC代码与滚刀在安装过程中产生误差下的NC程序，可对两者误差进行定量及定性分析，也可以进行两者误差之间耦合作用下对被加工齿轮的齿廓精度影响。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

步骤一首先进行理想刀具的三维建模，根据滚齿机床的结构，在加工仿真软件中建立机床模型结构树以及滚齿加工模型。

步骤二通过数学软件软件建模，得到被加工齿轮的齿廓模型，以及编写滚齿加工刀具路径参数化NC程序程序。

步骤三，将主要的滚刀制造误差项，齿距齿廓及螺旋线误差叠加在滚刀模型上，建立带有滚刀误差模型，进行滚刀制造误差对被加工齿轮齿廓误差的定量分析。

步骤四，基于步骤一与步骤二，将滚刀安装误差通过加工NC程序进行设置，进行滚刀安装误差的定量分析。

步骤五，基于步骤三和步骤四，可进行在滚刀制造误差与滚刀安装误差之间耦合作用下对被加工齿轮精度影响分析，基于步骤二可进行不同工艺参数下刀具误差对被加工齿轮齿廓影响分析。

所述步骤一中，通过三维软件建立滚刀三维模型，并保存为STL格式。然后通过加工仿真软件建立滚齿加工模型，其主要分为三个部分，第一部分，建立滚齿机床结构树；第二部分，建立刀具库，将之前建立好的滚刀模型导入刀具库中；第三部分编写滚齿加工NC程序。

所述步骤二中，通过数学软件软件，基于滚齿加工原理，编写滚齿加工刀具路径程序及齿轮齿廓数字化模型，输出点位数据及点位数据法向矢量，保存为TXT格式，导入加工仿真软件的设计部分，对后面误差下被加工齿轮齿廓与理想齿廓进行比较，得到齿廓误差值。