[发明专利]一种基于齿轮加工仿真模型的齿轮加工表面形貌分析方法

摘要

本发明公开了基于齿轮加工仿真模型的齿轮加工表面形貌分析方法，其特点是基于齿轮磨削加工原理建立仿真模型，在此基础上推导得到加工齿轮表面形貌仿真的一般流程，将通过仿真或者从齿轮磨削加工过程中机床内置传感器采集到的运动轴动态信息代入仿真模型，获得模拟的齿轮磨削加工表面形貌。该方法可用于齿轮磨削加工表面质量预测，进一步地可用于定量评价运动轴动态误差对齿轮磨削表面质量的影响，以及齿轮加工精度与表面波纹度、粗糙度的误差溯源，为提高齿轮磨削加工表面质量与磨齿机故障诊断效率提供了理论依据和实施方法。

主权项

1.一种基于齿轮加工仿真模型的齿轮加工表面形貌分析方法，其特征在于，包括以下步骤：建立齿轮加工仿真模型，然后将齿轮加工过程中磨削轴的运动信息输入齿轮加工仿真模型，得到磨削加工后齿轮精度曲线、表面微观形貌；所述的齿轮加工仿真模型为：齿轮理论表面∑₂（u,θ，φ_w,φ_g,ψ）用以下方程表示：N2(1)·(∂r2∂ψdψdφw+∂r2∂φw)=0r2=Tgwr1N2(2)=dr2dφw×dr2dψ---(11)]]>其中，r₂为齿轮表面的位置向量，N₂⁽²⁾为齿轮表面的法向量；r₁为蜗杆表面的位置向量，u和θ是蜗杆表面曲线参数；齿轮加工过程中磨削轴的运动信息包括：B轴旋转角度φ_w、C轴旋转角度φ_g和蜗杆砂轮沿Z轴进给位移ψ，反映在从蜗杆坐标系到齿轮坐标系的坐标变换矩阵T_gw中；加工后齿轮精度曲线表述为：通过求解齿轮表面和特定测量平面或圆柱面的交点得到齿轮表面上的特定点，交点坐标可通过联立求解齿轮表面方程（11）和测量面方程（15）得到；对这些点采用三次样条插值拟合成曲线，即可得到齿轮表面上任意位置的精度曲线；所述的测量面方程（15）为：z2=Hx22+y22=R22]]>其中，H为沿齿宽方向距离齿轮端面的距离，R₂为沿齿高方向的半径长度；0≦H≦L，r_f≦R₂≦r_a，L表示齿轮宽度，r_f，r_a分别为齿根圆半径和齿顶圆半径；表面微观形貌表述为：齿轮的表面形貌即为r₂，磨削得到的齿轮磨削表面为其中为B轴的实测旋转角度，ψ^*为蜗杆砂轮沿Z轴进给实测位移，为C轴的实测转角，上标^*表示各轴的运动信息由实际测量得到；表面形貌误差表示为齿轮磨削表面∑^*₂与齿轮理论表面∑₂（u,θ，φ_w,φ_g，ψ）上两点距离在法向的投影，即其中n为齿轮理论表面上该点的单位法向量。