[发明专利]一种面齿轮精微修正方法

摘要

本发明提供一种面齿轮精微修正方法，本方法对面齿轮齿面进行网格离散化处理，并根据差曲面法确定修正厚度，对面齿轮的齿面进行分片规划和单元分层处理，规划激光精微修正轨迹，建立三温复耦合模型，预测‑反馈‑调整相关激光工艺参数；根据划分的精微修正轨迹以及相应齿面方程、齿面法向矢量，使激光聚焦点位于实际齿面节点处，并且法向入射；加工完成后采用正交试验极差分析法、方差分析法与综合平衡法等进行分析，得到激光工艺参数与修正工艺参数的优化组合。本发明对留有一定机械加工余量的面齿轮，采用飞秒激光替代传统刀具，进行最后工序的精微烧蚀加工，加工效率更高，加工精度更好，并有效解决了飞秒激光在齿面难以精准动态聚焦的问题。

主权项

1.一种面齿轮精微修正方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：对面齿轮齿面沿齿长、齿高方向进行网格节点划分和测量，建立面齿轮的理论坐标系，并依据齿面方程计算出齿面网格节点的理论坐标值以及对应的齿面法向矢量；S2：选择一种三维测量与处理系统，使S1中的理论坐标系与所述三维测量与处理系统的测量坐标系重合，根据S1中的计算得到的面齿轮齿面网格节点的理论坐标值和齿面法向矢量，在测量坐标系内测得齿面网格节点处的实际坐标值；S3：根据S1、S2得到的齿面网格节点的理论坐标值和齿面法向矢量以及实际坐标值，对面齿轮的实际齿面与理论齿面的法向偏差进行测算，确定修正厚度ΔH；S4：规划激光修正路径轨迹，并根据三温复耦合模型确定激光工艺参数；所述三温复耦合模型为其中T_e与T_i分别为所加工金属材料的电子温度和晶格温度；C_e与C_i分别为电子热容和晶格热容；S为热源项；Q_G为齿轮材料成分间互温感应模型；Q_HJ为材料变厚度变焦效应模型；Q_C为脉冲间能量串行耦合效应模型；S5：根据实际齿面扫描节点和齿面法向矢量，动态调节激光的焦距，保持激光聚焦点位于实际齿面节点处，并且法向入射，按预先设定的激光工艺参数，控制激光聚焦点在齿面上的运动轨迹；S6：激光根据S4规划的路径轨迹完成一层的修正后，重复S4、S5，直至完成齿一个侧面的修正；S7：修正齿的一个侧面后，激光加工平台移动、转位分度到相邻下一个齿的同一侧面，直至所有齿的同一侧面修正完成；再定位到齿的另一侧面，直至修正完成齿轮的所有另一侧面；S8：齿面修正完成后，测量齿面误差Dev、粗糙度Ra、烧蚀深度h等评价指标，通过正交试验，采用极差分析法、方差分析法与综合平衡法等进行分析，得到激光工艺参数与修正工艺参数的优化组合。