魏玉星

摘要：本文主要分析了盤類齒輪成形磨齒自適應(yīng)加工，重點(diǎn)介紹了盤類齒輪成形磨齒加工過程中存在的問題以及自適應(yīng)加工的具體辦法。在盤類齒輪制造加工過程中，精準(zhǔn)度問題一直都存在，自適應(yīng)加工可以降低齒輪裝夾之后形成的數(shù)據(jù)誤差，提高盤類齒輪加工制造的質(zhì)量和效率。

關(guān)鍵詞：盤類齒輪;成形磨齒;自適應(yīng)加工;有效辦法

1 盤類齒輪成形磨齒加工過程中存在的問題分析

機(jī)械加工工廠在對(duì)盤類齒輪進(jìn)行精細(xì)加工的過程中，需要選擇某個(gè)確定位置作為定位的基準(zhǔn)，一般情況下不會(huì)選擇齒輪中心孔的位置，因?yàn)殡y度非常大。大多數(shù)加工人員會(huì)選擇利用齒輪的臺(tái)階面外圓和大端面來完成盤類齒輪加工制造過程中的定位工作。但是在對(duì)齒輪進(jìn)行裝配時(shí)則需要選擇中心孔來完成定位，在這種情況下，臺(tái)階面外圓和中心孔的中心軸線與大端面的中心軸線往往不在同一條直線上，這時(shí)定位數(shù)據(jù)就會(huì)出現(xiàn)誤差，那么齒輪加工制造的準(zhǔn)確性就無法得到保證。

隨著科技的發(fā)展和進(jìn)步，磨齒機(jī)在盤類齒輪加工制造中的應(yīng)用使得找齒和在位檢測(cè)工作能夠自動(dòng)進(jìn)行，但是齒輪裝夾之后的中心孔軸線中心偏離問題依舊存在，盤類齒輪成形磨齒自適應(yīng)加工工作也依舊不能順利完成。為了能夠進(jìn)一步促進(jìn)盤類齒輪加工制造的質(zhì)量和效率，大量研究人員針對(duì)齒輪加工過程中的誤差問題進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和研究，研究的主要內(nèi)容集中在盤類齒輪加工過程中各個(gè)位置的受力情況、裝夾誤差、受熱變形以及誤差補(bǔ)償?shù)?，很少有人?duì)齒輪定位誤差造成的加工精準(zhǔn)性問題進(jìn)行研究。通過查找相關(guān)文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)有相關(guān)的研究人員通過研究建立出了以電力電流為基礎(chǔ)的切削負(fù)荷變化與電流關(guān)系的模型，這個(gè)模型的建立可以幫助加工人員高效完成切削負(fù)荷的間接測(cè)量，并且給出了對(duì)盤類齒輪進(jìn)行自適應(yīng)控制的有效辦法，這樣雖然可以進(jìn)一步加強(qiáng)盤類齒輪加工制造過程中對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)和控制，但是仍舊沒有解決齒輪加工制造精準(zhǔn)度較低的問題。隨著技術(shù)的進(jìn)一步強(qiáng)化，有關(guān)自適應(yīng)加工的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)被提出，該技術(shù)可以有效提高盤類齒輪加工制造過程的穩(wěn)定性，但是并沒有解決裝夾過程中的數(shù)據(jù)誤差問題。除此之外，還有人研發(fā)出一種盤類齒輪制造輔助系統(tǒng)，該系統(tǒng)綜合了數(shù)控編程技術(shù)、在線測(cè)量技術(shù)以及實(shí)時(shí)控制技術(shù)，使用該系統(tǒng)可以有效提高齒輪在輪廓測(cè)量的準(zhǔn)確性，但是遺憾的是，將內(nèi)孔作為基準(zhǔn)的測(cè)量過程并不能使用該系統(tǒng)。也就是說，到目前為止，盤類齒輪制造加工過程中針對(duì)中心孔軸線的自適應(yīng)加工問題尚沒有得到一個(gè)研究定論。

2 盤類齒輪成形磨齒自適應(yīng)加工的原理及辦法

2.1 盤類齒輪自適應(yīng)加工的理論原理

在進(jìn)行盤類齒輪自適應(yīng)加工的過程中，首先要將齒輪放置到工作臺(tái)上，然后再利用專用的測(cè)量工具對(duì)齒輪以及工作臺(tái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量，在這個(gè)過程中要注意測(cè)量誤差不得超過允許的范圍。測(cè)量完成之后將齒輪夾緊，然后確定齒輪每一個(gè)截面中心孔所構(gòu)成的軸線的具體位置。接著將這個(gè)軸線作為z軸建立空間直角坐標(biāo)系，然后利用坐標(biāo)系建立齒輪中心孔軸線坐標(biāo)與工作臺(tái)之間的關(guān)系公式，這樣就可以利用該公式對(duì)數(shù)控程序進(jìn)行一定的修改。完成數(shù)據(jù)的計(jì)算和數(shù)據(jù)代碼的修改之后，就可以在數(shù)控系統(tǒng)中進(jìn)行集成，這樣就大致完成了盤類齒輪成形磨齒自適應(yīng)加工過程。自適應(yīng)加工的大致操作流程如圖1所示。

2.2 盤類齒輪自適應(yīng)加工的具體辦法

在正式的盤類齒輪自適應(yīng)加工開始之前，相關(guān)工作人員必須要完成數(shù)據(jù)準(zhǔn)備工作，在這個(gè)過程中，首先要建立科學(xué)合理的坐標(biāo)系，這個(gè)坐標(biāo)系以工作臺(tái)的兩個(gè)任意垂直方向分別作為X軸和Y軸，旋轉(zhuǎn)軸線為z軸。通過坐標(biāo)系可以得到齒輪不同位置的精確位置，同時(shí)，工作人員還要通過不同點(diǎn)的位置計(jì)算得到齒輪下端面切線的方程。在數(shù)據(jù)準(zhǔn)備的過程中，工作人員要確保各項(xiàng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，計(jì)算也不能出現(xiàn)任何錯(cuò)誤。數(shù)據(jù)準(zhǔn)備完成之后，就要對(duì)盤類齒輪上一些關(guān)鍵位置的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，比如中心孔的半徑、內(nèi)孔孔壁到中心軸線的距離等。接著就是自適應(yīng)加工過程中的中心環(huán)節(jié)，即建立齒輪軸線坐標(biāo)系，也就是上文中提到的以中心孔軸線為z軸的空間直角坐標(biāo)系，在坐標(biāo)系中，工作人員要對(duì)中心孔每一個(gè)截面的圓心位置進(jìn)行計(jì)算。在計(jì)算過程中，采用極坐標(biāo)計(jì)算可以簡(jiǎn)化計(jì)算過程，因此可以利用最小二乘法來擬合圓面極坐標(biāo)，之后再進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。有了上述操作之后，可以得到兩個(gè)坐標(biāo)系，此時(shí)就需要推導(dǎo)出這兩個(gè)坐標(biāo)系之間的關(guān)系式，并以此為基礎(chǔ)對(duì)盤類齒輪砂輪的角度進(jìn)行調(diào)整。具體來講，前面通過計(jì)算已經(jīng)得出了齒輪下端面的切線方程，通過方程可以明確齒槽的切削路徑，為了使砂輪的中心位于盤類齒輪中心孔軸線所在的直線上，要對(duì)其擺角和轉(zhuǎn)角進(jìn)行適當(dāng)?shù)卣{(diào)整。最后根據(jù)計(jì)算和測(cè)量所得數(shù)據(jù)進(jìn)行集成數(shù)控即可。盤類齒輪自適應(yīng)加工的具體辦法如圖2所示。

3 小結(jié)

本文提出的針對(duì)盤類齒輪制造的自適應(yīng)加工辦法，可以解決中心孔軸線存在誤差的問題，提高盤類齒輪加工制造的精準(zhǔn)度，且通過大量實(shí)驗(yàn)之后發(fā)現(xiàn)是可行的，因此可以在盤類齒輪加工制造中進(jìn)行推廣和使用。

參考文獻(xiàn)：

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（作者單位：南京高速齒輪制造有限公司）