[发明专利]齿轮磨削中的自动测量与离散角度最佳对刀法及装置

说明书

技术领域

本发明属于齿轮磨削加工领域，具体涉及齿轮磨削中的自动测量与离散角度最佳对刀法及装置。

背景技术

齿轮磨削无论是采用成型磨削还是展成法磨削，首先都需要完成对刀，即令齿轮旋转到某一合适角度，然后开始磨削。一般来说，砂轮对某一齿槽精确对刀，以此为基准，每旋转角度，就可以对准相邻齿槽。这样，对刀一次，即可以此为基准，开始对齿轮的所有齿槽进行磨削加工。

如图1所示，第1个齿槽A的起始边沿角为θ₁₁，终止边沿角为θ₁₂，记为(θ₁₁,θ₁₂)；第2个齿槽(齿槽A右边相邻齿槽)的起始边沿角和终止边沿角记为(θ₂₁,θ₂₂)，同理，第i个齿槽的起始边沿角和终止边沿角记为(θ_i,1,θ_i,2)。

通过对刀过程，旋转齿轮转台，令砂轮对准第1个齿槽起始边沿角和终止边沿角正中间位置，将该角度记为对刀角度显然，以角度α₁为基准，砂轮可以实现对第1个齿槽进行磨削。

让齿轮转台逆时针旋转角度，到达角度位置，则砂轮对准第2个齿槽，即第2个齿槽的起始边沿角θ₂₁位于砂轮左侧，第2个齿槽的终止边沿角θ₂₂位于砂轮右侧，此时，砂轮可以实现对第2个齿槽的磨削。

同理，让齿轮转台旋转到角度位置，则第i个齿槽的起始边沿角θ_i1位于砂轮左侧，第i个齿槽的终止边沿角θ_i2位于砂轮右侧。此时，砂轮可以实现对第i个齿槽的磨削。

如图3所示，所有齿槽的起始边沿角和终止边沿角(θ₁₁,θ₁₂)、(θ₂₁,θ₂₂)、...、(θ_i,1,θ_i,2)、...、(θ_n-1,1,θ_n-1,2)、(θ_n,1,θ_n,2)分别随齿轮转台旋转到角度后，这些齿槽的起始边沿角和终止边沿角分别位于角度位置。由于前道工序齿轮加工的误差，各齿槽的起始边沿角度和终止边沿角度离散地分布在砂轮左侧和砂轮右侧。

因此，对第1个齿槽进行磨削时，通过对刀保证了齿槽的起始边沿角度θ₁₁和终止边沿角度θ₁₂位于砂轮左右两侧等距离位置。但是，在对后续第i（i=2、3、...、n）个齿槽进行磨削加工时，并不能保证砂轮对准第i个齿槽的起始边沿角度和终止边沿角度(θ_i,1,θ_i,2)的正中央。这样，某些过度偏向左侧的齿槽起始边沿和某些过度偏向右边的终止边沿可能无法被砂轮磨削加工，从而导致齿轮工件报废。

为了解决齿轮齿槽起始边沿角和终止边沿角沿齿轮圆周存在的偏差引起的偏差，国外一些数控系统采用一种“平均对称平面”方法，该方法的原理是对所有齿槽（也可以选取相邻角度大致相等的若干个齿槽，例如，相距120度的三个齿槽，相距90度的4个齿槽或者相距60度的6个齿槽等等）通过旋转齿轮转台，让砂轮逐次对准这些齿槽的中心位置并记下角度值，然后取这些角度的平均值作为对刀基准位置。从数学上看，就是计算旋转后的起始边沿角的平均值和旋转后的终止边沿角的平均值，然后取二者的中间值作为砂轮对刀的基准角度。由此，使得砂轮在磨削加工中，尽量位于所有齿槽的中间位置，确保所有齿槽的起始边沿和终止边沿都得到有效的磨削。

“平均对称平面”方法的对刀基准角度兼顾了齿槽起始边沿角和终止边沿角沿齿轮圆周的位置偏差。但是，在实际齿轮磨削加工中，只要有某一个齿槽的某一个边沿没有被正常磨削，那么这个齿轮就会报废。因此，真正影响磨削加工的是所有齿槽在磨削时，起始边沿角度最偏左的齿槽和起始边沿角度最偏右的齿槽。从数学上看，就是所有起始边沿角度中的最小值和所有终止边沿角度的最大值因此，只要砂轮在磨削时，既可以对第j个齿槽的起始边沿进行磨削，又可以对第k个齿槽的终止边沿进行磨削，那么，就可以保证砂轮对其他所有齿槽的起始边沿和终止边沿进行磨削。

因此，最佳的对刀基准角度应该是而不是“平均对称平面”方法中的

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