[发明专利]基于非接触式检测的弧齿锥齿轮加工用模具磨损预测方法

说明书

基于非接触式检测的弧齿锥齿轮加工用模具磨损预测方法，涉及弧齿锥齿轮加工。建立激光位移传感器在任意安装位姿下引入安装倾角误差的数学模型；修正激光位移传感器安装倾角，完成对弧齿锥齿轮检测项的标定实验，建立物面倾角误差补偿模型；用改进的支持向量机算法建立锻压模具磨损量与锻压件数的关系模型；用自迭代支持向量机算法预测弧齿锥齿轮加工用模具磨损程度。通过精密测量弧齿锥齿轮检测项，用自迭代支持向量机预测算法建立锻压模具磨损程度与锻压件数的关系，实现对弧齿锥齿轮加工用模具磨损的检测和预测。

技术领域

本发明涉及弧齿锥齿轮加工，尤其是涉及基于非接触式检测的弧齿锥齿轮加工用模具磨损预测方法。

背景技术

在锻造加工工艺中，精密锻造成形是一种少无切削新工艺。齿轮精锻就是通过精密锻造直接获得完整轮齿，且齿面不需或仅需少许精加工即可使用的齿轮制造技术。精锻齿轮具有机械性能好、材料利用率高、环境污染少等优点，逐渐被广泛采用。但在锻造加工过程中，当出现模具产生磨损造成的锻件不合格情况时，不容易被及时察觉，造成接连产生大量不合格工件。因此及时准确判断锻压模具的磨损程度，对产品控制成本和提质增效至关重要。

可精锻的齿轮种类很多，其中包括圆弧齿锥齿轮。为了保证弧齿锥齿轮的质量，精锻完后需要检测弧齿锥齿轮各项参数。现有的齿轮工艺检测包括人工接触式检测和激光检测。传统的接触式测量不仅操作不便，效率低下，而且存在检测员的主观误差。而激光检测技术使用广泛，具有测量精度高、抗干扰能力强、结构简单和使用灵活等优点，使激光三角测距传感器实现复杂曲面廓形的高精度测量成为可能。由激光三角测距的原理可知，激光三角法测量的误差因素主要有：1)成像系统误差，主要受横向放大倍率和物镜畸变的影响；2)数据处理误差和系统安装误差；3)温度、湿度等环境因素误差；4)被测表面特性变化引入的误差；主要包括被测表面颜色、粗糙度、测量倾角等误差因素引起的位移值偏离误差。其中对于现有激光位移传感器而言，其数据的处理误差、系统安装误差、物镜畸变率、温度及湿度等环境因素均得到较高的控制。因此，影响激光三角测距精度的主要误差因素为被测表面特性变化引入的误差。

对现有技术专利检索发现，申请号为CN107167078A，发明名称为：一种多自由度激光位移传感器系统及弧齿锥齿轮测量方法的中国发明专利申请。该发明提供一种多自由度测量弧齿锥齿轮的机构装置，通过调整固定传感器支架的旋转位姿，使得传感器采集的数据完整有效。但是该方法存在如下问题：(1)没有考虑被测表面特性变化引入的误差，包括安装倾角误差和物面倾角误差；(2)每一次测量都需调整装置，且操作步骤繁琐复杂；(3)只是对当前弧齿锥齿轮质量的监测，并未利用其与锻造模具的关系反馈模具的磨损状况。

综上分析，检测齿廓复杂的物面必定测量倾角误差，包括安装倾角误差和测量倾角误差，导致齿轮的质量状况不能得到客观反映，生产成本也无法控制。间接导致不能正确反映模具磨损状况，若继续使用磨损的模具锻压齿轮，会产生大量不合格产品。因此，对齿轮参数的准确测量，对锻压模具磨损状况的准确反映和预测，至关重要。

发明内容

本发明的目的在于提供可解决弧齿锥齿轮精密检测问题的基于非接触式检测的弧齿锥齿轮加工用模具磨损预测方法。

本发明包括以下步骤：

1)建立激光位移传感器在任意安装位姿下引入安装倾角误差的数学模型；

2)修正激光位移传感器安装倾角，完成对弧齿锥齿轮检测项的标定实验，建立物面倾角误差补偿模型；

3)用改进的支持向量机算法建立锻压模具磨损量与锻压件数的关系模型；

4)用自迭代支持向量机算法预测弧齿锥齿轮加工用模具磨损程度。