[发明专利]一种基于几何自适应补偿的齿轮倒圆倒角铣削加工方法

权利要求书

1.一种基于几何自适应补偿的齿轮倒圆倒角铣削加工方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、以齿轮安装基准面为加工坐标系的Z向基准，以齿轮安装外圆中心和Z向基准的交点为加工坐标系的原点，以齿轮安装外圆中心为Z轴轴向，以齿顶中部为齿轮的角向粗基准，将齿轮装夹定位在五轴数控机床的加工中心；

S2、通过在机测量确定齿轮在机床加工坐标系下的实际位置，确定倒圆倒角加工的工作平面和坐标原点，沿齿轮圆周方向均匀选取多个齿作为测量齿，沿测量齿两侧齿面上均匀选取多个测量点，确定齿轮角向基准；

S3、按预设要求设置测量参数，采集测量结果，根据测头球尖点的坐标值计算得到齿轮齿面测量点的坐标值P_i；

S4、根据齿轮齿面测量点的坐标值P_i和齿轮齿面测量点对应的理论点的坐标值P′_i计算得到齿轮从实际装夹位置到理论装夹位置之间的刚体变换A；

S5、根据理论刀路中的刀位点P_bcp和刀轴矢量V_tov，齿轮从实际装夹位置到理论装夹位置之间的刚体变换A计算实际刀路中的刀位点P′_bcp和刀轴矢量V′_tov，得到实际装夹位置下的自适应补偿后刀路轨迹；

S6、对自适应补偿后刀路轨迹进行后处理得到NC代码，五轴数控机床执行NC代码调整加工刀路或调整坐标系，对齿轮进行倒圆倒角铣削加工。

2.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于：所述步骤S4中，通过使测量点与理论点之间距离F差异化最小，按照式(I)构建并求解齿轮装夹误差的非线性最小二乘问题，计算得到齿轮从实际装夹位置到理论装夹位置之间的刚体变换A；

3.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于：所述步骤S5中按照式(II)和式(III)分别计算实际刀路中的刀位点为P′_bcp，刀轴矢量为V′_tov，得到实际装夹位置下的自适应补偿后刀路轨迹；

P′_bcp＝A^-1·P_bcp (II)

V′_tov＝A^-1·V_tov (III)。

4.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于：所述步骤S3中，根据测头球尖点的坐标值(x_tip，y_tip，z_tip)，半径补偿后计算得到坐标值(x_touch，y_touch，z_touch)，该坐标值为齿轮齿面测量点的坐标值P_i。

5.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于：所述测量参数包括回退距离d_t，安全距离d_s，搜索距离d_a，探测进给F_p，快速进给F_q；

所述步骤S3中，回退距离d_t是指测量完成之后测头回退到安全高度的距离；安全距离d_s是指测头开始运动测量时从接近点到测量点的距离；搜索距离d_a是指测头运动到测量点位置时，未与工件发生接触但还允许继续搜索探测的距离；探测进给F_p是指测头在测量状态下的移动速度；快速进给F_q是指测头在非测量状态下的移动速度。

6.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于：所述步骤S1前还包括以下准备工作：

A1、根据齿轮的设计参数创建齿轮零件的实体模型；

A2、采用固定轮廓铣削的加工方法创建加工刀路，选择与齿轮零件加工表面的接触为点接触的刀具作为加工刀具；

A3、按预设精度要求选择机用测头，根据齿轮工件的结构及预设加工基准确定用于装夹齿轮的夹具。

7.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于：所述齿轮为螺旋锥齿轮。