[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

说明书

本发明公开了一种基于几何自适应补偿的齿轮倒圆倒角铣削加工方法，在粗基准下完成齿轮零件的装夹，结合在机测量检测齿轮零件的实际装夹状态和位置，根据测量数据结果计算齿轮零件的装夹误差，针对螺旋锥齿轮确定齿轮的角向位置，调整加工刀路或者加工坐标系，完成圆角或倒角的铣削加工，本发明具有加工效率高且加工精度高的优点。

技术领域

本发明涉及齿轮齿顶和齿廓的倒圆倒角加工领域，尤其涉及一种基于几何自适应补偿的齿轮倒圆倒角铣削加工方法。

背景技术

螺旋锥齿轮作为航空发动机中的关键传动部件，具有传动效率高，传动比稳定，圆弧重叠系数大，承载能力高，工作可靠且结构紧凑，耐磨损、寿命长、噪音小等优点。螺旋锥齿轮齿顶和齿廓的倒圆倒角处理对齿轮的传动性能和使用寿命都非常重要，而螺旋锥齿轮倒圆倒角加工的工艺目的主要包括消除尖角和锐边以防止对齿面的刮伤，降低齿轮传动的噪声和冲击力以提高传动稳定性，减少应力集中以提高齿轮的使用寿命，因此螺旋锥齿轮的倒圆倒角加工是其加工制造过程中非常重要的一道工序。

齿轮的倒圆倒角加工，广泛应用于汽车、航空航天等行业的变速箱齿轮和传动齿轮上，现有的齿轮倒圆倒角加工技术主要面向标准的直齿轮，市场上有技术成熟的专用齿轮倒角机(gear chamfering machine)，该类机床能够在齿轮的轮齿端部进行高速的倒角倒圆加工，齿轮倒角机一般为半自动循环，工作台可进行不等量进给，是生产齿轮变速箱和其他齿轮传动机构不可缺少的加工设备。但在航空航天领域，由于要求齿轮传动的效率更高、稳定性更好，因此常采用圆弧重叠系数大的螺旋锥齿轮进行传动，而针对这类螺旋锥齿轮的倒圆倒角处理，行业内目前主要采用人工手动打磨的方式进行加工，需要技能熟练的钳工手持高速打磨头对齿轮的各条棱边进行倒圆倒角加工。

面向直齿轮倒圆倒角加工的专用倒角机不适用于航空航天领域的螺旋锥齿轮的倒圆倒角加工，而现有的手工打磨技术对操作人员的技能水平要求较高，需要熟练的钳工，且人工打磨的一致性较差，加工质量不稳定，另外，人工手动打磨的效率较低，对于需要大批量生产的齿轮零件人工打磨的工作量大、劳动强度高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种加工效率高且加工精度高的基于几何自适应补偿的齿轮倒圆倒角铣削加工方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种基于几何自适应补偿的齿轮倒圆倒角铣削加工方法，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为加工坐标系的原点及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_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′_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。

作为对上述技术方案的进一步改进：