[发明专利]一种提高平面包络环面蜗杆齿面精度的方法

摘要

本发明涉及一种提高平面包络环面蜗杆齿面精度的方法，将中心距、母平面倾角、蜗杆轴向相对位置和主基圆半径作为工艺参数一起输入到数控系统中加工蜗杆；加工完毕后在测量仪器上实现理论坐标系和测量坐标系的匹配，再进行测头半径补偿后，按照理论路径进行离线测量，得到蜗杆分度螺旋线上各点误差和对称轴截面喉部齿形上各点的误差；判断蜗杆分度螺旋线误差以及对称轴截面喉部齿形误差是否满足设计要求，若不满足要求则求解修正量，修正工艺参数后重新加工并检测；若仍不满足要求，则根据新的检测结果重新求解修正量，修正工艺参数并加工，直至精度符合要求。本发明只需检测蜗杆分度螺旋线和对称轴截面喉部齿形误差误差即可，检测数据少，效率高。

主权项

1.一种提高平面包络环面蜗杆齿面精度的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，将中心距、母平面倾角、蜗杆轴向相对位置和主基圆半径作为工艺参数一起输入到数控系统中加工蜗杆；步骤二，加工完毕后在测量仪器上实现理论坐标系和测量坐标系的匹配，再进行测头半径补偿后，按照理论路径进行离线测量，得到蜗杆分度螺旋线上各点误差l₁和对称轴截面喉部齿形上各点的误差l₂；步骤三，判断蜗杆分度螺旋线误差以及对称轴截面喉部齿形误差是否满足设计要求，若不满足要求则求解修正量，修正工艺参数后重新加工并检测；若仍不满足要求，则根据新的检测结果重新求解修正量，修正工艺参数并加工，直至精度符合要求，所述求解修正量的过程分为六步：第一步：根据啮合原理，建立平面包络环面蜗杆的理论齿面方程：其中a₁为蜗杆加工中心距、i₀₁为传动比、β为母平面倾角、r_b为主基圆半径、为母平面转角、u,v均为母平面参数、(X₀,Y₀,Z₀)为在母平面坐标系中点的坐标，(X₁,Y₁,Z₁)为蜗杆坐标系中点的坐标；第二步，构建蜗杆分度螺旋线上的点应满足的方程式：其中r₁为蜗杆分度圆弧半径、θ为蜗杆轴截面内分度螺旋线上的点与主基圆圆心的连线和蜗杆中心与主基圆圆心连线的夹角；将方程(1)与方程(2)联立即求得蜗杆分度螺旋线上点的坐标；第三步，构建对称轴截面喉部齿形上的点应满足的方程式：其中R取值范围为：R_b为蜗杆齿顶圆弧半径，R_a为蜗杆齿根圆弧半径，α为压力角，τ为齿距角；将方程(1)与方程(3)联立即求得蜗杆对称轴截面喉部齿形上点的坐标；第四步：假设工艺参数中心距、母平面倾角、蜗杆轴向相对位置和主基圆半径分别存在误差Δa₁、Δβ、ΔZ₁和Δr_b，则加工后得到的含制造误差的蜗杆齿面方程式为：将方程(4)与(2)联立得到误差状态下分度螺旋线的坐标点，当含有误差的蜗杆按照理论路径进行测量时就会得到分度圆螺旋线上各点误差l₃；将方程(4)与(3)联立得到误差状态下对称轴截面喉部齿形上的坐标点，当含有误差的蜗杆按照理论路径进行测量时就会得到对称轴截面喉部齿形上各点误差l₄；第五步：令Δr_b＝0，构造函数其中n₁为测量采集得到的分度螺旋线上数据点个数，l_1i为其中第i个点的误差，l_3i为对应点在存在假设误差Δa₁、Δβ和ΔZ₁时的理论误差值，采用优化算法，求解方程ΔE₁(Δa₁,Δβ,ΔZ₁)→0得到解Δa₁、Δβ和ΔZ₁；第六步：构造函数其中n₂为测量采集得到的对称轴截面喉部齿形上数据点个数，l_2j为其中第j个点的误差，l_4j为对应点在误差Δa₁、Δβ和ΔZ₁已知时的齿面误差，采用优化算法，求解方程得到Δr_b。