【摘 要】
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内齿珩轮强力珩齿工艺是一种高效的齿轮精加工工艺,主要用于消除热处理后齿轮的齿面偏差,对最终的齿轮精度具有直接的影响。珩齿机作为一种多轴控制系统,在加工齿轮的过程中,需要依赖多轴联动来完成齿轮的珩削,珩磨轮和工件齿轮之间保持着一种由电子齿轮箱（EGB）控制的严格的运动关系。本研究定义齿面误差为理论齿面与实际齿面的法向偏差,研究能有效降低齿面误差,提高齿面轮廓精度的补偿方法。为进一步提高珩齿的加工精度
【基金项目】
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合肥工业大学 CIMS 研究所承担的国家重点研发计划“战略性国家科技创新合作重点专项” “新能源汽车齿轮精密珩齿工艺与控制技术研究”（编号:2020YFE0201000-3）； 国家自然科学基金“数控内齿珩轮强力珩齿机理研究”（编号:51575154）； 国家自然科学基金项目“齿轮加工综合误差在线估测与智能补偿方法”（编号
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内齿珩轮强力珩齿工艺是一种高效的齿轮精加工工艺,主要用于消除热处理后齿轮的齿面偏差,对最终的齿轮精度具有直接的影响。珩齿机作为一种多轴控制系统,在加工齿轮的过程中,需要依赖多轴联动来完成齿轮的珩削,珩磨轮和工件齿轮之间保持着一种由电子齿轮箱（EGB）控制的严格的运动关系。本研究定义齿面误差为理论齿面与实际齿面的法向偏差,研究能有效降低齿面误差,提高齿面轮廓精度的补偿方法。为进一步提高珩齿的加工精度,针对基于电子齿轮箱的珩齿多轴控制系统,本文首先研究内齿珩轮强力珩齿工艺的基本原理,设计珩齿电子齿轮箱控制模型;同时研究旋转电机和直线电机的性能优劣;分析各轴跟踪误差对单个齿距偏差、螺旋线偏差的影响,设计补偿控制器来提高珩齿的加工精度;推导并建立齿面误差的数学模型,设计补偿控制器降低齿面误差。最后对以上的研究内容进行仿真和实验。本研究对提高实际珩齿加工的精度具有一定的指导意义。具体的研究内容如下:（1）对内齿珩轮强力珩齿工艺的加工原理进行介绍,根据珩齿的多轴联动引出电子齿轮箱的数学模型;引出本文研究的误差对象;介绍电子齿轮箱从硬件式到软件式的发展,同时根据软件式电子齿轮箱的结构形式,选择主从式设计珩齿电子齿轮箱的结构。介绍实现直线进给运动的两种方式——“旋转电机+滚珠丝杠”和直线电机,根据矢量控制原理,建立旋转电机和直线电机的数学模型和机械动力学模型;设计它们的单轴控制模型,运用系统性能分析方法,对阶跃信号的仿真和实验结果进行分析;同时增加关于正弦信号的仿真和实验,以及关于抛物线速度信号的实验。另外对珩齿加工过程中的误差来源进行分析。（2）分析珩齿加工后齿轮偏差与各轴跟踪误差的关系;根据珩齿机床各轴的跟踪误差分别建立单个齿距偏差和螺旋线偏差的数学模型;分别设计旋转电机和直线电机的单轴补偿控制器,降低珩齿机床各轴的跟踪误差,最后进行仿真和实验来验证所设计补偿控制器的有效性。（3）基于齿轮啮合原理和坐标变换对齿面误差的数学模型进行推导;将齿面误差按投影法则解耦,在此基础上设计基于投影法则的齿面误差补偿控制器并进行齿面误差补偿控制的仿真和实验,同时增加同一珩磨轮齿数,不同工件齿轮齿数和同一工件齿轮齿数,不同珩磨轮齿数的仿真和实验,研究这两种情况对齿面误差的影响和规律。
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