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弧齿锥齿轮是机械传动中的关键部件,为适应现代科学技术的进步和发展,必须在生产实际中能够快速地加工出高精度的齿轮副。数字化闭环制造技术是提高齿面加工精度的重要途径之一,表征、测量、分析和控制齿面精度是其中的重要环节。传统控制齿面精度主要采用接触区印痕检验方法,通过观察接触区的大小和位置来定性判断齿面的加工质量。这种方法对操作工人技术要求高,过程繁琐,调整结果与操作人员的主观意志关系很大。进口的齿轮测量中心可以进行齿面误差测量,但价格昂贵,且不提供通讯接口,难于在我国与数控弧齿锥齿轮铣齿机联网形成闭环制造系统。开发适合于国产齿轮测量中心的驱动软件,根据齿面偏差信息对切齿机床调整参数进行反修正,能定量地控制齿面精度,提高齿轮的加工质量和生产效率,在生产中具有很好的实用价值。
本文的主要研究内容、方法及结论如下:
1.根据国内齿轮测量中心的应用现状,确定了弧齿锥齿轮齿面误差的测量方案,即:采用单齿定位、用一维测头进行点阵式测量。
2.依据现有的弧齿锥齿轮切齿加工方法,应用齿轮啮合原理和微分几何学知识,建立齿面模型,求解得到齿面参数化方程;规划齿面测量网格区域,通过旋转投影变换,计算得到被测点的理论坐标及法线方向。
3.编制弧齿锥齿轮齿面误差测量软件,在国产JD45型齿轮测量中心上对实际齿面进行测量,试验结果重复性好。
4.利用曲面匹配及相关补偿理论,计算得到实际齿面在法线方向的真实偏差,绘制齿面偏差图,形象地表示齿面误差情况。
5.通过对传统切齿调整方法的研究,依据比例修正原理,根据齿面偏差修正切齿调整参数。通过仿真分析,有效地减少齿面误差,为弧齿锥齿轮的数字化闭环制造奠定基础。