對盤類齒輪成形磨齒自適應加工的幾點思考

魏玉星

摘要：本文主要分析了盤類齒輪成形磨齒自適應加工，重點介紹了盤類齒輪成形磨齒加工過程中存在的問題以及自適應加工的具體辦法。在盤類齒輪制造加工過程中，精準度問題一直都存在，自適應加工可以降低齒輪裝夾之后形成的數據誤差，提高盤類齒輪加工制造的質量和效率。

關鍵詞：盤類齒輪;成形磨齒;自適應加工;有效辦法

1 盤類齒輪成形磨齒加工過程中存在的問題分析

機械加工工廠在對盤類齒輪進行精細加工的過程中，需要選擇某個確定位置作為定位的基準，一般情況下不會選擇齒輪中心孔的位置，因為難度非常大。大多數加工人員會選擇利用齒輪的臺階面外圓和大端面來完成盤類齒輪加工制造過程中的定位工作。但是在對齒輪進行裝配時則需要選擇中心孔來完成定位，在這種情況下，臺階面外圓和中心孔的中心軸線與大端面的中心軸線往往不在同一條直線上，這時定位數據就會出現誤差，那么齒輪加工制造的準確性就無法得到保證。

隨著科技的發展和進步，磨齒機在盤類齒輪加工制造中的應用使得找齒和在位檢測工作能夠自動進行，但是齒輪裝夾之后的中心孔軸線中心偏離問題依舊存在，盤類齒輪成形磨齒自適應加工工作也依舊不能順利完成。為了能夠進一步促進盤類齒輪加工制造的質量和效率，大量研究人員針對齒輪加工過程中的誤差問題進行了實驗和研究，研究的主要內容集中在盤類齒輪加工過程中各個位置的受力情況、裝夾誤差、受熱變形以及誤差補償等，很少有人對齒輪定位誤差造成的加工精準性問題進行研究。通過查找相關文獻，發現有相關的研究人員通過研究建立出了以電力電流為基礎的切削負荷變化與電流關系的模型，這個模型的建立可以幫助加工人員高效完成切削負荷的間接測量，并且給出了對盤類齒輪進行自適應控制的有效辦法，這樣雖然可以進一步加強盤類齒輪加工制造過程中對各項數據的預測和控制，但是仍舊沒有解決齒輪加工制造精準度較低的問題。隨著技術的進一步強化，有關自適應加工的一項關鍵技術被提出，該技術可以有效提高盤類齒輪加工制造過程的穩定性，但是并沒有解決裝夾過程中的數據誤差問題。除此之外，還有人研發出一種盤類齒輪制造輔助系統，該系統綜合了數控編程技術、在線測量技術以及實時控制技術，使用該系統可以有效提高齒輪在輪廓測量的準確性，但是遺憾的是，將內孔作為基準的測量過程并不能使用該系統。也就是說，到目前為止，盤類齒輪制造加工過程中針對中心孔軸線的自適應加工問題尚沒有得到一個研究定論。

2 盤類齒輪成形磨齒自適應加工的原理及辦法

2.1 盤類齒輪自適應加工的理論原理

在進行盤類齒輪自適應加工的過程中，首先要將齒輪放置到工作臺上，然后再利用專用的測量工具對齒輪以及工作臺的數據進行測量，在這個過程中要注意測量誤差不得超過允許的范圍。測量完成之后將齒輪夾緊，然后確定齒輪每一個截面中心孔所構成的軸線的具體位置。接著將這個軸線作為z軸建立空間直角坐標系，然后利用坐標系建立齒輪中心孔軸線坐標與工作臺之間的關系公式，這樣就可以利用該公式對數控程序進行一定的修改。完成數據的計算和數據代碼的修改之后，就可以在數控系統中進行集成，這樣就大致完成了盤類齒輪成形磨齒自適應加工過程。自適應加工的大致操作流程如圖1所示。

2.2 盤類齒輪自適應加工的具體辦法

在正式的盤類齒輪自適應加工開始之前，相關工作人員必須要完成數據準備工作，在這個過程中，首先要建立科學合理的坐標系，這個坐標系以工作臺的兩個任意垂直方向分別作為X軸和Y軸，旋轉軸線為z軸。通過坐標系可以得到齒輪不同位置的精確位置，同時，工作人員還要通過不同點的位置計算得到齒輪下端面切線的方程。在數據準備的過程中，工作人員要確保各項數據的準確性，計算也不能出現任何錯誤。數據準備完成之后，就要對盤類齒輪上一些關鍵位置的數據進行采集，比如中心孔的半徑、內孔孔壁到中心軸線的距離等。接著就是自適應加工過程中的中心環節，即建立齒輪軸線坐標系，也就是上文中提到的以中心孔軸線為z軸的空間直角坐標系，在坐標系中，工作人員要對中心孔每一個截面的圓心位置進行計算。在計算過程中，采用極坐標計算可以簡化計算過程，因此可以利用最小二乘法來擬合圓面極坐標，之后再進行相關計算。有了上述操作之后，可以得到兩個坐標系，此時就需要推導出這兩個坐標系之間的關系式，并以此為基礎對盤類齒輪砂輪的角度進行調整。具體來講，前面通過計算已經得出了齒輪下端面的切線方程，通過方程可以明確齒槽的切削路徑，為了使砂輪的中心位于盤類齒輪中心孔軸線所在的直線上，要對其擺角和轉角進行適當地調整。最后根據計算和測量所得數據進行集成數控即可。盤類齒輪自適應加工的具體辦法如圖2所示。

3 小結

本文提出的針對盤類齒輪制造的自適應加工辦法，可以解決中心孔軸線存在誤差的問題，提高盤類齒輪加工制造的精準度，且通過大量實驗之后發現是可行的，因此可以在盤類齒輪加工制造中進行推廣和使用。

參考文獻：

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（作者單位：南京高速齒輪制造有限公司）