专利名称：：数控插齿加工误差补偿和齿廓修形的方法
技术领域：
：本发明涉及数控插齿加工的方法，特别是一种数控插齿加工误差补偿和齿廓修形的方法
背景技术：
：全机械式插齿加工，依靠挂轮配置展成运动。数控插齿加工方法，是利用数控运动的可控性，通过分别驱动插齿刀和工作台实现展成运动，具有高的加工柔性和传动链较短的特点。但是，数控插齿机通常只设定展成运动速比，不具备在插齿刀和工作台运动之间调整瞬时传动比的功能，因此，当加工存在齿形误差、齿距误差、齿距累积误差和整周累积误差，系统无法进行补偿。也无法采用标准刀具进行齿形修形加工。
发明内容本发明所要解决的技术问题是提供一种数控插齿加工误差补偿和齿廓修形的方法，可以通过软件生成误差补偿或齿廓修形代码，控制数控系统进行误差补偿加工或齿形修形加工。为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是数控插齿加工误差补偿的方法，包括以下步骤1)在齿轮毛坯上进行首次加工，保留加工余量；2)测量齿轮的误差；3)将测量数据输入误差分析和补偿加工代码生成软件，软件自动产生齿形误差补偿、齿距误差补偿、齿距累积误差补偿和整周累积误差补偿数控加工代码，输出代码；4)将输出的误差补偿加工代码输入到数控系统，进行误差补偿加工；5)加工完成后，进行齿轮的测量检验；6)检验结果如果符合要求，采用该程序进行批量加工；7)如果不符合要求，再次重复步骤3)~5)，直至达到步骤6)。测量齿轮的误差，以在线不拆卸测量为最佳，如离线测量，须标记原安装位置。数控插齿加工齿廓修形的方法，包括以下步骤1)在齿轮毛坯上进行正常齿廓加工；2)检查实际加工出的齿廓尺寸；3)将齿轮参数和齿轮的修形参数输入到修形加工代码生成软件，软件自动产生修形加工代码，输出代码；4)将输出的修形加工代码输入到数控系统，仍然用标准插齿刀，进行修形加工，以达到图纸要求。所述的修形加工包括加工开始、进到中心分离位置、加工左齿面修形部分、加工右齿面修形部分、进到全齿深、加工非修形部分和加工结束几个步骤。本发明提供的数控插齿加工误差补偿和齿廓修形的方法，通过软件自动生成齿形误差补偿、齿距误差补偿、齿距累积误差补偿和整周累积误差补偿数控加工代码或齿廓修形加工代码，由数控系统控制插齿刀和工件不再严格按一种速度旋转，而是依补偿程序的要求，两者实时调整瞬时传动比，在不提高插齿刀精度和机床传动精度的前提下，可使工件加工精度提高一到两个等级。数控插齿加工误差补偿和齿廓修形软件，将数字化共轭曲面理论与具体的数字化齿轮齿面加工工艺相结合，应用到数字齿面展成加工中，建立数字齿面插齿展成加工模型，通过模型求解，获得离散的加工运动参数，对离散加工运动插值形成连续加工运动。具体涉及二维齿轮插齿加工数学模型、刀具形成面数学模型、二维数字齿面描述、共轭条件分析、共轭方程求解、共轭运动分析、连续展成共轭运动求解；插齿刀变位系数的测量和计算-插齿刀变位系数的测量方法、测量结果精度分析；数字齿面插齿加工的对刀。本发明提供的方法可以在常用的数控系统，如SIEMENS、FANUC、HNC等系统下运行。对各种数控插齿机产品，在其加工范围之内，实现各种数字化齿面的加工，不经软补偿的加工精度与常规加工标准齿轮的加工精度一致。经过误差补偿加工后的齿廓和齿距精度提高一至两个精度等级。软件具有干涉检验和轨迹检验功能。对于标准齿轮加工无冲突。无须提高机床的结构精度和数控系统的运动精度，应用这种方法通过软件的分析处理，产生误差补偿加工代码，能够大大提高加工精度，精度成本低，操作简便。尤其当机床的结构精度在使用较长年限后自然降低，软补偿更能够延长机床的使用时限，保持加工精度。使用标准刀具，实现插齿修形加工，是对数控插齿加工功能的拓展和延伸。其效益在于，用标准刀具，可以加工出任意修形曲线的齿廓，加工柔性大，适合单件小批的修形齿轮加工、内齿轮修形加工和多联齿轮修形加工。下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。图1是本发明中数控插齿加工误差补偿的方法流程图2是本发明中数控插齿加工齿廓修形的方法流程图3是本发明实施例中未补偿累积齿距误差数据图4是本发明实施例中使用本发明方法补偿累积齿距误差后数据图5是本发明中插齿机结构示意图。具体实施例方式如图1中，数控插齿加工误差补偿的方法，包括以下步骤1)在齿轮毛坯上进行首次加工，保留加工余量；2)测量齿轮的误差；3)将测量数据输入误差分析和补偿加工代码生成软件，软件自动产生齿形误差补偿、齿距误差补偿、齿距累积误差补偿和整周累积误差补偿数控加工代码，输出代码；8)将输出的误差补偿加工代码输入到数控系统，进行误差补偿加工；9)加工完成后，进行齿轮的测量检验；10)检验结果如果符合要求，采用该程序进行批量加工；11)如果不符合要求，再次重复步骤3)5)，直至达到步骤6)。如图2中，数控插齿加工齿廓修形的方法，包括以下步骤1)在齿轮毛坯上进行正常齿廓加工；2)检查实际加工出的齿廓尺寸；3)将齿轮参数和齿轮的修形参数输入到修形加工代码生成软件，软件自动产生修形加工代码，输出代码；4)将输出的修形加工代码输入到数控系统，仍然用标准插齿刀，进行修形加工，以达到图纸要求。所述的修形加工包括加工开始、进到中心分离位置、加工左齿面修形部分、加工右齿面修形部分、进到全齿深、加工非修形部分和加工结束几个步骤。如图5中，件l是插齿机刀架蜗轮，件2为插齿机刀架蜗杆，件3为连轴器，件4是刀架伺服电机，刀架伺服电机4通过连轴器3直接与插齿机刀架蜗轮1副连接。件7为插齿机工作台蜗轮，件8为插齿机工作台蜗杆，件9为插齿机工作台伺服电机，插齿机工作台伺服电机9与插齿机工作台蜗轮7副连接。通常插齿机进行齿轮加工时，插齿刀5与工件6作等速旋转，由插齿刀5展成切削使工件6成形。因插齿刀5与工件6等速旋转，工件6成形后，插齿刀5的尺寸误差以及机床传动链的传动误差等均反映到了工件6上，为了保证工件6的加工精度，必须严格控制插齿刀5及传动链的传动误差等。使用本发明方法后，刀架伺服电机4可使插齿刀5、插齿机工作台伺服电机9可使工件6的旋转速度按程序要求瞬时变化，当实测到工件的加工误差后，由数控系统自动生成调整即补偿程序，实际加工过程中，插齿刀5与工件6将不再严格按一种速度旋转，而是依误差补偿程序的要求，由刀架伺服电机4带动插齿刀5，插齿机工作台伺服电机9带动工件6，两者实时调整瞬时传动比，从而实现插齿误差补偿和修形加工。经过误差补偿和修形加工后，在不提高插齿刀精度和机床传动精度的前提下，可使工件加工精度提高一到两个等级。实施例一插齿修形。插齿刀齿数21=16，被加工齿轮齿数22=28，模数附=6，压力角《=20°，插齿刀的齿顶高系数&=1.3，一共有三组修形曲线，分别为圆弧、直线和抛物线，修形量Amax=40;/w,修形长度/^^-4mm。在被加工的齿轮的圆弧修形部分取15个型值点，并按数字化共轭曲面原理进行运动求解，得到被加工齿轮离散点、插齿刀上的共轭点、运动参数。使用计算出的运动参数，进行数控加工代码的编制，输出代码，进行数控加工。经测量显示，加工结果满足修形曲线精度要求。圆弧修形的误差分析单位um<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>实施例二齿形误差补偿。加工在YKS5132型三轴数控插齿机上进行，测量在SP-60渐开线齿形测量仪上进行。被加工齿轮参数为齿数2=28，模数附=8，压力角《=20°，齿顶高系数/。=1.0。先用标准数控加工程序进行试切加工，并用渐开线齿形测量仪对被切齿轮进行齿形测量。从测得的齿形误差曲线上进行采点，获得齿廓上一系列点的齿形误差，并构造经过误差预补偿的新的数字化虚拟齿廓。以此虚拟齿廓进行共轭运动求解，并编制数控代码，进行补偿加工。经测量显示，加工精度提高由8级提高到6级。实施例三齿距累积误差补偿。齿轮参数w=8，z=28，《=20°，在一台YKS5132数控插齿机上进行加工。采用误差补偿系统可使被加工齿轮的齿距误差和累积误差由补偿前的7级提高到补偿后的56级，提高精度l级以上，补偿效果明显。如图3中，未补偿累积数据，周节上偏差^8.0um，周节下偏差^11.3ixm，累积=34.3um。如图4中，补偿后累积数据，周节上偏差^6.2um，周节下偏差=-10.6ym，累积=16.3yra。权利要求1、一种数控插齿加工误差补偿的方法，其特征在于包括以下步骤1)在齿轮毛坯上进行首次加工，保留加工余量；2)测量齿轮的误差；3)将测量数据输入误差分析和补偿加工代码生成软件，软件自动产生齿形误差补偿、齿距误差补偿、齿距累积误差补偿和整周累积误差补偿数控加工代码，输出代码；4)将输出的误差补偿加工代码输入到数控系统，进行误差补偿加工；5)加工完成后，进行齿轮的测量检验；6)检验结果如果符合要求，采用该程序进行批量加工；7)如果不符合要求，再次重复步骤3)～5)，直至达到步骤6)。2、根据权利要求1所述的一种数控插齿加工误差补偿的方法，其特征在于测量齿轮的误差，以在线不拆卸测量为最佳，如离线测量，须标记原安装位置。3、一种数控插齿加工齿廓修形的方法，其特征在于包括以下步骤1)在齿轮毛坯上进行正常齿廓加工；2)检査实际加工出的齿廓尺寸；3)将齿轮参数和齿轮的修形参数输入到修形加工代码生成软件，软件自动产生修形加工代码，输出代码；4)将输出的修形加工代码输入到数控系统，仍然用标准插齿刀，进行修形加工，以达到图纸要求。4、根据权利要求3所述的一种数控插齿加工齿廓修形的方法，其特征在于所述的修形加工包括加工开始、进到中心分离位置、加工左齿面修形部分、加工右齿面修形部分、进到全齿深、加工非修形部分和加工结束几个步骤。全文摘要本发明公开了一种数控插齿加工误差补偿和齿廓修形的方法，通过软件自动生成齿形误差补偿、齿距误差补偿、齿距累积误差补偿和整周累积误差补偿数控加工代码或齿廓修形加工代码，由数控系统控制插齿刀和工件不再严格按一种速度旋转，而是依补偿程序的要求，两者实时调整瞬时传动比，在不提高插齿刀精度和机床传动精度的前提下，可使工件加工精度提高一到两个等级。尤其当机床的结构精度在使用较长年限后自然降低，可以使用本发明提供的方法延长机床精度寿命。文档编号B23F1/04GK101518840SQ20091006142公开日2009年9月2日申请日期2009年4月3日优先权日2009年4月3日发明者易传云,曹祥敖,曾照勇,钟瑞龄申请人:宜昌长机科技有限责任公司