數(shù)控蝸桿砂輪磨齒機(jī)誤差建模與控制技術(shù)研究.pdf

1、齒輪是量大面廣的基礎(chǔ)零部件，因其加工工藝復(fù)雜，技術(shù)要求高，制造難度大，使其加工制造問(wèn)題一直被重視。隨著制造工業(yè)的發(fā)展，對(duì)齒輪傳動(dòng)要求越來(lái)越高，包括齒輪壽命要長(zhǎng)、傳動(dòng)噪聲要小等，而齒輪加工質(zhì)量和精度決定著齒輪傳動(dòng)的性能，因此齒輪高精度加工技術(shù)至關(guān)重要。蝸桿砂輪磨齒機(jī)是大批量齒輪高精度制造加工的機(jī)床，在齒輪高精度加工中應(yīng)用最為廣泛。但是，目前我國(guó)齒輪磨削加工數(shù)控系統(tǒng)大多是國(guó)外的齒輪加工數(shù)控系統(tǒng)，或者是在通用數(shù)控系統(tǒng)基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)得到齒輪

2、加工數(shù)控系統(tǒng)，這種齒輪加工數(shù)控系統(tǒng)，缺乏專用性，可擴(kuò)展性不強(qiáng)。為了提高齒輪的加工質(zhì)量和精度，應(yīng)從數(shù)控系統(tǒng)出發(fā)，開(kāi)發(fā)高性能的齒輪磨削加工數(shù)控系統(tǒng)，從而不依賴于國(guó)外的數(shù)控系統(tǒng)。因此，本文提出了一種嵌入式的蝸桿砂輪磨齒加工數(shù)控系統(tǒng)，進(jìn)行了軟件和硬件平臺(tái)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，為了進(jìn)一步提高蝸桿砂輪磨齒數(shù)控系統(tǒng)的性能，開(kāi)展了如下內(nèi)容研究:
　　1.對(duì)蝸桿砂輪磨齒加工原理和機(jī)床運(yùn)動(dòng)原理的分析，從砂輪磨削軌跡、砂輪加工行程和加工關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算等方面，推

3、導(dǎo)出蝸桿砂輪磨齒加工自動(dòng)編程系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)編程系統(tǒng)最終自動(dòng)生成數(shù)控蝸桿砂輪磨齒加工程序模型和砂輪修整程序模型。
　　2.根據(jù)高速高精齒輪加工機(jī)床對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的要求，設(shè)計(jì)了一種嵌入式蝸桿砂輪磨齒加工數(shù)控系統(tǒng)的硬件平臺(tái)和軟件結(jié)構(gòu)，在人機(jī)界面設(shè)計(jì)、各功能模塊設(shè)計(jì)、插補(bǔ)模塊設(shè)計(jì)、參數(shù)化自動(dòng)編程界面設(shè)計(jì)、磨齒工藝數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、幾何誤差和熱誤差補(bǔ)償系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)出了嵌入式蝸桿砂輪磨齒機(jī)數(shù)控系統(tǒng)，并在自主研發(fā)的數(shù)控系統(tǒng)平臺(tái)上進(jìn)行了

4、測(cè)試實(shí)驗(yàn)研究。
　　3.基于多體系統(tǒng)理論對(duì)數(shù)控蝸桿砂輪磨齒機(jī)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行了描述，利用機(jī)床誤差運(yùn)動(dòng)學(xué)原理，采用齊次變換矩陣對(duì)誤差進(jìn)行描述。對(duì)數(shù)控蝸桿砂輪磨齒機(jī)的運(yùn)動(dòng)誤差間的相互關(guān)系進(jìn)行了研究，獲得了蝸桿砂輪磨齒機(jī)空間幾何誤差模型?；谛≌`差補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)假設(shè)和微分變換原理，分析影響齒輪磨削加工精度的各軸誤差因素，并進(jìn)行解耦，最終得到齒輪磨削加工幾何誤差解耦數(shù)學(xué)模型。
　　4.運(yùn)用磨削基本理論，通過(guò)平面磨削實(shí)驗(yàn)與理論仿真，提出一種傳

5、熱反算三維熱建模的方法。根據(jù)實(shí)際磨削中多點(diǎn)的溫度測(cè)量和磨削力測(cè)量，運(yùn)用實(shí)驗(yàn)與有限元理論仿真分析方法，根據(jù)仿真分析結(jié)果可以得到磨削過(guò)程中磨削接觸區(qū)域的熱量值。最后對(duì)磨削接觸區(qū)下方不同位置處溫度測(cè)量，反算出工件表面磨削溫度，從而建立磨削三維熱模型。能量比例結(jié)果表明，此種方法具有可行性，提供了一種建立磨削熱模型新方法。
　　5.根據(jù)能量比例定義，提出通過(guò)雙工件磨削法來(lái)研究磨削過(guò)程中的動(dòng)態(tài)能量比例的方法。結(jié)合具體齒輪磨削接觸長(zhǎng)度分析與計(jì)算