CN113070534A - 一种内齿强力珩齿机自动对齿方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种内齿强力珩齿机自动对齿方法，通过测量和计算，拟合珩磨轮和修整轮的啮合中心距与轴交角的函数关系，通过软件编程的方式实现机床的进给轴在进给过程中的转轴的跟随运动，此时再利用应变力检测的手段，找出修整轮和珩磨轮啮合到位时两者的数值，在此对齿结果的基础上对珩磨轮进行一次精修从而找出精确的啮合中心距和轴交角；本发明能够自动依据珩磨轮、修整轮的参数调整啮合中心距和轴交角，满足珩磨轮加工过程参数不断变化的情形，实现自动对齿，提升精准度和对齿效率，无需人工重复进行调整和测试。

Description

一种内齿强力珩齿机自动对齿方法
技术领域
本发明涉及齿轮加工技术领域，具体涉及一种内齿强力珩齿机自动对齿方法。
背景技术
随着新能源汽车的大力发展，变速箱中齿轮转速越来越高，对变速箱中齿轮的精度提高高的同时对齿轮的表面纹路要求也在提高，强力珩齿的工艺也在逐步推广。
内齿强力珩齿机加工流程：首先通过对齿测定出珩磨轮的内孔径和珩磨轮的分度圆直径，通过测定的结果计算出珩磨轮需要修整到的内孔径和啮合中心位置；使用修整环将珩轮顶部修圆；再使用修整轮把珩磨轮修整成需要的形状，最后通过珩磨轮去珩削齿轮使之达到工艺要求，由于这样的切削工艺路线以及高精度的工艺要求，对齿的精度作为影响切削精度的重要环节也尤其显得重要。
传统珩齿机通过手动啮合的方式进行对齿，无法满足内齿强力珩齿机的技术要求，由于材质以及珩磨轮结构的原因，使得采用传感器直接测量使修整轮与珩磨轮或工件与珩轮直接找出相对位置关系难于实现；内齿强力珩齿机在修整过程中会采用珩轮变螺旋角的工艺方法，啮合中心距以及修整轮和珩轮相位角度会随着轴交角的变化而变化，因此在加工过程中，需要能够准确的进行对齿，保证加工质量。
发明内容
技术目的：针对现有珩齿机无法自动对齿，手动对齿无法满足加工精度要求等不足，本发明公开了一种能够自动进行高精度对齿的内齿强力珩齿机自动对齿方法。
技术方案：为实现上述技术目的，本发明采用了如下技术方案：
一种内齿强力珩齿机自动对齿方法，包括步骤：
S01、首先找出珩磨轮和修整轮的啮合中心距与轴交角的理论关系；
S02、在机床的进给轴上设置应变传感器，测定珩磨轮的内孔径，根据内孔径和珩磨轮的理论齿长计算出珩磨轮的节圆半径，再结合修整轮的节圆半径，计算出对应的啮合中心距；
S03、控制机床带动珩磨轮和修整轮进行对齿，测定出当前啮合当前中心距数值和轴交角数值；
S04、将整个珩磨轮按圆周方向进行等分，并分别测量相应等分位置的啮合中心距和轴交角，最终以测量数据中最小的啮合中心距以及相对应的轴交角作为对齿结果。
优选地，本发明的步骤S01中，通过修整轮的螺旋角计算修整轮的节圆半径，在珩磨轮可用直径范围内，沿同一直径方向，等间隔选取啮合点，计算每个啮合点位置对应的轴交角和啮合中心距数值，推算啮合中心距与轴交角之间的函数关系。
优选地，本发明的步骤S01中，计算珩磨轮可用直径范围内，珩磨轮的节圆半径每增大0.5mm对应的珩磨轮螺旋角，通过修整轮的螺旋角与珩磨轮的螺旋角差值得到轴交角。
优选地，本发明的步骤S03中，利用步骤S01中推算的啮合中心距与轴交角之间的理论关系，建立机床的进给轴与转动轴之间的耦合关系，转动轴作为进给轴的从动轴，随着的进给轴的轴向移动同步进行转动；通过机床控制进给轴不断进给，使珩磨轮同修整轮啮合，当应变传感器的测定值达到预设值时，读取当前啮合中心距数值，将当前的啮合中心距数值与步骤S02中计算的数值进行比较，记录差值在容差范围内，对应的啮合中心距数值和轴交角数值。
优选地，本发明的步骤S03中，如果差值不在容差范围内，将珩磨轮转动半个齿槽的角度，再次进行测量。
优选地，本发明的步骤S04中，将整个珩磨轮按齿数进行三等分，出现小数时取整数齿，并分别按照步骤S03的过程测量相应位置的中心距和轴交角，最终以三个测量中最小的啮合中心距以及相对应的轴交角作为对齿结果。
优选地，本发明的步骤S04中，得到对齿所需的啮合中心距与轴交角后，控制修整轮对珩磨轮进行一次精修，找出精确的啮合中心距与轴交角。
优选地，本发明的步骤S02中，通过机床径向进给不断的靠近修整环，当珩磨轮挤压到修整环表面，机床检测到设定的应变力时，此便测定出珩轮内孔径，通过内孔径可预先计算出珩磨轮的节圆半径。
有益效果：本发明所提供的一种内齿强力珩齿机自动对齿方法，具有如下有益效果：
1、本发明在机床的进给轴上设置应变传感器，通过应变传感器检测的应力来判断珩磨轮与修整轮的接触，进行对齿，应力的设定值，依据珩磨轮的材质进行设定，为对齿提供判断依据，准确度高，提升加工精度。
2、本发明先通过沿珩磨轮直径方向，等间隔选取啮合点，通过各个啮合点位置对应的珩磨轮螺旋角，进行相应的轴交角计算，进而通过各啮合点位置的啮合中心距和轴交角数值，拟合函数曲线，近似为线性关系，便于后续步骤找到精确的啮合中心距与轴交角，进行对齿。
3、本发明利用拟合的啮合中心距与轴交角的关系，使机床的转动轴作为进给轴的从动轴，随着进给轴的移动调整转动角度，同步进行调整，并通过应变传感器进行啮合位置的检测，节省对齿的时间，提升生产效率。
4、本发明将实际对齿过程得到的啮合中心距与通过内孔径计算的珩磨轮节圆半径进行比较，判断对齿位置是否在容差范围内，容差范围是指计算出珩磨轮节圆半径的上下波动范围，因为初始对齿角度并非一定切合，因此当数值超过容差范围时，需要将珩磨轮转动半个齿槽的角度，再次进行测量。
5、本发明将珩磨轮按齿数三等分，并分别测量相应位置的中心距和轴交角，最终以三个测量中最小的啮合中心距以及相对应的轴交角作为对齿结果，尽可能保证所有珩磨轮的轮齿都能得到修整。
6、本发明在得到对齿所需的啮合中心距与轴交角后，控制修整轮对珩磨轮进行一次精修，找出精确的啮合中心距与轴交角，通过精修去掉多余尺寸不一致的部分，使珩磨轮各部分尺寸统一，得到精确的珩磨轮螺旋角，便于对齿，进行工件的修磨。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍。
图1为本发明机床对齿结构图；
其中，1-机床、2-珩磨轮、3-修整轮。
具体实施方式
下面通过一较佳实施例的方式并结合附图来更清楚完整地说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
本发明公开了一种内齿强力珩齿机自动对齿方法，包括步骤：
S01、首先找出珩磨轮和修整轮的啮合中心距与轴交角的理论关系；
S02、在机床的进给轴上设置应变传感器，测定珩磨轮的内孔径，根据内孔径和珩磨轮的理论齿长计算出珩磨轮的节圆半径，再结合修整轮的节圆半径，计算出对应的啮合中心距；
S03、控制机床带动珩磨轮和修整轮进行对齿，测定出当前啮合当前中心距数值和轴交角数值；
S04、将整个珩磨轮按圆周方向进行等分，并分别测量相应等分位置的啮合中心距和轴交角，最终以测量数据中最小的啮合中心距以及相对应的轴交角作为对齿结果。
本发明的步骤S01中，通过修整轮的螺旋角计算修整轮的节圆半径，在珩磨轮可用直径范围内，沿同一直径方向，等间隔选取啮合点，计算每个啮合点位置对应的轴交角和啮合中心距数值，推算啮合中心距与轴交角之间的函数关系；可用直径范围是指珩磨轮可用于修磨的最大边界和最小边界所对应的直径。
由于修整轮的参数固定，首先计算修整轮与珩磨轮的啮合角α´：
invα´=invα+2*tgα（K1+K2）/(Zn3+Zn4)；
r1=0.5*Mn*Zn3*cosα/cosα´；
其中，修整轮模数：Mn；修整轮齿数：Zn3；珩磨轮齿数：Zn4；修整轮压力角：α；修整轮节圆半径：r1；修整轮变位系数：K1;珩磨轮变位系数：K2；啮合角：α´。
得到修整轮的节圆半径r1后，可以计算各啮合点位置珩磨轮与修整轮的啮合中心距，啮合中心距=珩磨轮节圆半径-修整轮节圆半径，得到若干组啮合中心距与轴交角，即可进行线性关系的拟合，在实际操作中，可以选取计算珩磨轮可用直径范围内，珩磨轮的节圆半径每增大0.5mm对应的珩磨轮螺旋角，通过修整轮的螺旋角与珩磨轮的螺旋角差值得到轴交角。
在本发明的步骤S02中，通过机床径向进给不断的靠近修整环，当珩磨轮挤压到修整环表面，机床检测到设定的应变力时，此便测定出珩轮内孔径，通过内孔径结合珩磨轮的理论齿长预先计算出珩磨轮的节圆半径。
本发明在步骤S03中依据步骤S01中推算的啮合中心距与轴交角之间的理论关系，建立机床的进给轴与转动轴之间的耦合关系，转动轴作为进给轴的从动轴，随着的进给轴的轴向移动同步进行转动；通过机床控制进给轴不断进给，使珩磨轮同修整轮啮合，当应变传感器的测定值达到预设值时，读取当前啮合中心距数值，将当前的啮合中心距数值与步骤S02中计算的数值进行比较，记录差值在容差范围内，对应的啮合中心距数值和轴交角数值。
如果差值不在容差范围内，将珩磨轮转动半个齿槽的角度，再次进行测量。
在步骤S04中，将珩磨轮按齿数进行三等分，出现小数时取整数齿，并分别按照步骤S03的过程测量相应位置的中心距和轴交角，最终以三个测量中最小的啮合中心距以及相对应的轴交角作为对齿结果，当等分位置处于轮齿位置时，选取轮齿任意一侧的齿槽作为对齿测量位置。
本发明在得到对齿所需的啮合中心距与轴交角后，控制修整轮按照得到的啮合中心距和轴交角对珩磨轮进行一次精修，找出精确的啮合中心距与轴交角。
如图1所示，按照图1中各轴方向，进行对齿流程描述：X轴方向为机床进给轴的移动方向，A轴方向为转轴转动方向，C1轴表示珩磨轮转动方向，C2轴表示修整轮转动方向，Z1轴为珩磨轮固定架轴向进给，Z2轴是修整工作台轴向进给，B轴是珩磨时的摆动方向。
在机床上，可以通过机床自身的坐标系，由X轴的坐标确定啮合中心距，由A轴的坐标确定轴交角，根据修整轮和珩磨轮的参数通过一系列的计算最终找出X轴和A轴的关系，通过软件编程的方式实现X轴进给过程中的A轴的跟随运动，此时再利用应变力检测的手段，找出修整轮和珩磨轮啮合到位时两者的数值，在此对齿结果的基础上对珩磨轮进行一次精修从而找出精确的啮合中心距和轴交角。
在明确了的轴交角和啮合中心距后，珩磨轮的C1轴和修整轮的C2轴按照齿数比例建立同步运动关系后同时高速旋转，然后轴向运动Z1轴同修整轮C2轴根据螺旋角度建立同步关系，Z1轴根据修整工艺参数进行左右震荡运动，此时珩磨轮进行径向进给X轴到目标中心距从而实现对珩磨轮的精修磨，得到准确的珩磨轮螺旋角，更加精确完成后续待加工工件的对齿。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种内齿强力珩齿机自动对齿方法，其特征在于：包括步骤：
S01、首先通过测量和计算，拟合珩磨轮和修整轮的啮合中心距与轴交角的函数关系；
S02、在机床的进给轴上设置应变传感器，测定珩磨轮的内孔径，根据内孔径和珩磨轮的理论齿长计算出珩磨轮的节圆半径，再结合修整轮的节圆半径，计算出对应的啮合中心距；
S03、控制机床带动珩磨轮和修整轮进行对齿，测定出当前啮合当前中心距数值和轴交角数值；
S04、将整个珩磨轮按圆周方向进行等分，并分别测量相应等分位置的啮合中心距和轴交角，最终以测量数据中最小的啮合中心距以及相对应的轴交角作为对齿结果。
2.根据权利要求1所述的一种内齿强力珩齿机自动对齿方法，其特征在于：在步骤S01中，通过修整轮的螺旋角计算修整轮的节圆半径，在珩磨轮可用直径范围内，沿同一直径方向，等间隔选取啮合点，计算每个啮合点位置对应的轴交角和啮合中心距数值，推算啮合中心距与轴交角之间的函数关系。
3.根据权利要求2所述的一种内齿强力珩齿机自动对齿方法，其特征在于：在步骤S01中，计算珩磨轮可用直径范围内，珩磨轮的节圆半径每增大0.5mm对应的珩磨轮螺旋角，通过修整轮的螺旋角与珩磨轮的螺旋角差值得到轴交角。
4.根据权利要求1所述的一种内齿强力珩齿机自动对齿方法，其特征在于：所述步骤S03中，利用步骤S01中推算的啮合中心距与轴交角之间的理论关系，建立机床的进给轴与转动轴之间的耦合关系，转动轴作为进给轴的从动轴，随着的进给轴的轴向移动同步进行转动；通过机床控制进给轴不断进给，使珩磨轮同修整轮啮合，当应变传感器的测定值达到预设值时，读取当前啮合中心距数值，将当前的啮合中心距数值与步骤S02中计算的数值进行比较，记录当差值在容差范围内时，对应的啮合中心距数值和轴交角数值。
5.根据权利要求4所述的一种内齿强力珩齿机自动对齿方法，其特征在于：在步骤S03中，如果差值不在容差范围内，将珩磨轮转动半个齿槽的角度，再次进行测量。
6.根据权利要求1所述的一种内齿强力珩齿机自动对齿方法，其特征在于：在步骤S04中，将整个珩磨轮按齿数进行三等分，出现小数时取整数齿，并分别按照步骤S03的过程测量相应位置的中心距和轴交角，最终以三个测量中最小的啮合中心距以及相对应的轴交角作为对齿结果。
7.根据权利要求6所述的一种内齿强力珩齿机自动对齿方法，其特征在于：在步骤S04中，得到对齿所需的啮合中心距与轴交角后，控制修整轮对珩磨轮进行一次精修，得到精确的珩磨轮螺旋角，找出精确的啮合中心距与轴交角，进行待珩磨工件与珩磨轮的对齿。
8.根据权利要求1所述的一种内齿强力珩齿机自动对齿方法，其特征在于：所述步骤S02中，通过机床径向进给不断的靠近修整环，当珩磨轮挤压到修整环表面，机床检测到设定的应变力时，此便测定出珩轮内孔径，通过内孔径可预先计算出珩磨轮的节圆半径。
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