大型數(shù)控滾齒機加工誤差及補償探究

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1、大型數(shù)控滾齒機加工誤差及補償探究　　摘要：大型數(shù)控滾齒機主要針對大型的齒輪結(jié)構(gòu)進行工程加工，使用領(lǐng)域?qū)X輪結(jié)構(gòu)要求尺寸大、精度高、質(zhì)量高，但是有存在很大的加工風險，高質(zhì)量、高精度要求對數(shù)控滾齒機的加工誤差和補償也提出了高要求。又由于大型數(shù)控滾齒機自身結(jié)構(gòu)大、機械復(fù)雜、加工零件種類數(shù)量多、系統(tǒng)配置程序繁瑣等問題使得大型數(shù)控滾齒機很難保證加工的精度，這種矛盾對提高大型數(shù)控滾齒機的加工精度和降低加工誤差有著高要求、高需求和實際意義。本文通過對大型數(shù)控滾齒機加工概述，介紹了加工精度的影響因素，并提出科學(xué)可靠的誤差補償技術(shù)，以提高、改善、保證機床的加工精度。　　關(guān)鍵詞：新型數(shù)控滾齒機；加工誤差；

2、加工補償　　DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.10.005　　我國大型數(shù)控滾齒機主要的應(yīng)用領(lǐng)域有航空航天、船舶車輛、風力發(fā)電等工程機械重要領(lǐng)域的?X輪加工。大型數(shù)控滾齒機應(yīng)用領(lǐng)域針對大尺寸齒輪進行結(jié)構(gòu)加工，其精度要求很高，為了保證加工齒輪的質(zhì)量符合工程應(yīng)用標準，因此，需要對大型數(shù)控滾齒機的加工誤差進行深入研究并加以改進補償，重視細節(jié)，借鑒國外，讓我國的大型數(shù)控滾齒機能夠加工出高質(zhì)量、高精度、低誤差的齒輪零件，為經(jīng)濟建設(shè)和科技進步提供技術(shù)保證?！　?大型數(shù)控滾齒機加工概述　　齒輪是輪緣上有齒且能連續(xù)嚙合傳遞運動和動力的機械元件，它是制造裝備業(yè)及各種機械

3、傳動系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)零部件，在制造工程中應(yīng)用范圍及其廣泛。齒輪的優(yōu)勢明顯，傳動平穩(wěn)、傳動比精確、恒定功率輸出、載荷承受能力強、傳動效率高、耐磨耐受性強、使用時間長、工作可靠、噪音相對較小等，齒輪廣泛存在于各個領(lǐng)域的制造使用，因此對齒輪加工工藝的要求很高，避免出現(xiàn)工程問題。齒輪的加工方法主要有切削法，如滾齒、插齒、剃齒、磨齒及銑齒等；按齒廓形成原理可分為成形法和展成法兩大類。成形法是用刃部形狀與被切齒輪槽形狀相同的成形刀具來加工齒輪；展成法加工時切削刀具與工件作相對展成運動，刀具和工件的瞬心線相互作純滾動，兩者之間保持確定的速比關(guān)系，所獲得加工表面就是刀刃在這種運動中的包絡(luò)面。這兩種方法各

4、有優(yōu)點，也各受限制。　　目前針對大型高精度的齒輪加工使用的是展成法，該方法效率高、精度高、應(yīng)用廣，加工設(shè)備就是數(shù)控滾齒機。滾齒機滾削加工齒輪、蝸輪蝸桿時，滾齒機滾刀與工件是根據(jù)交錯軸斜齒輪嚙合原理進行加工，滾齒精度可達6到8級甚至更高。然而，當前我國的大型數(shù)控滾齒機加工中還存在一些問題，誤差較大且難以穩(wěn)定，不可確定因素較多，在大型數(shù)控滾齒機的發(fā)展道路上還有很長的路要走。　　2大型數(shù)控滾齒機加工精度影響因素　　2.1滾削力對加工精度的影響　　滾齒切削力是齒輪加工的基本物理參數(shù)，在大型數(shù)控滾齒機使用過程中，大型滾齒機主軸功率很大，切削力很容易導(dǎo)致整個系統(tǒng)不穩(wěn)定，甚至產(chǎn)生變形失穩(wěn)。滾刀和工件

5、的中心距由于主軸不可避免的變形發(fā)生位移，很大程度上影響了加工精度。在滾齒過程中，切屑力不斷變化使得滾刀各齒的受力不同不停變化，而切削力受到了很多因素的影響，包括切削工藝、齒輪材料、熱處理加工技術(shù)、滾刀與齒坯參數(shù)、冷卻潤滑程度等。由于這些不確定因素的存在，就會使得齒輪機的加工主軸彎曲變形難以確定，需要通過數(shù)學(xué)建模，全面考慮各種可能存在的誤差問題進行補償?？梢蕴岣邼L刀轉(zhuǎn)速、小滾切深度分刀次切削等降低切屑力，降低滾齒機主軸的變形，降低加工誤差?！　?.2熱變形對加工精度的影響　　齒輪加工過程是一個金屬的切削過程，又由于是大型的滾齒機，加工過程的發(fā)熱量可想而知，在加工的過程中，機床成為熱源作為

6、主要的發(fā)熱件，同時還會存在立柱的熱變形，這些都會使得主軸的中心距發(fā)生相對位移，影響了齒輪的加工精度。加工過程電機發(fā)熱難以避免，切削摩擦也會生熱而且是大量的熱量，同時環(huán)境和加工工藝也會起到一定程度的影響?！　?大型數(shù)控滾齒機加工誤差補償技術(shù)　　很多情況下，大型數(shù)控滾齒機在高速度、高負荷、高功率運行時，想要降低加工誤差是非常困難的一件事，金屬加工切削力很大，整個機械振動很強，主軸中心距位置幾乎不可能保證，這就需要進行一定的合理加工誤差補償，這也是降低加工誤差的一個重要舉措。大型數(shù)控滾齒機加工誤差的補償方法主要分為硬件結(jié)構(gòu)補償和軟件控制補償兩類。硬件結(jié)構(gòu)補償是在使用各種誤差檢測手段和技術(shù)進行

7、誤差評定，直接或間接的測量出加工誤差，并通過建立起的數(shù)學(xué)模型進行誤差補償計算，以盡可能的消除誤差?？梢允褂靡环N滾齒機誤差差動螺旋補償裝置，包括絲杠螺母傳動系統(tǒng)、蝸輪蝸桿補償系統(tǒng)、套筒、支撐軸承及墊圈等部件。軟件控制補償就是研發(fā)出科學(xué)高效的加工自動編程系統(tǒng)，使用各種傳感器采集加工過程中的數(shù)據(jù)，并反饋給數(shù)據(jù)處理核心，進行實時的檢測和控制，使用負反饋系統(tǒng)，讓加工的輸出得到時刻的修正，更加準確。需要注意的是，軟硬件誤差補償都需要以系統(tǒng)模型為基礎(chǔ)，在此基