基于三坐标测量机的螺旋锥齿轮加工参数反调修正 (2010年)

研究了基于三坐标测量机的螺旋锥齿轮加工参数反调修正技术与方法．根据啮合原理建立了螺旋锥齿轮理想齿面方程；进行测量网格划分规划，提出真实齿面在法线方向上的偏差计算方法；采用序列二次规划法求得机床调整参数变化量与齿面法向误差的最优解．在通用型三坐标测量机上进行螺旋锥齿轮实际齿面测量，并计算加工参数反调修正量．结果表明，基于三坐标测量机的螺旋锥齿轮加工参数反调修正技术与方法正确可行． ### 基于三坐标测量机的螺旋锥齿轮加工参数反调修正 #### 概述 本文探讨了一种创新的技术方案——基于三坐标测量机（Coordinate Measuring Machine, CMM）的螺旋锥齿轮加工参数反调修正技术。螺旋锥齿轮因其特殊的结构特性，在汽车、航空等领域扮演着重要的角色。然而，其复杂的齿面形状和高精度要求使得精确测量成为一个挑战。传统的测量技术和方法往往依赖于操作者的经验，缺乏系统性和准确性。因此，开发一种能够精确测量螺旋锥齿轮并提供加工参数修正的技术具有重要的理论和实践意义。 #### 齿面方程的建立与测量网格划分 ##### 齿面方程的推导 文章首先介绍了齿面方程的建立过程。以格里森NO.116镜齿机HGM加工方法为例，通过对切齿过程中机床与被切齿轮的相对运动分析，建立了齿面方程。这一过程涉及到多个机床调整参数，如摇台角、总刀倾角、垂直轮位等。通过这些参数的变化，可以形成不同形状的齿面。齿面方程是后续测量和修正的基础。 ##### 测量网格的划分 为了精确测量齿面形状，需要合理划分测量网格。测量网格的划分不仅可以提高测量效率，还能确保覆盖整个齿面的关键区域。文章中提到了一种基于MATLAB软件编写的测量程序，用于规划测量网格。通过这种方式，可以获得齿面上一系列离散点的数据，进而计算出每个点的位置偏差。 #### 加工参数反调修正技术 在确定了齿面的理想形状后，接下来的任务是如何通过调整机床参数来达到这个理想状态。文章采用了序列二次规划法（Sequential Quadratic Programming, SQP）来解决这个问题。具体来说，SQP方法可以通过迭代优化来找到一组机床调整参数，使得齿面法向误差最小化。这种方法的优点在于它能够处理非线性问题，并且对于多变量问题同样有效。 #### 实验验证 为了验证所提出的加工参数反调修正技术的有效性，研究人员使用了海克斯康GLOBAL STATUS 575型三坐标测量机进行了实验测试。通过对比修正前后齿轮齿面的形状偏差，结果显示该技术能够显著提高螺旋锥齿轮的制造精度。这种基于CMM的测量方法不仅成本较低，而且具有良好的通用性，适用于多种类型的零部件测量。 #### 结论 基于三坐标测量机的螺旋锥齿轮加工参数反调修正技术为螺旋锥齿轮的精密制造提供了一种新的解决方案。通过对齿面方程的建立、测量网格的划分以及加工参数的优化调整，可以有效地提高齿轮的加工精度。这种方法不仅克服了传统测量技术的局限性，还具有较强的实用性和经济性，对于提升我国在高端制造领域的技术水平具有重要意义。 此外，该技术的应用还可以扩展到其他类型的复杂零件测量和加工参数调整领域，为我国制造业转型升级提供了强有力的技术支持。未来的研究可以进一步探索更多种类的齿轮以及更高级别的优化算法，以满足更高精度的要求。