对盘类齿轮成形磨齿自适应加工的几点思考

魏玉星

摘要：本文主要分析了盘类齿轮成形磨齿自适应加工，重点介绍了盘类齿轮成形磨齿加工过程中存在的问题以及自适应加工的具体办法。在盘类齿轮制造加工过程中，精准度问题一直都存在，自适应加工可以降低齿轮装夹之后形成的数据误差，提高盘类齿轮加工制造的质量和效率。

关键词：盘类齿轮;成形磨齿;自适应加工;有效办法

1 盘类齿轮成形磨齿加工过程中存在的问题分析

机械加工工厂在对盘类齿轮进行精细加工的过程中，需要选择某个确定位置作为定位的基准，一般情况下不会选择齿轮中心孔的位置，因为难度非常大。大多数加工人员会选择利用齿轮的台阶面外圆和大端面来完成盘类齿轮加工制造过程中的定位工作。但是在对齿轮进行装配时则需要选择中心孔来完成定位，在这种情况下，台阶面外圆和中心孔的中心轴线与大端面的中心轴线往往不在同一条直线上，这时定位数据就会出现误差，那么齿轮加工制造的准确性就无法得到保证。

随着科技的发展和进步，磨齿机在盘类齿轮加工制造中的应用使得找齿和在位检测工作能够自动进行，但是齿轮装夹之后的中心孔轴线中心偏离问题依旧存在，盘类齿轮成形磨齿自适应加工工作也依旧不能顺利完成。为了能够进一步促进盘类齿轮加工制造的质量和效率，大量研究人员针对齿轮加工过程中的误差问题进行了实验和研究，研究的主要内容集中在盘类齿轮加工过程中各个位置的受力情况、装夹误差、受热变形以及误差补偿等，很少有人对齿轮定位误差造成的加工精准性问题进行研究。通过查找相关文献，发现有相关的研究人员通过研究建立出了以电力电流为基础的切削负荷变化与电流关系的模型，这个模型的建立可以帮助加工人员高效完成切削负荷的间接测量，并且给出了对盘类齿轮进行自适应控制的有效办法，这样虽然可以进一步加强盘类齿轮加工制造过程中对各项数据的预测和控制，但是仍旧没有解决齿轮加工制造精准度较低的问题。随着技术的进一步强化，有关自适应加工的一项关键技术被提出，该技术可以有效提高盘类齿轮加工制造过程的稳定性，但是并没有解决装夹过程中的数据误差问题。除此之外，还有人研发出一种盘类齿轮制造辅助系统，该系统综合了数控编程技术、在线测量技术以及实时控制技术，使用该系统可以有效提高齿轮在轮廓测量的准确性，但是遗憾的是，将内孔作为基准的测量过程并不能使用该系统。也就是说，到目前为止，盘类齿轮制造加工过程中针对中心孔轴线的自适应加工问题尚没有得到一个研究定论。

2 盘类齿轮成形磨齿自适应加工的原理及办法

2.1 盘类齿轮自适应加工的理论原理

在进行盘类齿轮自适应加工的过程中，首先要将齿轮放置到工作台上，然后再利用专用的测量工具对齿轮以及工作台的数据进行测量，在这个过程中要注意测量误差不得超过允许的范围。测量完成之后将齿轮夹紧，然后确定齿轮每一个截面中心孔所构成的轴线的具体位置。接着将这个轴线作为z轴建立空间直角坐标系，然后利用坐标系建立齿轮中心孔轴线坐标与工作台之间的关系公式，这样就可以利用该公式对数控程序进行一定的修改。完成数据的计算和数据代码的修改之后，就可以在数控系统中进行集成，这样就大致完成了盘类齿轮成形磨齿自适应加工过程。自适应加工的大致操作流程如图1所示。

2.2 盘类齿轮自适应加工的具体办法

在正式的盘类齿轮自适应加工开始之前，相关工作人员必须要完成数据准备工作，在这个过程中，首先要建立科学合理的坐标系，这个坐标系以工作台的两个任意垂直方向分别作为X轴和Y轴，旋转轴线为z轴。通过坐标系可以得到齿轮不同位置的精确位置，同时，工作人员还要通过不同点的位置计算得到齿轮下端面切线的方程。在数据准备的过程中，工作人员要确保各项数据的准确性，计算也不能出现任何错误。数据准备完成之后，就要对盘类齿轮上一些关键位置的数据进行采集，比如中心孔的半径、内孔孔壁到中心轴线的距离等。接着就是自适应加工过程中的中心环节，即建立齿轮轴线坐标系，也就是上文中提到的以中心孔轴线为z轴的空间直角坐标系，在坐标系中，工作人员要对中心孔每一个截面的圆心位置进行计算。在计算过程中，采用极坐标计算可以简化计算过程，因此可以利用最小二乘法来拟合圆面极坐标，之后再进行相关计算。有了上述操作之后，可以得到两个坐标系，此时就需要推导出这两个坐标系之间的关系式，并以此为基础对盘类齿轮砂轮的角度进行调整。具体来讲，前面通过计算已经得出了齿轮下端面的切线方程，通过方程可以明确齿槽的切削路径，为了使砂轮的中心位于盘类齿轮中心孔轴线所在的直线上，要对其摆角和转角进行适当地调整。最后根据计算和测量所得数据进行集成数控即可。盘类齿轮自适应加工的具体办法如图2所示。

3 小结

本文提出的针对盘类齿轮制造的自适应加工办法，可以解决中心孔轴线存在误差的问题，提高盘类齿轮加工制造的精准度，且通过大量实验之后发现是可行的，因此可以在盘类齿轮加工制造中进行推广和使用。

参考文献：

[1] 朱月，鄢萍，李先广.盘类齿轮成形磨齿自适应加工研究[J].中国机械工程，2018（09）.

[2] 朱霖，曹镇游，陆爱平.齿轮轴磨齿抱筒设计与工艺研究[J].锻压装备与制造技術，2018（01）.

（作者单位：南京高速齿轮制造有限公司）