数控成形磨齿金刚滚轮非线性磨损补偿系统及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103286686A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103286686103286686A(43)申请公布日2013.09.11(21)申请号201310222599.9(22)申请日2013.06.04(71)申请人南京工业大学地址210009江苏省南京市新模范马路5号申请人南京工大数控科技有限公司(72)发明人黄筱调张虎方成刚洪荣晶(74)专利代理机构南京天华专利代理有限责任公司32218代理人徐冬涛蒋真(51)Int.Cl.B24B53/00(2006.01)权权利要求书2页利要求书2页说明书7页说明书7页附图5页附图5页(54)发明名称数控成形磨齿金刚滚轮非线性磨损补偿系统及方法(57)摘要一种数控成形磨齿金刚滚轮非线性磨损补偿系统，包括a）测头系统，b）数控系统，c）齿廓误差测量模块，d）金刚滚轮非线性磨损识别模块，e）金刚滚轮非线性磨损补偿模块。一种数控成形磨齿金刚滚轮非线性磨损补偿方法，a）包括测量和计算齿廓误差的步骤；b）包括识别金刚滚轮磨损相位和磨损量的步骤；c）包括修整砂轮时实现金刚滚轮非线性磨损补偿的步骤。本发明为数控成形磨齿金刚滚轮非线性磨损的测量、识别和补偿，提供实现系统及方法，易于与数控成形磨齿机的操作系统集成，自动化程度高。本发明首次实现金刚滚轮的非线性磨损补偿，可以有效延长金刚滚轮的使用寿命，节约资源，有潜在的经济价值。CN103286686ACN103286ACN103286686A权利要求书1/2页1.一种数控成形磨齿金刚滚轮非线性磨损补偿系统，其特征是包括：测头系统，测头与工件表面触碰时发出触发信号给数控系统；数控系统，控制机床运动并记录测量值；齿廓误差测量模块，生成齿廓测量轨迹和齿廓测量结果的数据处理；金刚滚轮非线性磨损识别模块，依据齿廓误差反求金刚滚轮的磨损相位和磨损量并建立磨损函数；金刚滚轮非线性磨损补偿模块，根据砂轮的廓形和金刚滚轮的磨损函数生成砂轮修整轨迹；所述测头系统的触发信号输出端连接数控系统的触发信号输入端，齿廓误差测量模块的测量轨迹输出端连接数控系统的测量轨迹输入端，数控系统的测量值输出端连接齿廓误差测量模块的输入端，金刚滚轮非线性磨损补偿模块的金刚滚轮运动轨迹输出端连接数控系统，数控系统的砂轮廓形及法向矢量输出端连接金刚滚轮非线性磨损补偿模块；齿廓误差测量模块通过金刚滚轮非线性磨损识别模块与金刚滚轮非线性磨损补偿模块连接。2.一种数控成形磨齿金刚滚轮非线性磨损补偿方法，其特征是：a）包括测量和计算齿廓误差的步骤；b）包括识别金刚滚轮磨损相位和磨损量并建立磨损函数的步骤；c)包括修整砂轮时实现金刚滚轮非线性磨损补偿的步骤。3.根据权利要求2所述的数控成形磨齿金刚滚轮非线性磨损补偿方法，其特征是所述测量和计算齿廓误差的步骤包括以下步骤：a1：调整测头的红宝石圆球沿Y方向的位置，使X轴运动时，红宝石圆球圆心的运动轨迹过转台C轴的回转中心；a2：移动X轴，使红宝石圆球的圆心距离转台的距离略大于渐开线起始圆半径，然后转动C轴使红宝石圆球与齿面触碰；红宝石圆球与左齿面触碰时，测头系统会发出一个触碰信号给数控系统，数控系统记录下当前的坐标值（X1，Cl1），这就是齿廓第一测量触碰点的测量值；计算此时测球中心和转台中心连线与基圆渐开线起始点和转台中心连线的理论夹角：Ct1=tan(arccos(rb/X1))-arccos(rb/X1)，其中rb为基圆半径。以第一测量触碰点为基准点，设定该点误差为0，即第一测量触碰点的齿廓误差为el1=0；a3：X轴后退一个距离ΔX，红宝石圆球远离转台中心，然后转动C轴使红宝石圆球再与同一个齿面触碰，获得第二测量触碰点测量值（X2，Cl2），其中X2=X1+ΔX；计算此时测球中心和转台中心连线与基圆渐开线起始点和转台中心连线的理论夹角：Ct2＝tan(arccos(rb/X2))-arccos(rb/X2)；计算第二测量触碰点的齿廓误差为：el2＝-(Ct2-Ct1-(Cl2-Cl1))*π/180*rb；a4：重复步骤a3直到红宝石测球中心距离转台中心的距离略小于渐开线终止圆半径，得到一系列的测量值（Xi，Cli）和计算值：第i测量触碰点与转台中心连线理论夹角值：Cti＝tan(arccos(rb/Xi))-arccos(rb/Xi)，第i测量触碰点的齿廓误差值：eli＝-(Cli-Cl1-(Cti-Ct1))*π/180*rb,i＝1,2,...,n；a5：移动X轴至X1，然后重复a2至a4的步骤，得到右齿面的一系列测量点（Xi，Cri）和计算值：2CN103286686A权利要求书2/2页eri＝-(Cr1-Cri-(Cti-Ct1))*π/180*rb,i＝1,2,..