【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于精密齒輪加工領域，涉及到在線測量系統、實際齒廓曲線的擬合方法、砂輪理論廓形的建立方法、以及砂輪起始下刀點的精確計算方法。具體涉及一種基于在線測量系統的降低磨齒加工過程的空行程方法。
技術介紹
1、在成型磨齒加工過程開始前，為了保證開始磨削時砂輪不與齒輪發生碰撞或者避免砂輪進給量過大，通常會在砂輪與齒輪之間留有一定的安全距離。砂輪與工件磨削接觸前，砂輪的進給運動也被稱之為空行程，空行程所消耗的時間約占總加工時長的10％-20％，大大降低了磨齒加工效率。
2、國內目前針對在磨削消空程方面主要是根據傳感器實時判斷砂輪與工件是否發生接觸來控制機床的進給速度。但是這種方案對傳感器的靈敏度要求非常高，而且容易發生刀具碰撞、砂輪與工件的接觸誤判等問題。
技術實現思路
1、本專利技術目的在于提供一種降低成型磨齒加工過程中砂輪切入齒槽所產生的空行程方法。包括本方法所用的機電裝置以及本方法的實現步驟。機電裝置由機床的床身(2)、機床的x軸(1)、機床的y軸(5)、機床的z軸(3)、機床的轉臺c軸(9)、砂輪主軸(6)、砂輪(7)、高精密測頭(4)以及機床的電氣裝置和數控系統所組成。本方法的實現步驟主要包含三個主要內容：利用測頭測量待加工齒輪齒槽坐標點；齒槽坐標轉換；計算砂輪與齒槽的最短距離并確定砂輪的起始下刀點。
2、本專利技術的技術方案是：
3、1.本專利技術的一種基于在線測量系統的切入式磨齒消空程裝置，包括機床的床身(2)、機床的x軸(1)、機床的
4、2.本專利技術的一種降低磨齒加工空行程方法：
5、a.首先利用測頭測量待加工齒輪齒廓曲線上的坐標點(xmn,cmn-1)和(xmn,cmn-2),其中m代表測量的第m個齒槽，n代表的是某個齒槽內的第n個點，1代表的是該點位于齒槽左側，2代表的是該點位于齒槽的右側。具體操作如下：
6、a1.將待加工齒輪(8)安裝在機床轉臺(9)上，調整齒輪(8)的位置直到齒輪的回轉中心與轉臺的回轉中心在同一條軸線上。
7、a2.調節機床y軸(5)直到測頭與轉臺的回轉中心的連線始終與機床x軸(1)平行。
8、a3.調節機床轉臺c軸(9)的轉角，直到測頭在沿機床x軸方向進給時能夠進入齒槽中心線附近。
9、a4.將測頭沿機床x軸方向進給到齒輪的齒頂圓上，分別順時針、逆時針旋轉轉臺c軸直到測頭的與齒廓接觸，以齒輪的回轉中心為坐標原點，記錄這對齒廓點的坐標(x11，c11-1)和(x11，c11-2)。
10、a5.將測頭沿x軸方向進給一小段距離后分別順時針、逆時針旋轉轉臺c軸直到測頭的與齒廓接觸，記錄這對齒廓點的坐標(x12，c12-1)和(x12，c12-2)。
11、a6.重復步驟a5，測量并得到單個齒的齒廓點坐標(x1n，c1n-1)和(x1n，c1n-2)。
12、a7.重復上述步驟，測量需要的其他齒的齒廓點坐標(xmn，cmn-1)和(xmn，cmn-2)。
13、b.將所有齒形坐標點(xmn，cmn-1)和(xmn，cmn-2)轉化到以齒槽中心處的頂點為原點的直角坐標系中；并且機床的x軸(2)為該直角坐標系的y軸，具體操作如下：
14、b1.對中：首先取第一個齒槽的所有坐標(x1n，c1n-1)和(x1n，c1n-2)，根據cmid＝∑(c1n-1+c1n-2)/(2·n)計算出該齒槽的c軸對中值cmid。根據c′1n-1＝c1n-1-cmid，c′1n-2＝c1n-2-cmid分別得到對中后的左右兩側c軸坐標c′1n-1和c′1n-2。其余齒槽的坐標點按照c′mn-1＝cmn-1-cmid，c′mn-2＝cmn-2-cmid得到對中后的左右兩側c軸坐標c′mn-1和c′mn-2。
15、b2.修正坐標：修正坐標的目的是使測量的所有齒槽中心線重合。具體做法是找到一個正整數n，使得c′mn-1和c′mn-2滿足和即為修正后c軸的坐標。
16、b3.根據如下公式將極坐標點(x，c)，轉化為直角坐標點(x，y)。其中c軸坐標為上述修正后的坐標和
17、x＝x·sinc
18、y＝x·cosc-rf
19、c.測頭半徑補償，具體做法如下：
20、c1.將齒槽坐標數據導入數據插值算法中，得到測頭半徑補償前齒形的擬合曲線。插值算法可以是多項式插值可以是樣條樣條插值等插值方法。
21、c2.根據擬合曲線計算出法線方程
22、c3.將每個齒槽坐標點沿該點的法線方向偏移一個測頭半徑距離，得到齒槽的實際廓形。
23、d.計算砂輪的起始下刀點，具體做法如下
24、d1.根據如下參數方程求出單個齒槽點m(x′，y′)坐標并建立砂輪的理論廓形。其中基圓半徑rj，齒根圓半徑為rf，基圓齒槽角為α。m為齒槽漸開線上任意一點，om的矢量半徑為r，θ為漸開線的展角。
25、
26、d2.求出砂輪的理論廓形與齒廓擬合曲線最短距離d。以齒槽兩側齒頂圓上的橫坐標為區間，求出砂輪廓形的縱坐標y′與擬合的齒槽廓形點的縱坐標y的最小值，d＝min(y′(x)-y(x))。
27、d3.根據砂輪與齒輪工件最短距離確定砂輪的起始下刀點。
28、本專利技術的有益效果是：
29、本專利技術方法能夠有效的減少徑向空行程。
30、本專利技術方法在使用過程中不需要人為干預，機床的測量、計算、加工等過程均可通過g代碼編程實現，能大幅節省磨齒加工前的準備時間。
31、本專利技術的一種降低磨齒加工空行程方法不僅僅適用于磨齒機床，還適用于銑齒等大型齒輪加工機床。
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1.一種基于在線測量系統的切入式磨齒消空程裝置，其特征是包括機床的床身(2)、機床的X軸(1)、機床的Y軸(5)、機床的Z軸(3)、機床的轉臺(9)、砂輪主軸(6)、砂輪(7)以及位于砂輪主軸附近的高精密測頭(4)還包括機床的電氣裝置和數控系統。待加工的齒輪(8)位于機床轉臺C軸(9)上隨轉臺共同旋轉。在線測量系統的高精密測頭(4)固定在機床床身(2)上，機床的各主軸以及轉臺由機床電氣裝置和數控系統進行驅動以及控制。
2.一種基于在線測量系統的切入式磨齒消空程方法，其特征是：
【技術特征摘要】
1.一種基于在線測量系統的切入式磨齒消空程裝置，其特征是包括機床的床身(2)、機床的x軸(1)、機床的y軸(5)、機床的z軸(3)、機床的轉臺(9)、砂輪主軸(6)、砂輪(7)以及位于砂輪主軸附近的高精密測頭(4)還包括機床的電氣裝置和數控系統。...
【專利技術屬性】
技術研發人員：謝隴隴，董文，
申請(專利權)人：南京工大數控科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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