专利名称：滚齿机加工大周期误差的开环数控误差补偿装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及滚齿机中的误差补偿装置，具体涉及一种可降低滚齿机在滚齿过程中所产生加工大周期误差的开环数控补偿装置。
随着机械工业对齿轮，蜗轮传动精度要求越来越高，对滚齿机加工的周节累计误差精度提出了更高的要求；另外，在采用“滚-剃-珩”工艺流程成批生产齿轮时，由于在剃齿和珩齿加工中会将一部分齿轮的几何偏心误差转化为运动偏心误差，故也要求滚齿加工具有较高的周节累积误差精度，以免在剃、珩工序后公法线误差超差。
分析滚齿机加工过程可以发现，引起工件周节累积误差的原因除工件安装因素以外，另二个主要原因一是滚齿机分度传动链的传动误差，二是滚齿机工作台轴线漂移。另据参考文献介绍，工件周节累积误差的2/3是由滚齿机的分度蜗杆蜗轮副(特别是蜗轮的制造及安装误差)造成的。为减小误差，目前有各种各样的滚齿机补偿装置，来补偿滚齿机分度蜗杆蜗轮传动副的传动误差，以达到提高加工精度的目的。现有滚齿机补偿装置有如下几种型式蜗杆窜动式；行星齿轮式；凸轮摆杆式和以控制论观点设计的消除传动误差的机械反馈装置等。以上几种装置均是采用测量分度蜗杆蜗轮传动副的传动误差来设计修正凸轮，并改装机床来形成分度蜗杆的附加转动或附加轴向窜动，从而造成分度蜗轮的附加转动来达到补偿传动误差的目的，且均存在机床改装复杂，需精确锉削修正凸轮，安装检修麻烦等困难，有些装置还存在着加工不同齿数的直齿轮需锉削不同升程凸轮的缺点，而且所有的现有滚齿机补偿装置由于存在测量方法问题，不可能对滚齿机工作台轴线漂移进行测量，从而对由此产生的齿轮周节误差进行补偿。
本实用新型的目的是提供一种滚齿机加工大周期误差的开环数控误差补偿装置，可克服现有技术的上述缺点，本装置具有结构简单，成本低，安装使用方便，误差补偿效果明显等优点。
本实用新型的目的是这样实现的构造一种滚齿机加工大周期误差的开环数控误差补偿装置，包括工控机及补偿控制程序，其特征在于，还包括与所述工控机的信号输入端相连接的误差补偿传感信号输入控制装置，与所述工控机的信号输出端相连接的误差补偿传动装置，所述误差补偿传感信号输入控制装置的传感端与滚齿机的分度蜗杆、蜗轮相连接，所述误差补偿传动装置的输出端与滚齿机的差动蜗杆轴相连接。
在上述本实用新型提供的滚齿机加工大周期误差的开环数控误差补偿装置中，所述误差补偿传感信号输入控制装置包括与工控机输入端相连接的零位电路、发讯电路、零位传感器和发讯传感器，所述发讯传感器的传感端设置在滚齿机分度装置中的分度蜗杆上，其输出接口与所述发讯电路相连接，发讯电路的输出接口与零位电路的信号输入接口相连接，所述零位传感器的传感端设置在滚齿机分度装置的分度蜗轮上，其输出接口与发讯电路相连接，发讯电路的输出接口与零位电路的导通控制接口相连接。
在上述本实用新型提供的滚齿机加工大周期误差的开环数控误差补偿装置中，所述误差补偿传动装置包括控制电路、步进电机、驱动电源和降速齿轮副，所述控制电路的输入接口与工控机的输出接口相连接，控制电路的输出接口与步进电机驱动电源的输入接口相连接，所述驱动电源的输出接口与步进电机的输入接口相连接，所述步进电机的传动轴与齿轮副中的小齿轮轴相连接，齿轮副中的大齿轮轴与滚齿机的差动蜗杆轴相连接。
在上述本实用新型提供的滚齿机加工大周期误差的开环数控误差补偿装置中，所述齿轮副中的大齿轮是一种消间隙齿轮。
由本实用新型提供的滚齿机加工大周期误差的开环数控误差补偿装置，可在齿轮的加工过程中，根据齿轮周节误差出现的规律，由工控机输出相应的误差补偿值信号，驱动与滚齿机差动蜗杆轴相连接的误差补偿传动装置，对齿轮加工过程中出现的大周期误差进行有效补偿，从而减小了齿轮在滚齿工序中的加工的周节累积误差，并能有效补偿由于滚齿机的工作台轴线漂移引起的类似几何偏心性质的周节累积误差，为后续工序的加工质量打下良好的基础，提高了齿轮的精度，本装置安装简单，效果明显，易调整，操作方便，可靠性高，有较高的推广价值。
以下结合附图，用实施例进一步说明本实用新型，附图中
图1为本实用新型滚齿机加工大周期误差的开环数控误差补偿装置的组成结构原理示意图；图2为
图1中发讯电路原理示意图；图3为
图1中零位控制电路原理示意图；图4和图5为本装置中消间隙齿轮的主视图和A-A剖视图。
如
图1所示，本装置包括工控机1、发讯电路2、8、发讯传感器9、零位电路3、零位传感器10、控制电路4、步进电机5、驱动电源6和一对降速比i＝4的齿轮副7；在工控机1的输入端连接有零位电路3，发讯传感器9的传感端设置在滚齿机11分度装置的分度蜗杆上，其输出接口与发讯电路2相连接，发讯电路2的输出接口与零位电路3的信号输入接口相连接，所述零位传感器10的传感端设置在滚齿机分度装置的分度蜗轮上，其输出接口与发讯电路8相连接，发讯电路8的输出接口与零位电路的导通控制接口相连接；所述控制电路4的输入接口与工控机1的输出接口相连接，控制电路4的输出接口与驱动电源6的输入接口相连接，驱动电源6的输出接口与步进电机5的输入接口相连接，步进电机5的传动轴与齿轮副7中的小齿轮轴相连接，齿轮副7中的大齿轮轴与滚齿机的差动蜗杆轴d2相连接，在本装置中，采用光电传感器来发出检测信号。
在使用本装置时，先在滚齿机分度蜗轮蜗杆的传动误差补偿曲线中，选定一点作为补偿起始点，再将其对应的工作台位置标定为零点，在这个零点位置处设置零位传感器10和零位电路3，作为误差补偿的基准，从滚齿机差动挂轮箱中取下差动挂轮架，在原安装差动挂轮架的位置安装重新设计的托架，在托架上装上步进电机5，步进电机5的传动轴与滚齿机差动系中的d2轴(滚齿机差动系差动蜗杆输入轴)通过一对降速比i＝3-6(通常选择降速比为4)的齿轮副7相连接，齿轮副7的主要作用是起系统连接作用，同时也可降低步进电机5的脉冲当量，为消除齿轮副在正反转过程中的传动间隙，需将齿轮副7中的大齿轮设置成消间隙齿轮如图4、图5所示。
本装置的误差补偿工作原理首先精确检测并拟合出滚齿机分蜗轮蜗杆传动误差曲线，然后将相应的补偿曲线按分度蜗轮转角离散化，并存入工控机1的EPPROM中；在加工直齿时，根据加工齿数按加工斜齿配置分齿挂轮及选择差动离合器，根据加工中分度蜗轮的不同转角，用工控机1查找出相应转角的补偿脉冲值，并输出信号给控制电路4，由驱动电源6驱动步进电机5高速正反转，将相应误差修正量经齿轮副7，输入到d2轴上，此补偿运动经滚齿机差动蜗轮蜗杆副传递，在滚齿机运动合成机构中与主运动合成，经分齿挂轮a、b、c、d、e、f和一对锥齿轮，共同驱动分度蜗杆，这样，分度蜗杆除主运动外，还迭加了一个从差动传动链来的高速附加转动，从而使分度蜗轮产生附加转动来补偿其传动误差。
具体操作过程首先向工控机1输入要加工的齿轮齿数，由工控机1根据存入的离散化的分度蜗轮蜗杆传动误差补偿曲线及相应的脉冲当量计算出相应于分度蜗轮每齿的补偿正反转步进脉冲数；按下补偿开关后，在工作台转到设定零位时，零位传感器10和发讯电路9向零位电路3发出补偿允许开关信号，这时补偿系统开始工作，由发讯传感器8在分度蜗杆每转一周时，发出一个信号，经由发讯电路2处理后送至工控机1，由工控机1中的累加器计算出分度蜗轮距离零位的转角，然后根据分度蜗轮转角查得相应误差修正脉冲量，接着由控制电路4控制步进电源6，驱动步进电机5高速带动固定在滚齿机差动系d2轴上的消间隙齿轮转动，通过运动合成机构产生分度蜗轮的附加转动来补偿工作台对应该转角位置的传动误差，工控机1完成此工作后返回待命状态，等待发讯电路2的下一个信号到来，并在累加数等于分度蜗轮齿数时将累加器重置为初始值。
由本实用新型提供的补偿装置，就象在滚齿机上装了一个具有补偿功能的补偿“数字凸轮”，但不需对机器进行改动，安装和调整十分方便，且工作范围宽。
权利要求1.一种滚齿机加工大周期误差的开环数控误差补偿装置，其特征在于，包括与工控机(1)的信号输入端相连接的误差补偿传感信号输入控制装置，与所述工控机的信号输出端相连接的误差补偿传动装置，所述误差补偿传感信号输入控制装置的传感端与滚齿机的分度装置相连接，所述误差补偿传动装置的输出轴与滚齿机的差动蜗杆轴相连接。
2.根据权利要求1所述滚齿机加工大周期误差的开环数控误差补偿装置，其特征在于，所述误差补偿传感信号输入控制装置包括与工控机输入端相连接的零位电路(3)、发讯电路(2、8)、零位传感器(10)和发讯传感器(9)，所述发讯传感器的传感端设置在滚齿机分度装置中的分度蜗杆上，其输出接口与所述发讯电路(2)相连接，发讯电路(2)的输出接口与零位电路(3)的信号输入接口相连接，所述零位传感器的传感端设置在滚齿机分度装置中的分度蜗轮上，其输出接口与发讯电路(8)相连接，发讯电路(8)的输出接口与零位电路的导通控制接口相连接。
3.根据权利要求1所述滚齿机加工大周期误差的开环数控误差补偿装置，其特征在于，所述误差补偿传动装置包括控制电路(4)、步进电机(5)、驱动电源(6)和降速齿轮副(7)，所述控制电路的输入接口与工控机的输出接口相连接，控制电路的输出接口与驱动电源的输入接口相连接，所述驱动电源的输出接口与步进电机的输入接口相连接，所述步进电机的传动轴与齿轮副(7)中的小齿轮轴相连接，齿轮副(7)中的大齿轮轴与滚齿机的差动蜗杆轴相连接。
4.根据权利要求1或3所述滚齿机加工大周期误差的开环数控误差补偿装置，其特征在于，所述齿轮副(7)中的大齿轮是一种消间隙齿轮。
5.根据权利要求1或3所述滚齿机加工大周期误差的开环数控误差补偿装置，其特征在于，所述降速齿轮副(7)的降速比i＝3-6。
6.根据权利要求5所述滚齿机加工大周期误差的开环数控误差补偿装置，其特征在于，所述降速齿轮副(7)的降速比i＝4。
专利摘要一种滚齿机加工大周期误差的开环数控误差补偿装置,包括工控机,还包括与所述工控机的信号输入端相连接的误差补偿传感信号输入控制装置,与所述工控机的信号输出端相连接的误差补偿传动装置,所述误差补偿传感信号输入控制装置的传感端与滚齿机的分度装置相连接,所述误差补偿传动装置的输出轴与滚齿机的差动蜗杆轴相连接,本装置可提高齿轮的加工精度,安装简单,易调整,操作方便,有较高的推广价值。
文档编号B23F23/00GK2485081SQ0124064
公开日2002年4月10日 申请日期2001年5月25日 优先权日2001年5月25日
发明者葛宇 申请人:葛宇