本发明涉及人字齿轮的对中度误差测定的技术领域，具体来说，涉及一种在人字齿轮加工过程中的人字齿的对中度误差的实时检测方法。
背景技术：
人字齿轮在具有斜齿轮传动特点的同时避免了斜齿轮在传动过程中的弊端，人字齿轮可以看成时由两个旋向相反的斜齿轮组合而成，因此在人字齿轮传动的过程中能够平衡附加在单个斜齿轮上的轴向力。人字齿轮具有承载能力强、所受轴向载荷小，传动效率高，传动平稳等特点。因此，人字齿轮传动广泛应用于锻压设备、石油机械、舰船等重型机械传动系统中。目前人字齿轮的加工普遍采用的主要是成形指形铣刀铣齿进行加工和分别加工两个斜齿轮，再通过工装找正后将其组合成斜齿轮。在用指形铣刀(棒刀)加工时，对中度误差主要通过划线对刀进行控制，由于划线存在误差，以及后续加工过程中齿面热处理、精加工过程中产生的误差相叠加，导致人字齿轮对中度误差难以保证；在分别加工斜齿轮时，需要经过检测手段确定安装角度、工件轴线等因素以满足对中误差的要求，而且装配过程费时，装配的精度会直接影响后续的磨齿加工的精度。
技术实现要素：
鉴于以上内容，本发明提出了一种人字成形铣刀(棒刀)加工人字齿轮过程中对中度误差的在线检测方法，以实现对人字齿轮对中度误差的修正。
一种人字齿轮对中度在线测量及修正方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、人字齿轮加工刀具运动路线的确定；步骤2、人字齿相关参数的确定，包括螺旋角—β、齿宽—b；步骤3、人字齿轮端面坐标系的确定；步骤4、得出人字齿轮在切线方向的对中度误差；步骤5、通过刀具对人字齿轮进行修正。
作为优选，测量面为人字齿轮下端面(1)，将刀具在y轴方向上的运动分量作为误差测量的参考值，通过人字齿轮在切线方向上的对中度误差可以确定轴线方向上的对中度误差。
作为优选，所述步骤1具体包括：对刀完成后，机床z轴和c轴联动刀具相对于工件为螺旋运动，刀具从所述人字齿轮下端面1运动到左齿面中间位置(3)，再从所述左齿面中间位置3运动到人字齿轮上端面2，完成左齿面的加工；然后，刀具移动到右齿面切削位置，z轴和c轴联动刀具相对于工件为螺旋运动从人字齿轮上端面2切削到右齿面中间位置4，再从所述右齿面中间位置4切削到所述人字齿轮下端面1，完成右齿面的加工。
作为优选，所述步骤3还包括，以人字齿轮下端面1为空间坐标系xoz平面，人字齿轮轴的基准轴线与y轴相重合，x轴、y轴、z轴相互垂直。
作为优选，所述步骤4还包括，在测量平面xoy平面内，以刀具从所述人字齿轮下端面1运动到所述左齿面中间位置3时，刀具在y轴方向移动y1个距离为基准，记录此时与齿廓相交位置的横坐标为x1；同理，在刀具从所述人字齿轮上端面2运动到右齿面中间位置4时，取y方向刀具运动距离为y1时与齿廓相交点的横坐标为x2，则人字齿轮在切线方向的对中度误差可以表示为两点在x方向的坐标值之差：δx＝x1-x2，在轴线方向上对中度误差由下式确定：
其中，β—人字齿轮的齿向螺旋角。
作为优选，所述步骤4还包括，当不存在对中度误差时，x1＝x2，反映在测量平面内，x1、x2重合。
作为优选，所述步骤5具体包括：根据δx的正负可以确定对中度误差的偏离方向，δx＜0时，表示对所述人字齿轮下端面1偏移；δx＞0，表示对所述人字齿轮上端面2偏移；从而通过修改刀具运动控制程序实现|δx|≤ξ，通过调整刀具的运动轨迹最终满足人字齿轮的对中要求；其中，ξ为人字齿轮的切向对中度要求。
本发明的有益效果是：本发明通过根据人字齿轮的加工过程中刀具运动轨迹的变化，测量人字齿轮切线方向的对中误差，确定了人字齿轮对中度误差的有效测量，避免了人工测量过程中产生的人为因素误差对测量结果的影响；同时以现有齿轮端面作为基准，避免了以人字齿中间平面为基准时产生的测量误差；本发明提出的对中度误差检测方法可以实现加工过程中人字齿轮误差的实时检测，便于后续加工对于刀具轨迹运动修正，提高加工精度提供了理论指导意义。
附图说明
图1为本发明实施例提供的人字齿轮结构示意图及空间指标坐标系图；
图2为本发明实施例涉及的人字齿轮加工过程中一个齿面加工的刀具运动路线图；
图3为对中度误差测量原理图；
图4为δx＜0时对中度误差偏移示意图；
图5为δx＞0时对中度误差偏移示意图；
图中：x为水平方向；y为垂直方向；1为人字齿轮下端面(测量平面)；2为人字齿轮上端面；b为齿宽；粗实线为理想情况下人字齿轮齿廓，细实线为实际情况下的人字齿轮齿廓；3为左齿面中间位置；4为右齿面中间位置。
具体实施方式
下面将结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述一种人字齿轮对中度误差在线测量及修正方法的具体步骤如下：
人字齿轮相关参数，如图1所示：齿轮模数：12，齿数：78，齿向压力角20°，齿向螺旋角14°。
步骤一、刀具路线的确定，如图2所示：对刀完成后，机床z轴和c轴联动刀具相对于工件为螺旋运动，从下端面运动到中间位置，即从位置1到位置3，再从中间位置运动到上端面，即从位置3到位置2，完成左齿面的加工。刀具移动到下一个切削位置，z轴和c轴联动刀具相对于工件为螺旋运动从上端面切削到中间位置，即位置2到位置4，再从中间位置切削到下端面，即从位置4到位置1，完成右齿面的加工；
步骤二、参考坐标系的确定，如图1所示，坐标系的原点为人字齿轮轴线于下端面的交点，y轴与齿轮轴线重合，x轴和z轴位于齿轮下端面所在的平面内，所述x轴、y轴和z轴相互垂直；
步骤三、在刀具从下端面运动到中间位置即图2中，位置1运动到位置3时，取刀具在y轴方向运动距离为y1为基准(图3)，记录此位置与齿廓相交处的横坐标数值为x1，图2中，在刀具从上端面运动到中间位置，即位置2运动到位置4时，取距离上端面y1位置时为基准，记录此位置与齿廓相交处的横坐标数值为x2(图3)，计算两点之间横坐标的差值δx＝x1-x2，δx即为人字齿轮在切线方向的对中度误差，通过公式(1.1)可以计算出人字齿轮在轴线方向上的对中度误差；
步骤四、当不存在对中度误差时，x1＝x2，反映在测量平面内x1、x2重合；当存在对中度误差时，δx≠0，此时测量平面内就存在两个不重合的点x1、x2，此时对中度误差在切向方向的误差就是δx，通过公式(1.1)便可以确定对中度误差在轴线方向上的误差量的值。
步骤五、根据δx的正负可以确定对中度误差的偏离方向，从而通过修改刀具运动控制程序实现δx≤ξ，ξ为人字齿轮的切向对中度要求，通过调整刀具的运动轨迹最终满足人字齿轮的对中要求。
以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。
1.一种人字齿轮对中度在线测量及修正方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、人字齿轮加工刀具运动路线的确定；步骤2、人字齿相关参数的确定，包括螺旋角—β、齿宽—b；步骤3、人字齿轮端面坐标系的确定；步骤4、得出人字齿轮在切线方向的对中度误差；步骤5、通过刀具对人字齿轮进行修正。
2.根据权利要求1所述的一种人字齿轮对中度在线测量及修正方法，其特征在于，测量面为人字齿轮下端面(1)，将刀具在y轴方向上的运动分量作为误差测量的参考值，通过人字齿轮在切线方向上的对中度误差可以确定轴线方向上的对中度误差。
3.根据权利要求1所述的一种人字齿轮对中度在线测量及修正方法，其特征在于，所述步骤1具体包括：对刀完成后，机床z轴和c轴联动刀具相对于工件为螺旋运动，刀具从所述人字齿轮下端面(1)运动到左齿面中间位置(3)，再从所述左齿面中间位置(3)运动到人字齿轮上端面(2)，完成左齿面的加工；然后，刀具移动到右齿面切削位置，z轴和c轴联动刀具相对于工件为螺旋运动从人字齿轮上端面(2)切削到右齿面中间位置(4)，再从所述右齿面中间位置(4)切削到所述人字齿轮下端面(1)，完成右齿面的加工。
4.根据权利要求1所述的一种人字齿轮对中度在线测量及修正方法，其特征在于，所述步骤3还包括，以人字齿轮下端面(1)为空间坐标系xoz平面，人字齿轮轴的基准轴线与y轴相重合，x轴、y轴、z轴相互垂直。
5.根据权利要求1所述的一种人字齿轮对中度在线测量及修正方法，其特征在于，所述步骤4还包括，在测量平面xoy平面内，以刀具从所述人字齿轮下端面(1)运动到所述左齿面中间位置(3)时，刀具在y轴方向移动y1个距离为基准，记录此时与齿廓相交位置的横坐标为x1；同理，在刀具从所述人字齿轮上端面(2)运动到右齿面中间位置(4)时，取y方向刀具运动距离为y1时与齿廓相交点的横坐标为x2，则人字齿轮在切线方向的对中度误差可以表示为两点在x方向的坐标值之差：δx＝x1-x2，在轴线方向上对中度误差由下式确定：
其中，β—人字齿轮的齿向螺旋角。
6.根据权利要求1所述的一种人字齿轮对中度在线测量及修正方法，其特征在于，所述步骤4还包括，当不存在对中度误差时，x1＝x2，反映在测量平面内，x1、x2重合。
7.根据权利要求1所述的一种人字齿轮对中度在线测量及修正方法，其特征在于，所述步骤5具体包括：根据δx的正负可以确定对中度误差的偏离方向，δx＜0时，表示对所述人字齿轮下端面(1)偏移；δx＞0，表示对所述人字齿轮上端面(2)偏移；从而通过修改刀具运动控制程序实现|δx|≤ξ，通过调整刀具的运动轨迹最终满足人字齿轮的对中要求；其中，ξ为人字齿轮的切向对中度要求。
技术总结