平面包络环面蜗杆齿面在线检测与误差修正技术

Aiming at the low precision of planar enveloping hourglass worm tooth surface, the precision CNC machining methods and techniques are presented for the planar enveloping hourglass worm tooth surface through the online testing and error correcting. In order to find the sources of planar enveloping hourglass worm tooth surface errors, online testing is carried out, and the error correcting is accomplished by CNC the machining methods. The closed-loop processing of planar enveloping hourglass worm tooth surface is formed through the tooth surface grinding, online testing, error tracing and error correcting. Compared with the existing off line testing of planar enveloping hourglass worm tooth surface, it can greatly improve the machining accuracy and efficiency. Therefore, by trying to study a series of basic scientific problems, including the methods and control of online testing, the functional analysis of error valuation and error tracing, the virtual simulation and the real error correcting, the valuation of error correcting, the develop of online testing unit and error correcting unit, etc, the precision processing of planar enveloping hourglass worm tooth surface with online testing will be solved. This research results can provide theoretical support and technical basis for promoting the developing of planar enveloping hourglass worm drive.

针对平面包络环面蜗杆制造精度水平较低的问题，提出平面包络环面蜗杆在线检测和误差修正精密数控加工方法与技术，对平面包络蜗杆误差进行在线检测，以找到影响其精度的主要误差来源，通过数控的方法进行修正加工，从而形成平面包络环面蜗杆的磨削加工、在线检测、误差溯源、修正加工的闭环过程。与现有平面包络环面蜗杆离线检测加工相比，能够极大改善加工精度和效率。为此拟通过对平面包络环面蜗杆加工的在线检测方法与控制、包络蜗杆齿面误差评价与溯源的泛函分析、虚拟加工与真实误差修正相结合的平面包络蜗杆误差修正方法与技术、误差修正的理论评价方法、在线检测单元与误差修正单元的研制等一系列基础性关键科学技术问题的研究，解决平面包络环面蜗杆基于在线检测的精密加工理论与技术，为我国平面包络环面蜗杆动力与精密传动发展奠定坚实的理论和技术基础。

在《中国制造2015》的战略规划下，高速滚齿机及硬齿面滚齿机等机床中的分度装置、高速电梯中的曳引机减速器、舰艇的倾摆系统、雷达及高速精确打击火炮中的俯仰-回转系统等主机系统对精密传动装置性能要求越来越高，对平面包络环面蜗杆副的性能提出了更高的要求。本项目提出了平面包络环面蜗杆在线检测和误差修正精密数控加工方法与技术，对平面包络蜗杆误差进行在线检测，以找到影响其精度的主要误差来源，通过数控方法进行修正加工，从而形成平面包络环面蜗杆的磨削加工、在线检测、误差溯源、修正加工的闭环过程。与现有平面包络环面蜗杆离线检测加工相比，能够极大改善加工精度和效率。.项目通过对平面包络环面蜗杆齿面进行误差基础理论分析，获取了齿面特征曲线和全齿面拓扑数学模型，进行了分类误差定义，分析了各制造误差对齿面精度的影响规律，提出了齿面误差的溯源方法；基于固定回转中心齿面磨削原理和刚体运动合成规律，提出虚拟回转中心磨削方法，联合研制了高精度七轴四联动环面蜗杆磨床；分析基于固定回转中心和虚拟回转中心，提出了各自的在线检测仪器方案及误差评定和溯源方法，研制了相关设备并进行了样件的磨削、在线检测、误差溯源及修正加工的试验研究，验证了相关理论和仪器的正确性和可行性，解决了平面包络环面蜗杆基于在线检测的精密加工理论与技术，为我国平面包络环面蜗杆动力与精密传动发展奠定坚实的理论和技术基础。.本项目在国内外学术刊物发表SCI 收录论文4篇、EI 收录论文4篇，申请发明专利9项，其中授权1项，参加国际国内研讨会4次，受邀做主题报告1次。通过本项目的研究，完善及拓展了高精度环面蜗杆传动的加工技术，取得突破性的进展，具有重要的理论意义，为工程应用奠定了基础，在光伏发电和光热发电等精密重载领域具有潜在的应用前景。