CN110421263B - 一种面齿轮精微修正方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种面齿轮精微修正方法，本方法对面齿轮齿面进行网格离散化处理，并根据差曲面法确定修正厚度，对面齿轮的齿面进行分片规划和单元分层处理，规划激光精微修正轨迹，建立三温复耦合模型，预测‑反馈‑调整相关激光工艺参数；根据划分的精微修正轨迹以及相应齿面方程、齿面法向矢量，使激光聚焦点位于实际齿面节点处，并且法向入射；加工完成后采用正交试验极差分析法、方差分析法与综合平衡法等进行分析，得到激光工艺参数与修正工艺参数的优化组合。本发明对留有一定机械加工余量的面齿轮，采用飞秒激光替代传统刀具，进行最后工序的精微烧蚀加工，加工效率更高，加工精度更好，并有效解决了飞秒激光在齿面难以精准动态聚焦的问题。

Description

一种面齿轮精微修正方法

技术领域

本发明涉及齿轮精微修正加工领域，更具体地，涉及一种面齿轮精微修正方法。

背景技术

面齿轮传动是一种圆柱齿轮与面齿轮相啮合的传动。面齿轮是实现空间相交或交错传动的关键复杂件，具有互换性好、重合度大、承载能力强、传动比恒定、传动平稳等诸多优势，在大型装备、工程机械、交通运输、航空航天等领域，具有广阔的应用前景。面齿轮齿面较为复杂，加工难度大，为了有效降低齿面粗糙度和提高其齿面精度，需要对面齿轮齿面进行精微修正加工。

目前所采用的常规齿轮修正技术有成形磨齿、珩齿等。成形磨齿具有机床简单、效率较高、成本较低等优点，但由于成形磨齿砂轮修整困难、易产生噪声和磨损较快等缺点，妨碍了成形磨齿工艺在生产中的应用。珩齿是目前高精度硬齿面齿轮加工的主要方法，普通珩齿工艺采用的盘形珩轮加工效率很高，1～2min就能加工1个齿轮，但是很难把珩齿精度提高到4级以上。目前国外面齿轮加工精度比我国高2级左右，但国外数控精密磨齿机和珩齿机以及面齿轮先进制造技术对我国进行封锁，需要探索研究面齿轮新的加工理论和工艺方法。

飞秒激光加工采用超短脉冲和极高峰值功率，加工材料作用机理不同于传统机械加工和长脉冲激光加工，存在时间/空间多尺度下的三个物理过程：激光束吸收过程作用时间短(飞秒级)，为光子与电子之间传热与温度变化过程；材料相变过程的作用时间较长(皮秒级)，为电子与晶格之间传热与温度变化过程；材料成分间互温感应等效应作用下，对晶格的作用时间长(微秒级)，为晶格与晶格之间传热与温度变化过程，这三步能量传热和温度变化过程需采用三温复耦合模型进行分析。飞秒激光加工具有加工区域精确、可精密加工任何材料等突出特点，使得其快速发展和广泛应用。采用飞秒激光精微修正加工面齿轮是一种新的先进精密制造方法，对于提高其加工质量和降低制造成本，具有重大科学理论意义和广泛工程应用前景。

激光制造在航空航天零件加工、齿类件再制造与修复、标准渐开线微齿轮加工等方面已有应用，但目前没有报道飞秒激光精微修正面齿轮。因为面齿轮齿面复杂，飞秒激光在齿面精准动态聚焦较为困难，使得难以实际应用飞秒激光修正面齿轮；此外飞秒激光三维加工金属技术还不成熟，飞秒激光加工三维零件的可控可调化还需深入研究。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种面齿轮精微修正方法，其具体技术方案，包括以下步骤：

S1：对面齿轮齿面沿齿长、齿高进行网格划分和测量，建立面齿轮的理论坐标系，并依据齿面方程计算出齿面网格节点的理论坐标值以及对应的齿面法向矢量；

S2：选择一种三维测量与处理***，将S1中的理论坐标系与所述三维测量与处理***的测量坐标系重合，根据S1中的计算得到的面齿轮齿面网格节点的理论坐标值和齿面法向矢量，在测量坐标系内测得齿面网格节点处的实际坐标值；

S3：根据S1、S2得到的齿面网格节点的理论坐标值以及齿面法向矢量和实际坐标值，对面齿轮的实际齿面与理论齿面的法向偏差进行测算，确定修正厚度ΔH；

S4：规划激光修正路径轨迹，并根据三温复耦合模型理论确定激光工艺参数；所述三温复耦合模型为

其中T_e与T_i分别为所加工金属材料的电子温度和晶格温度；C_e与C_i分别为电子热容和晶格热容；S为热源项；Q_G为齿轮材料成分间互温感应模型；Q_HJ为材料变厚度变焦效应模型；Q_C为脉冲间能量串行耦合效应模型；

S5：根据实际齿面扫描节点和齿面法向矢量，动态调节激光的焦距，保持激光聚焦点位于实际齿面节点处，并且法向入射，按预先设定的激光工艺参数，控制激光聚焦点在齿面上的运动轨迹；

S6：激光根据S4规划的路径轨迹完成一层的修正后，重复S4、S5，直至完成齿一个侧面的修正；

S7：修正齿的一个侧面后，激光加工平台移动、转位分度到相邻下一个齿的同一侧面，直至所有齿的同一侧面修正完成；再定位到齿的另一侧面，直至修正完成齿轮的所有另一侧面；

S8：齿面修正完成后，测量齿面误差Dev、粗糙度Ra、烧蚀深度h等评价指标，通过正交试验，采用极差分析法、方差分析法与综合平衡法等进行分析，得到激光工艺参数与修正工艺参数的优化组合。

进一步地，所述S1的具体步骤为，

(1)对面齿轮齿面沿着齿根锥的齿长和齿高方向进行网格划分，取轴截面齿长方向的m个点、齿高方向的n个点，在轴截面内建立二维坐标系，原点为齿顶节点；网格中任意一点的位置表达式为

式中i＝1，…，m；j＝1，…，n；r₁为面齿轮内圈半径，r₂为面齿轮外圈半径，H为面齿轮齿全高；

(2)将网格中任意一点代入齿面方程，得出齿面网格节点的理论坐标值与齿面法向矢量。

进一步地，S3中所述修正厚度ΔH＝Δr·n₁，Δr为实际齿面与理论齿面对应点之差，n₁为理论齿面的单位法向矢量；

进一步地，所述S4中规划激光修正路径轨迹的方法，包括面齿轮齿面的分片规划和面齿轮齿面的单元分层处理。

进一步地，所述S4中的激光修正路径轨迹为齿面上同一层的各坐标点连接所形成的轨迹路线；所述坐标点的坐标根据网格节点所投影齿面的齿面矢量方程求得。

进一步地，所述S4中齿轮材料成分间互温感应模型为

其中U₀为材料成分吸收的单位质量能量密度，m_i为第i种成分质量，X_i为第i种成分比例，β_i为第i种成分的吸收率。

进一步地，所述S4中材料变厚度变焦效应模型Q_HJ，是考虑齿面不同点的去除材料厚度不同，以及激光聚焦处焦距不同而建立的模型。

进一步地，所述S4中的脉冲间能量串行耦合效应模型为

其中β为合金材料的吸收速率，b为吸收系数；I₀为脉冲激光能量密度，a为脉冲数，s为能量累积系数。

进一步地，所述齿面矢量方程是根据传统插齿刀具与面齿轮展成坐标系的关系得到。

进一步地，所述S5中通过三维振镜***调节激光的焦距，保持激光焦点在齿面节点处并法向入射。

本发明的有益效果在于：

本发明对面齿轮齿面进行进行网格离散化处理，并根据差曲面法确定修正厚度，对面齿轮齿面进行分片规划和单元的分层处理，规划激光精微修正轨迹，并建立三温复耦合模型，预测-反馈-调整相关激光工艺参数，根据划分的精微修正轨迹以及相应齿面方程与齿面法向矢量，使激光聚焦点位于实际齿面节点处，并且法向入射；加工完成后采用正交试验极差分析法、方差分析法与综合平衡法等进行分析，得到激光工艺参数与修正工艺参数的优化组合。本发明对留有一定机械加工余量的面齿轮，采用飞秒激光替代传统刀具，进行最后工序的精微烧蚀加工，加工速率更高，加工精度更好，并有效解决了飞秒激光在齿面难以精准动态聚焦的问题。

附图说明

图1：面齿轮精微修正方法技术方案图；

图2：单齿轴截面投影三维表示图；

图3：单齿轴截面网格划分图；

图4：渐开线刀具齿廓截面参数图；

图5：面齿轮展成坐标系；

图6：激光精微修正路径示意图；

图7：齿轮飞秒激光加工***结构图。

具体实施方式

下面结合附图以及实施例对本发明作进一步说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

实施例1

本发明提供一种面齿轮精微修正方法，其具体技术方案如图1所示，其步骤包括以下：

S1：对面齿轮齿面沿齿长、齿高进行网格划分和测量，建立面齿轮的理论坐标系，并依据齿面方程计算出面齿轮齿面网格节点的理论坐标值以及齿面法向矢量。

其中，如图2、3所示，关于S1的具体的步骤如下：

(1)对面齿轮齿面沿着齿根锥的齿长和齿高方向进行网格划分，取轴截面齿长方向的m个点、齿高方向的n个点，在轴截面内建立二维坐标系，原点为齿顶节点；经推导，网格中任意一点的位置表达式为

式中i＝1，…，m；j＝1，…，n；r₁为面齿轮内圈半径，r₂为面齿轮外圈半径，H为面齿轮齿全高。

具体而言，该步是将齿面进行网格离散化处理，考虑结构边界的约束，将面齿轮齿面的点投影到同一轴向剖面上，得到齿面上的点在轴面的投影坐标(Y,Z)，必然位于齿轮齿顶线、齿根线、外锥距线和内锥距线构成的四边形内，以四条边为边界条件。

(2)将网格中任意一点代入齿面方程，得出齿面网格节点的理论坐标值与齿面法向矢量。

关于齿面方程，可根据对面齿轮进行展成法加工的插齿刀具的参数与齿轮渐开线之间的联系得到，具体如下：

插齿刀具的齿廓截面参数如图4所示，设渐开线上任意一点的法矢为n_f，插齿刀具的基圆半径为r_bf，任意一点的法矢与基圆切点到渐开线起始点之间的圆心角为θ_f，刀具在齿槽上的对称线和渐开线起始点的夹角为θ_f0，ab、cd分别为对应于刀具两侧齿槽的渐开线，u_f为沿刀具轴线z_f的齿宽参数。

刀具加工面的曲面矢量方程可表示为

式中，“±”分别对应于渐开线ab和渐开线cd；N_f为插齿刀具的齿数；α_f为插齿刀的压力角。

刀具齿面上任意一点的单位法线n_f可表示为

面齿轮展成坐标系见图5，可以看出，对面齿轮和插齿刀具的运动坐标系做了重合处理，其中{S_k}(O_kx_fy_fz_f)和{S_p}(O_px_py_pz_p)分别为面齿轮和插齿刀具的初始位置坐标系，{S_r}(O_rx_ry_rz_r)和{S_f}(O_fx_fy_fz_f)分别为面齿轮和插齿刀具的动坐标系，γ_k为面齿轮与插齿刀具轴线间的夹角，

与

分别为加工时面齿轮和插齿刀具的转角。

依据齿轮啮合原理和坐标系转换，将插齿刀具齿面方程进行转化，得到面齿轮齿面的表面矢量方程

式中，

为啮合转角；m为刀具模数；i_rf为面齿轮与刀具的传动比；

同理，可以转换得到面齿轮齿面的法向矢量方程M。

α为面齿轮齿面对应点切向方向与刀具的夹角。

根据以上齿面矢量方程以及法向矢量方程，可得到齿面各点的坐标位置以及法向矢量。

S2：选择一种三维测量与处理***，将S1中的理论坐标系与所述三维测量与处理***的测量坐标系重合，根据S1中的计算得到的面齿轮齿面网格节点的理论坐标值和齿面法向矢量，可在测量坐标系内测得齿面网格节点处的实际坐标值。

S3：根据S1、S2得到的齿面网格节点的理论坐标值以及齿面法向矢量和实际坐标值，对面齿轮的实际齿面与理论齿面的法向偏差进行测算，确定修正厚度ΔH为

ΔH＝(r₂-r₁)·n₁＝Δr·n₁

其中，r₁为理论齿面，r₂实际齿面，Δr为两曲面对应点之差，n₁是理论齿面的单位法矢。

S4：规划激光修正路径轨迹，并根据三温复耦合模型确定激光工艺参数。

根据上述传统插齿刀具与齿轮渐开线关系得到的齿面矢量方程，而将S1中所划分的网格节点全部投影至同一层齿面时，可根据该层齿面的矢量方程得到投影点的实际坐标，之后将同一列的点从齿顶至齿根进行连线，即可完成激光修正轨迹的预定位，如图6所示，从而能够使激光代替传统插齿刀具进行精微修正。

具体而言，激光修正路径轨迹的规划包括面齿轮齿面的分片规划和齿面的单元分层处理。

(1)面齿轮齿面的分片规划：为了保证面齿轮精微修正的效率和精度，根据加工精度质量要求和加工极限位置等优化准则，将面齿轮的复杂曲面进行合理的分片规划，即将划分的m×n网格垂直投影到齿面上，将齿面分成m×n个分片单元。

(2)齿面的单元分层处理。根据聚焦激光的焦深特性将单元曲面分片σ_i进行分层处理，将三维齿面离散为二维振镜可以扫描加工的二维轮廓。单元分片中心的法线方向即是齿面的法向矢量方向。沿法线方向将该单元分片需要修正厚度ΔH_i划分成k层，对于分片单元σ_i中的任意两层σ_ij+1、σ_ij层间距小于或者等于聚焦激光的焦深范围Δf，可以表示为：σ_ij+1-σ_ij≤Δf(i＝1,2，...m，j＝1,2,...,n)。

至此，完成了面齿轮复杂曲面的合理分片、分层处理，齿面被划分为m×n×k个加工单元。投影式三坐标激光振镜扫描刻蚀加工头在数控机床的带动下，通过规划的激光修正路径，完成对任意的加工单元σ_ijk(i＝1,2，…m；j＝1,2，…n；k＝1,2，…t)的扫描加工，完成对各个分片、分层的加工，从而实现面齿轮的精微修正。

一次飞秒激光加工形成一个烧蚀区域，一个个烧蚀区域沿扫描轨迹重叠，从而形成一个网格的烧蚀层，而一个烧蚀区域只有一个飞秒激光的焦点，也就是说扫描轨迹是飞秒激光的一个个焦点坐标。

相对于传统插齿刀具，利用激光进行精微修正，一方面需保证激光的聚焦点位于实际齿面节点，并保持法向入射，另一方面需要控制频率、脉宽、频率、焦距等激光工艺参数，从而使得飞秒激光的加工参数达到要求，在精微修正过程中效率更高，使得精微修正的齿面精度达到要求。

故本发明提出一种三温复耦合模型，其作用是预测-反馈-调整相关激光工艺参数，具体如下：

所述三温复耦合模型为：

其中，T_e与T_i分别为所加工金属材料的电子温度和晶格温度；C_e与C_i分别为电子热容和晶格热容；S为热源项；Q_G为齿轮材料成分间互温感应模型；Q_HJ为材料变厚度变焦效应模型；Q_C为脉冲间能量串行耦合效应模型。

三温模型能较简单和准确地描述飞秒激光加工金属材料中光子与电子、电子与晶格的热传递机制。研究金属材料光子与电子、电子与晶格以及晶格与晶格之间的非平衡态随时间和空间演变的热传递过程与物理作用机制，能够分析激光工艺参数对烧蚀状况影响。

齿轮材料成分间互温感应影响飞秒激光加工过程中材料成分晶格与晶格间的热传递过程。齿轮材料以铁(Fe)基成分为主，还含有其他化学成分，如面齿轮材料20CrMnTi中的Cr(1.1％)、Mn(0.91％)，航空面齿轮常用材料18Cr2Ni4WA中的Ni(4.25％)、Cr(1.5％)。设齿轮材料各化学成分间经互温感应后，达到平衡温度态的吸收能量密度模型，表示为

其中U₀为材料成分吸收的单位质量能量密度，m_i为第i种成分质量，X_i为第i种成分比例，β_i为第i种成分的吸收率。

同时，由于激光修正时焦点位置和离焦量随各点法矢和曲率动态变化，所需激光能量也随之变化，故需考虑到材料变厚度、激光变焦效应的影响，研究变厚度变焦效应影响烧蚀齿面材料的能量分布和能量密度的变化规律，通过CCD***对齿面情况进行实时观测，找出加工厚度与所需激光能量的关系，确定相应的材料变厚度变焦效应模型Q_HJ，在完成修正厚度ΔH的同时，能获得好的加工形貌。

在采用高斯型的入射激光时，前一个激光脉冲辐照后部分热量被吸收，按指数规律衰减传递，并积累于材料内部，成为下一个脉冲入射的能量，最终影响材料的烧蚀阈值。根据齿轮材料的能量累积系数，应用数学求和公式构建Q_C为

其中，β为合金材料的吸收速率，b为吸收系数；I₀为脉冲激光能量密度，a为脉冲数，s为能量累积系数。

综上所述，激光与齿轮材料的相互作用包括光吸收、材料相变、等离子体膨胀和辐射等不同时间/空间尺度的动态效应，运用多尺度理论，对五种动态效应模型Q_C、Q_HJ、Q_G进行耦合，创建三温复耦合模型，研究齿轮材料光子—电子、电子—晶格以及晶格—晶格之间的传热和齿面温度变化规律；通过输入激光工艺参数(激光功率P、脉冲宽度τ、脉冲频率f、焦距J等)，采用有限差分等方法，利用Matlab等进行数值仿真，理论分析激光工艺参数对烧蚀齿面温度T、烧蚀参数(烧蚀深度h、凹坑大小D)和齿面形性等影响规律，采用原子力显微镜测量分析h、D，具体而言：

将激光初设工艺参数(激光功率P₁，脉冲宽度τ₁，脉冲频率f₁等)输入到三温复耦合模型中，通过Matlab仿真分析，得到面齿轮表面温度T、烧蚀深度h、烧蚀坑的直径及烧蚀坑形貌特性。

通过仿真模拟得到的齿面温度场变化，分析达到面齿轮材料的熔化温度与气化温度所需要的激光功率P^*(临界值)；通过模拟烧蚀深度h的变化，分析烧蚀深度h与所需修正的厚度ΔH的数值关系，确定激光功率P₂(P₂＞P^*，ΔH留有一定余量便于其他工艺参数的调整)；通过模拟烧蚀凹坑直径的变化，分析不同脉宽下烧蚀完成所需要的时间，确定较小的烧蚀直径所对应的脉冲宽度τ₂(较小烧蚀面积能够保证凹坑良好的光洁性)；通过模拟飞秒激光烧蚀齿面厚度的动态变化，调整合适的脉冲频率，使得去除材料的速度均匀可控，材料变厚的速度缓和，确定最终的脉冲频率f₂。

通过仿真模拟确定的激光激光功率P₂、脉冲宽度τ₂、脉冲频率f₂，再次输入到三温复耦合模型中，进行仿真模拟研究，并通过齿面温度、烧蚀深度、凹坑直径等不断调整与优化，得到最优激光的工艺参数。

S5：根据实际齿面扫描节点和齿面法向矢量，调节激光的焦距，保持激光聚焦点位于实际齿面节点处，并且法向入射，按预先设定的激光参数，控制激光聚焦点在齿面上的运动轨迹。

为保证激光的聚焦点位于实际齿面节点处，并保持法向入射，本发明将激光发射器配合三维振镜***进行工作。将S4中所进行规划的激光修正路径以及实际齿面的法向矢量方程进行整合处理，并转化为数控命令，三维振镜***根据此命令调整X、Y、Z轴振镜的角度与高度。如图6所示，控制激光沿齿面齿高方向(Z向)以一定扫描速度v逐节点烧蚀，然后沿齿面齿长方向(y向)步进一扫描道间距ΔL(即齿长方向的网格间距)，进入下一道的扫描加工。

S6：激光根据S4规划的路径轨迹完成一层的修正后，重复S4、S5，直至完成齿一个侧面的修正。

S7：修正齿的一个侧面后，激光加工平台移动、转位分度到相邻下一个齿的同一侧面，直至所有齿的同一侧面修正完成；再定位到齿的另一侧面，直至修正完成齿轮的所有另一侧面。

S8：齿面修正完成后，测量齿面误差Dev、粗糙度Ra、烧蚀深度h等评价指标，通过正交试验，采用极差分析法、方差分析法与综合平衡法等进行分析，得到激光工艺参数与修正工艺参数的优化组合。

实施例2

根据实施例1中所述面齿轮精微修正方法，本实施例提出一种齿轮飞秒激光加工***，用于实现所述面齿轮精微修正方法，如图7所示，该加工***包括飞秒激光***、导光组件、三维振镜***20、照明***5、精密移动***、CCD***7；其中飞秒激光***包括飞秒激光器17、飞秒激光烧蚀头1、激光器控制操作平台16；导光组件与三维振镜***共同构成光路；飞秒激光***发出的激光及照明***5发出的照明光均沿该光路传递；精密移动***包括精密三维移动轴与控制平台14，其设置于光路出口处，精密三维移动轴与控制平台上固定有面齿轮13；CCD***7设置于照明光反射光路上；精密三维移动轴与控制平台一侧设有对准螺旋锥齿轮的侧吹气嘴12及与其连接的吹气***11。

具体而言，导光组件包括激光扩束器2,二向色镜3，分光镜4，聚焦透镜6；激光沿激光扩束器2、二向色镜3向三维振镜***20传递；照明光的入射光沿分光镜4、二向色镜3向三维振镜***20传递；照明光的反射光沿二向色镜3、分光棱镜4、聚焦透镜6传递至CCD***7；三维振镜***20包括聚焦透镜6，Z轴移动振镜8，X轴扫描振镜9，Y轴扫描振镜10。激光束进入三维振镜***20后，分别通过Z轴移动振镜8和聚焦镜头6，入射到X、Y两扫描振镜上，控制X、Y振镜反射镜的反射角度，可使激光束在X、Y两个方向进行扫描合成，从而达到激光束偏转的目的，使飞秒激光器17所发出的具有一定能量密度的激光聚焦点垂直辐照在面齿轮齿面上，按所指定的坐标要求运动，并在齿面上留下烧蚀凹坑。

精密三维移动轴与控制平台14一侧设有对准面齿轮的侧吹气嘴12及与其连接的吹气***11，侧吹气嘴12与面齿轮表面光斑成45度角，形成斜向脉冲喷射流；此外，如图1、2所示，激光器控制操作平台16、吹气***11、精密三维移动轴与控制平台14、照明***5、CCD***7均与控制计算机15连接。

综上所述，本实施例的具体实施方式如下：飞秒激光器17所发射的激光束通过飞秒激光烧蚀头1、导光组件与三维振镜***20组成的光路，在面齿轮13的齿面上完成聚焦，对齿面进行修正操作，同时三维振镜安装于数控工作台上，可控制X、Y、Z轴振镜位移，从而改变激光束在面齿轮13齿面的聚焦位置，对不同位置进行高精度修正，精密三维移动轴与控制平台14也可进行位置调整，便于对齿轮不同齿面进行修正；同时照明***5所发出的照明光同样沿该光路入射，辐照于面齿轮齿面，照明光的反射光沿光路照射在CCD***7上，可将齿面加工状况反馈，从而实现对激光的对焦和加工情况的实时监控；侧吹喷嘴12斜向对准飞秒激光束与面齿轮13接触的光斑位置，形成斜向脉冲喷射流，吹散修正过程中的等离子体、减少废屑熔凝物对齿面的覆盖。另外，***中所设置的激光控制操作平台16可控制飞秒激光器17的工艺参数(脉冲宽度、功率密度、脉冲频率、离焦量等)，吹气***11可控制气流的喷射速率与频率；照明***5可改变照明光参数，适配于不同要求的修正。

显然，上述实例仅仅是为清楚地说明本发明的技术方案所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种面齿轮精微修正方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：对面齿轮齿面沿齿长、齿高方向进行网格节点划分和测量，建立面齿轮的理论坐标系，并依据齿面方程计算出齿面网格节点的理论坐标值以及对应的齿面法向矢量；

S2：选择一种三维测量与处理***，使S1中的理论坐标系与所述三维测量与处理***的测量坐标系重合，根据S1中的计算得到的面齿轮齿面网格节点的理论坐标值和齿面法向矢量，在测量坐标系内测得齿面网格节点处的实际坐标值；

S3：根据S1、S2得到的齿面网格节点的理论坐标值和齿面法向矢量以及实际坐标值，对面齿轮的实际齿面与理论齿面的法向偏差进行测算，确定修正厚度ΔH；

S4：规划激光修正路径轨迹，并根据三温复耦合模型确定激光工艺参数；所述三温复耦合模型为

其中T_e与T_i分别为所加工金属材料的电子温度和晶格温度；C_e与C_i分别为电子热容和晶格热容；S为热源项；Q_G为齿轮材料成分间互温感应模型；Q_HJ为材料变厚度变焦效应模型；Q_C为脉冲间能量串行耦合效应模型；

S5：根据实际齿面扫描节点和齿面法向矢量，动态调节激光的焦距，保持激光聚焦点位于实际齿面节点处，并且法向入射，按预先设定的激光工艺参数，控制激光聚焦点在齿面上的运动轨迹；

S6：激光根据S4规划的路径轨迹完成一层的修正后，重复S4、S5，直至完成齿一个侧面的修正；

S7：修正齿的一个侧面后，激光加工平台移动、转位分度到相邻下一个齿的同一侧面，直至所有齿的同一侧面修正完成；再定位到齿的另一侧面，直至修正完成齿轮的所有另一侧面；

S8：齿面修正完成后，测量齿面误差Dev、粗糙度Ra、烧蚀深度h评价指标，通过正交试验，采用极差分析法、方差分析法与综合平衡法进行分析，得到激光工艺参数与修正工艺参数的优化组合。

2.根据权利要求1所述的面齿轮精微修正方法，其特征在于，所述S1的具体步骤为，

(1)对面齿轮齿面沿着齿根锥的齿长和齿高方向进行网格划分，取轴截面齿长方向的m个点、齿高方向的n个点，在轴截面内建立二维坐标系，原点为齿顶节点；网格中任意一点的位置表达式为

式中i＝1，…，m；j＝1，…，n；r₁为面齿轮内圈半径，r₂为面齿轮外圈半径，H为面齿轮齿全高；

(2)将网格中任意一点代入齿面方程，得出齿面网格节点的理论坐标值与齿面法向矢量。

3.根据权利要求1所述的面齿轮精微修正方法，其特征在于，所述S3中的所述修正厚度ΔH＝Δr·n₁，Δr为实际齿面与理论齿面对应点之差，n₁为理论齿面的单位法向矢量。

4.根据权利要求1所述的面齿轮精微修正方法，其特征在于，所述S4中规划激光修正路径轨迹的方法包括面齿轮齿面的分片规划和面齿轮齿面的单元分层处理。

5.根据权利要求4所述的面齿轮精微修正方法，其特征在于，所述S4中的激光修正路径轨迹为齿面上同一层的各坐标点连接所形成的轨迹路线；所述坐标点的坐标根据网格节点所投影齿面的齿面矢量方程求得。

6.根据权利要求1所述的面齿轮精微修正方法，其特征在于，所述S4中齿轮材料成分间互温感应模型为

其中U₀为材料成分吸收的单位质量能量密度，m_i为第i种成分质量，X_i为第i种成分比例，β_i为第i种成分的吸收率。

7.根据权利要求1所述的面齿轮精微修正方法，其特征在于，所述S4中的脉冲间能量串行耦合效应模型为

其中β为合金材料的吸收速率，b为吸收系数；I₀为脉冲激光能量密度，a为脉冲数，s为能量累积系数。

8.根据权利要求5所述的面齿轮精微修正方法，其特征在于，所述齿面矢量方程是根据传统插齿刀具与面齿轮展成坐标系的关系得到。

9.根据权利要求1所述的面齿轮精微修正方法，其特征在于，所述S5中通过三维振镜***调节激光的焦距，保持激光焦点在齿面节点处并法向入射。

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