專利名稱：一種基于關(guān)節(jié)臂測量機的大齒輪測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于關(guān)節(jié)臂測量坐標(biāo)機的大齒輪測量方法，該方法簡易高效，特別適合大齒輪的在機測量。屬于精密測試技術(shù)及精密儀器領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
大齒輪是指直徑大于500mm的齒輪，它是大型裝備的關(guān)鍵零部件。對于大齒輪而言，因參數(shù)、尺寸和重量較大，目前主要是以齒廓、螺旋線和齒距測量為基礎(chǔ)的分析式測量，主要依靠電子展成法實現(xiàn)。電子展成測量是指通過由計算機、控制器、伺服驅(qū)動裝置和傳動裝置組成的展成系統(tǒng)，取代機械展成法中的展成裝置，形成某種特定軌跡曲線(螺旋線，齒廓線等)，該軌跡曲線與被測齒輪的實際特征線作比較，來確定相應(yīng)誤差?；陔娮诱钩煞ㄟM(jìn)行測量的儀器主要有CNC齒輪測量中心。齒輪測量中心一般配備旋轉(zhuǎn)平臺，齒輪工件被安裝于旋轉(zhuǎn)平臺上，依靠齒輪工件的轉(zhuǎn)動以及測頭在軸向/切向向方向協(xié)調(diào)移動進(jìn)行螺旋線/齒廓測量，轉(zhuǎn)動及平移運動要依據(jù)齒輪漸開線展成方程進(jìn)行控制。采用傳統(tǒng)電子展成法對大齒輪測量具有如下缺點:1)展成系統(tǒng)形成的特定軌跡線必須嚴(yán)格控制在設(shè)定的測量面內(nèi)(端平面或者分度圓柱面)，因此對測量儀器瞄準(zhǔn)定位精度要求很高。而大齒輪尺寸大，測量儀器的結(jié)構(gòu)、體積相應(yīng)增大，給儀器制造和裝配帶來很大的困難；2)使用旋轉(zhuǎn)平臺測量大齒輪，齒輪重量給轉(zhuǎn)軸增加很大作用力，造成儀器幾何變形；且齒輪慣性大，轉(zhuǎn)動和停止難以精確控制，微小的角度偏差所引起的測量誤差會隨著被測齒輪尺寸的增大而增大，即存在所謂的“誤差放大”效應(yīng)。3)大型量儀不適合安放在生產(chǎn)現(xiàn)場而一般安裝在計量室內(nèi)，因此大齒輪需要加工完后搬運到計量室內(nèi)檢測，檢測后再次運回到生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行修正，其過程相當(dāng)繁瑣復(fù)雜。加之大型儀器價格昂貴，一般企業(yè)難以承受，影響了這類儀器的應(yīng)用。綜上所述，有必要利用現(xiàn)有經(jīng)濟型測量儀器并采用新的測量方法對大齒輪實現(xiàn)快速、準(zhǔn)確測量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對目前大齒輪生產(chǎn)現(xiàn)場，提出了一種基于關(guān)節(jié)臂測量機的大齒輪測量方法。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:采用“以小測大”的思路，使用關(guān)節(jié)臂坐標(biāo)測量機在機床旁對大齒輪進(jìn)行齒形誤差測量，大齒輪工件無需拆卸搬運至計量室，在加工現(xiàn)場即可完成測量。利用關(guān)節(jié)臂坐標(biāo)測量機的測頭在齒輪設(shè)計基準(zhǔn)面上采集若干點，通過采集點坐標(biāo)建立齒輪工件坐標(biāo)系，進(jìn)而確定齒輪工件和測量儀器的位置關(guān)系。通過關(guān)節(jié)臂坐標(biāo)測量機的測頭在齒面上均布采集點坐標(biāo)，計算出每個測量點對應(yīng)齒面起始角后，可計算得到齒輪的齒形誤差值。
齒輪測量一般在圓周均布的不少于3個齒的左右側(cè)齒面進(jìn)行測量。由于大齒輪尺寸較大，而關(guān)節(jié)臂測量坐標(biāo)機測量空間有限，測量方法包括有兩種實現(xiàn)方式:1)大齒輪處于靜止?fàn)顟B(tài)，關(guān)節(jié)臂圍繞齒輪工件進(jìn)行移站(移動測量儀器位置)即可對4個對稱位置的輪齒進(jìn)行測量；2)關(guān)節(jié)臂測量機安裝位置不變，齒輪工件由轉(zhuǎn)臺驅(qū)動依次旋轉(zhuǎn)90°后實現(xiàn)4個對稱位置的輪齒測量。一種基于關(guān)節(jié)臂坐標(biāo)測量機的大齒輪測量方法，采用“以小測大”的方式，把關(guān)節(jié)臂坐標(biāo)測量機置于大齒輪加工機床旁，對大齒輪工件進(jìn)行在機測量，測量方法包括有兩種實現(xiàn)方式:實現(xiàn)方式一:齒輪工件不動，·關(guān)節(jié)臂測量機圍繞齒輪工件進(jìn)行移站，即移動測量儀器到下一個位置后對各個部位的輪齒進(jìn)行測量；實現(xiàn)方式二:關(guān)節(jié)臂測量機安裝位置固定，齒輪工件由機床轉(zhuǎn)臺驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，利用關(guān)節(jié)臂測量機對其測量空間范圍內(nèi)的輪齒進(jìn)行測量。在所述的實現(xiàn)方式一中，測量過程包括如下步驟:I)大齒輪工件I安置在機床回轉(zhuǎn)平臺4上，在加工機床旁標(biāo)注4個點，作為關(guān)節(jié)臂測量機的固定位置，4個點圍繞大齒輪工件成對稱分布；將關(guān)節(jié)臂測量機2安置于其中一個標(biāo)注點上；2)利用關(guān)節(jié)臂坐標(biāo)機2在大齒輪工件I的設(shè)計基準(zhǔn)面上采點，建立齒輪工件坐標(biāo)系;3)通過計算機3確定測量坐標(biāo)系和齒輪工件坐標(biāo)系的坐標(biāo)變換關(guān)系，所有后續(xù)測量點須轉(zhuǎn)換到齒輪工件坐標(biāo)系下；4)利用關(guān)節(jié)臂坐標(biāo)機2的測頭在齒面上均布采集若干測量點，測量點坐標(biāo)在齒輪工件坐標(biāo)系下SPiO^yi, Zi)；5)計算大齒輪工件I的齒形誤差將步驟4)測量得到的齒面點坐標(biāo)Pi (xi； yi； Zi)代入公式:
權(quán)利要求
1.一種基于關(guān)節(jié)臂坐標(biāo)測量機的大齒輪測量方法，其特征在于:采用“以小測大”的方式，把關(guān)節(jié)臂坐標(biāo)測量機置于大齒輪加工機床旁，對大齒輪工件進(jìn)行在機測量，測量方法包括有兩種實現(xiàn)方式: 實現(xiàn)方式一:齒輪工件不動，關(guān)節(jié)臂測量機圍繞齒輪工件進(jìn)行移站，即移動測量儀器到下一個位置后對各個部位的輪齒進(jìn)行測量； 實現(xiàn)方式二:關(guān)節(jié)臂測量機安裝位置固定，齒輪工件由機床轉(zhuǎn)臺驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，利用關(guān)節(jié)臂測量機對其測量空間范圍內(nèi)的輪齒進(jìn)行測量。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于關(guān)節(jié)臂坐標(biāo)測量機的大齒輪測量方法，其特征在于:在所述的實現(xiàn)方式一中，測量過程包括如下步驟: 1)大齒輪工件(I)安置在機床回轉(zhuǎn)平臺(4)上，在加工機床旁標(biāo)注4個點，作為關(guān)節(jié)臂測量機的固定位置，4個點圍繞大齒輪工件成對稱分布；將關(guān)節(jié)臂測量機(2)安置于其中一個標(biāo)注點上； 2)利用關(guān)節(jié)臂坐標(biāo)機(2)在大齒輪工件(I)的設(shè)計基準(zhǔn)面上采點，建立齒輪工件坐標(biāo)系; 3)通過計算機(3)確定測量坐標(biāo)系和齒輪工件坐標(biāo)系的坐標(biāo)變換關(guān)系，所有后續(xù)測量點須轉(zhuǎn)換到齒輪工件坐標(biāo)系下； 4)利用關(guān)節(jié)臂坐標(biāo)機(2)的測頭在齒面上均布采集若干測量點，測量點坐標(biāo)在齒輪工件坐標(biāo)系下為Pi (xi； yi； Zi) 5)計算大齒輪工件(I)的齒形誤差 將步驟4)測量得到的齒面點坐標(biāo)Pi (xi； yi； Zi)代入公式:
3.如權(quán)利要求1所述的一種基于關(guān)節(jié)臂坐標(biāo)測量機的大齒輪測量方法，其特征在于:在所述的實現(xiàn)方式二中，測量過程包括如下步驟: I)將關(guān)節(jié)臂測量機(2)安置于大齒輪加工機床旁，大齒輪工件(I)安置在機床回轉(zhuǎn)平臺(4)上； 2 )利用關(guān)節(jié)臂坐標(biāo)機(2 )在齒輪工件(I)的設(shè)計基準(zhǔn)面上采點，建立齒輪工件坐標(biāo)系； 3)通過計算機(3)的測量軟件確定測量坐標(biāo)系和齒輪工件坐標(biāo)系的坐標(biāo)變換關(guān)系，所有后續(xù)測量點須轉(zhuǎn)換到齒輪工件坐標(biāo)系下； 4)利用關(guān)節(jié)臂坐標(biāo)機(2)的測頭在齒面上均布采集若干點，測量點坐標(biāo)值為PiO^yi,Zi)；5)計算大齒輪工件(I)的齒形誤差 將步驟4)測量得到的齒面點坐標(biāo)Pi (xi； yi； Zi)代入公式:
全文摘要
一種基于關(guān)節(jié)臂測量機的大齒輪測量方法，屬于齒輪測量技術(shù)領(lǐng)域。關(guān)節(jié)臂坐標(biāo)測量機被安置于機床旁，對在機被加工齒輪進(jìn)行現(xiàn)場測量。通過關(guān)節(jié)臂坐標(biāo)測量機可建立被測齒輪工件與測量儀器的位置關(guān)系，利用測量儀器的測頭在齒面上均布采點后，得到實際齒面每個測量點對應(yīng)的齒面起始角參數(shù)，經(jīng)過計算最后得到齒面齒形誤差。通過機床回轉(zhuǎn)平臺驅(qū)動齒輪工件進(jìn)行回轉(zhuǎn)或者移動關(guān)節(jié)臂坐標(biāo)測量機位置可實現(xiàn)大齒輪不同部位輪齒的測量。
文檔編號G01B21/20GK103148827SQ20131007403
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月8日
發(fā)明者石照耀, 林虎 申請人:北京工業(yè)大學(xué)