专利名称：一种基于关节臂测量机的大齿轮测量方法
技术领域：
本发明涉及一种基于关节臂测量坐标机的大齿轮测量方法，该方法简易高效，特别适合大齿轮的在机测量。属于精密测试技术及精密仪器领域。
背景技术：
大齿轮是指直径大于500mm的齿轮，它是大型装备的关键零部件。对于大齿轮而言，因参数、尺寸和重量较大，目前主要是以齿廓、螺旋线和齿距测量为基础的分析式测量，主要依靠电子展成法实现。电子展成测量是指通过由计算机、控制器、伺服驱动装置和传动装置组成的展成系统，取代机械展成法中的展成装置，形成某种特定轨迹曲线(螺旋线，齿廓线等)，该轨迹曲线与被测齿轮的实际特征线作比较，来确定相应误差。基于电子展成法进行测量的仪器主要有CNC齿轮测量中心。齿轮测量中心一般配备旋转平台，齿轮工件被安装于旋转平台上，依靠齿轮工件的转动以及测头在轴向/切向向方向协调移动进行螺旋线/齿廓测量，转动及平移运动要依据齿轮渐开线展成方程进行控制。采用传统电子展成法对大齿轮测量具有如下缺点:1)展成系统形成的特定轨迹线必须严格控制在设定的测量面内(端平面或者分度圆柱面)，因此对测量仪器瞄准定位精度要求很高。而大齿轮尺寸大，测量仪器的结构、体积相应增大，给仪器制造和装配带来很大的困难；2)使用旋转平台测量大齿轮，齿轮重量给转轴增加很大作用力，造成仪器几何变形；且齿轮惯性大，转动和停止难以精确控制，微小的角度偏差所引起的测量误差会随着被测齿轮尺寸的增大而增大，即存在所谓的“误差放大”效应。3)大型量仪不适合安放在生产现场而一般安装在计量室内，因此大齿轮需要加工完后搬运到计量室内检测，检测后再次运回到生产现场进行修正，其过程相当繁琐复杂。加之大型仪器价格昂贵，一般企业难以承受，影响了这类仪器的应用。综上所述，有必要利用现有经济型测量仪器并采用新的测量方法对大齿轮实现快速、准确测量。
发明内容
本发明针对目前大齿轮生产现�。岢隽艘恢只诠亟诒鄄饬炕拇蟪萋植饬糠椒�。本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是:采用“以小测大”的思路，使用关节臂坐标测量机在机床旁对大齿轮进行齿形误差测量，大齿轮工件无需拆卸搬运至计量室，在加工现场即可完成测量。利用关节臂坐标测量机的测头在齿轮设计基准面上采集若干点，通过采集点坐标建立齿轮工件坐标系，进而确定齿轮工件和测量仪器的位置关系。通过关节臂坐标测量机的测头在齿面上均布采集点坐标，计算出每个测量点对应齿面起始角后，可计算得到齿轮的齿形误差值。
齿轮测量一般在圆周均布的不少于3个齿的左右侧齿面进行测量。由于大齿轮尺寸较大，而关节臂测量坐标机测量空间有限，测量方法包括有两种实现方式:1)大齿轮处于静止状态，关节臂围绕齿轮工件进行移站(移动测量仪器位置)即可对4个对称位置的轮齿进行测量；2)关节臂测量机安装位置不变，齿轮工件由转台驱动依次旋转90°后实现4个对称位置的轮齿测量。一种基于关节臂坐标测量机的大齿轮测量方法，采用“以小测大”的方式，把关节臂坐标测量机置于大齿轮加工机床旁，对大齿轮工件进行在机测量，测量方法包括有两种实现方式:实现方式一:齿轮工件不动，·关节臂测量机围绕齿轮工件进行移站，即移动测量仪器到下一个位置后对各个部位的轮齿进行测量；实现方式二:关节臂测量机安装位置固定，齿轮工件由机床转台驱动旋转，利用关节臂测量机对其测量空间范围内的轮齿进行测量。在所述的实现方式一中，测量过程包括如下步骤:I)大齿轮工件I安置在机床回转平台4上，在加工机床旁标注4个点，作为关节臂测量机的固定位置，4个点围绕大齿轮工件成对称分布；将关节臂测量机2安置于其中一个标注点上；2)利用关节臂坐标机2在大齿轮工件I的设计基准面上采点，建立齿轮工件坐标系;3)通过计算机3确定测量坐标系和齿轮工件坐标系的坐标变换关系，所有后续测量点须转换到齿轮工件坐标系下；4)利用关节臂坐标机2的测头在齿面上均布采集若干测量点，测量点坐标在齿轮工件坐标系下SPiO^yi, Zi)；5)计算大齿轮工件I的齿形误差将步骤4)测量得到的齿面点坐标Pi (xi； yi； Zi)代入公式:
权利要求
1.一种基于关节臂坐标测量机的大齿轮测量方法，其特征在于:采用“以小测大”的方式，把关节臂坐标测量机置于大齿轮加工机床旁，对大齿轮工件进行在机测量，测量方法包括有两种实现方式: 实现方式一:齿轮工件不动，关节臂测量机围绕齿轮工件进行移站，即移动测量仪器到下一个位置后对各个部位的轮齿进行测量； 实现方式二:关节臂测量机安装位置固定，齿轮工件由机床转台驱动旋转，利用关节臂测量机对其测量空间范围内的轮齿进行测量。
2.如权利要求1所述的一种基于关节臂坐标测量机的大齿轮测量方法，其特征在于:在所述的实现方式一中，测量过程包括如下步骤: 1)大齿轮工件(I)安置在机床回转平台(4)上，在加工机床旁标注4个点，作为关节臂测量机的固定位置，4个点围绕大齿轮工件成对称分布；将关节臂测量机(2)安置于其中一个标注点上； 2)利用关节臂坐标机(2)在大齿轮工件(I)的设计基准面上采点，建立齿轮工件坐标系; 3)通过计算机(3)确定测量坐标系和齿轮工件坐标系的坐标变换关系，所有后续测量点须转换到齿轮工件坐标系下； 4)利用关节臂坐标机(2)的测头在齿面上均布采集若干测量点，测量点坐标在齿轮工件坐标系下为Pi (xi； yi； Zi) 5)计算大齿轮工件(I)的齿形误差 将步骤4)测量得到的齿面点坐标Pi (xi； yi； Zi)代入公式:
3.如权利要求1所述的一种基于关节臂坐标测量机的大齿轮测量方法，其特征在于:在所述的实现方式二中，测量过程包括如下步骤: I)将关节臂测量机(2)安置于大齿轮加工机床旁，大齿轮工件(I)安置在机床回转平台(4)上； 2 )利用关节臂坐标机(2 )在齿轮工件(I)的设计基准面上采点，建立齿轮工件坐标系； 3)通过计算机(3)的测量软件确定测量坐标系和齿轮工件坐标系的坐标变换关系，所有后续测量点须转换到齿轮工件坐标系下； 4)利用关节臂坐标机(2)的测头在齿面上均布采集若干点，测量点坐标值为PiO^yi,Zi)；5)计算大齿轮工件(I)的齿形误差 将步骤4)测量得到的齿面点坐标Pi (xi； yi； Zi)代入公式:
全文摘要
一种基于关节臂测量机的大齿轮测量方法，属于齿轮测量技术领域。关节臂坐标测量机被安置于机床旁，对在机被加工齿轮进行现场测量。通过关节臂坐标测量机可建立被测齿轮工件与测量仪器的位置关系，利用测量仪器的测头在齿面上均布采点后，得到实际齿面每个测量点对应的齿面起始角参数，经过计算最后得到齿面齿形误差。通过机床回转平台驱动齿轮工件进行回转或者移动关节臂坐标测量机位置可实现大齿轮不同部位轮齿的测量。
文档编号G01B21/20GK103148827SQ20131007403
公开日2013年6月12日 申请日期2013年3月8日 优先权日2013年3月8日
发明者石照耀, 林虎 申请人:北京工业大学
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
