一种新型齿轮测量中心测量方法
【专利摘要】本发明涉及精密测试技术及仪器领域，具体涉及一种新型齿轮测量中心测量方法，第一步，将被测齿轮安装在齿轮测量中心的旋转平台上；第二步，控制旋转平台旋转被测齿轮到合适位置，所述合适位置即齿轮测量中心的测头可以沿着被测齿轮的径向方向伸入齿槽内。本发明克服齿轮测量中心角度误差存在的误差放大、测量精度难以提升的弊端，减小了测量误差、提高了测量精度，同时由于测量路径变短，测量效率较常规齿轮测量中心测量方法有较大提高。
【专利说明】一种新型齿轮测量中心测量方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及精密测试技术及仪器领域，具体涉及一种新型齿轮测量中心测量方法。
【背景技术】
[0002]齿轮是机械传动中最重要的、也是应用最广泛的一种传动型式，具有传动比准确、结构紧凑、传动效率高等优点。齿轮按大小分为微小齿轮、常规齿轮、大齿轮、特大型齿轮。齿轮的精度对齿轮的噪声和使用寿命有直接而严重的影响，不同的应用领域对齿轮的精度有不同的要求，特别是在精密传动领域中，其对齿轮的精度有很高要求。为实现重大装备的高性能高效率的传动以及高使用寿命，用户对特大型齿轮的精度提出了越来越高的要求。
[0003]当前对于常规齿轮而言，齿轮测量的典型仪器包括齿轮测量中心与坐标测量机，其中齿轮测量中心由于测量效率高，测量精度高而受到了广泛的应用。中小型齿轮测量中心一般采用电子展成法，大型齿轮测量中心一般采用电子展成式切向极坐标法或法向极坐标法。采用电子展成法的齿轮测量中心其齿廓误差测量过程中由齿轮的旋转运动与测头的直线运动合成，在实际测量过程中，特别是针对大型齿轮测量而言，由于齿轮半径大，造成齿轮旋转过程中的角度误差存在放大作用，限制了齿轮测量中心的测量精度。
[0004]例如齿轮半径为3000mm时，I秒的角度误差将造成15um的长度测量误差，这直接影响了齿轮测量中心的测量精度。为此需要设计新的测量方法提高齿轮测量中心的测量精度。同时现有齿轮测量中心采用展成法实现齿轮渐开线齿廓误差与螺旋线误差测量，在测量过程中，由于切向展成法运动行程大，测量效率相对较低。现有大型齿轮测量中心在部分情况下采用径向展成法，减少了测头直线运动的行程，但大型齿轮质量大，运动控制精度低，也对测量精度造成了影响。
【发明内容】
[0005]针对现有技术存在的问题，提供一种能够克服现有技术中存在放大角度误差的弊端进而提高测量精度的新型齿轮测量中心测量方法。
[0006]本发明采用的技术方案为:
一种新型齿轮测量中心测量方法，第一步，将被测齿轮安装在齿轮测量中心的旋转平台上；第二步，控制旋转平台旋转被测齿轮到合适位置，所述合适位置即齿轮测量中心的测头可以沿着被测齿轮的径向方向伸入齿槽内；第三步，控制旋转平台旋转被测齿轮，当被测齿轮的齿面与所述测头接触后，停止旋转平台，构建齿轮工件坐标系，根据齿轮工件坐标系规划齿廓误差测量路径；第四步，控制齿轮测量中心的三维测量平台沿着齿廓误差测量路径测量齿廓误差，测量完成后控制测头退出齿槽；第五步，控制旋转平台旋转被测齿轮至下一被测齿位置，重复上述第三步与第四步。
[0007]测量螺旋线误差时，则所述第三步中，还需根据齿轮工件坐标系规划螺旋线误差测量路径；所述第四步中，还需控制三维测量平台沿着螺旋线误差测量路径测量螺旋线误差，测量完成后控制测头退出齿槽。
[0008]作为本发明的优选实施方式，所述第三步中，所述齿轮工件坐标系的Z轴为旋转平台旋转轴，齿轮工件坐标系原点为被测齿轮下端面与旋转平台旋转轴的交点，X轴与Y轴之一为齿轮工件坐标系原点至被测齿轮下端面的被测齿面渐开线起始点的连线，根据坐标系正交原则构建X轴与Y轴中的另外一个。
[0009]综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是:
1、克服齿轮测量中心角度误差存在的误差放大、测量精度难以提升的弊端，减小了测量误差、提高了测量精度。
[0010]2、对于大质量的大齿轮测量而言，本发明所采用的测量方法测量齿廓误差与螺旋线误差时不需要旋转平台进行运动，减少了测量不确定度。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为齿轮测量中心结构图
图2为齿轮测量中心坐标法测量原理图
图3为切向展成法齿廓误差测量原理图
图4为径向展成法齿廓误差测量原理图
图5为齿轮工件坐标系与齿廓路径规划原理图
图中标记:1_三维测量平台，2-旋转平台，3-测头，4-被测齿轮。
【具体实施方式】
[0012]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明做进一步说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0013]实施例1
本发明的目的在于:克服齿轮测量中心角度误差存在的误差放大，测量精度难以提升的弊端，在现有齿轮测量中心的基础上，采用三维扫描测头，提出基于直角坐标测量法的齿轮测量中心测量方法。
[0014]一种新型齿轮测量中心测量方法，其特征在于:避免现有齿轮测量中心测量齿廓误差与螺旋线误差时存在的角度误差放大弊端，采用三维扫描测头，采用直角坐标测量法对齿廓误差与螺旋线误差进行测量，减少了采用切向展成法的齿廓误差测量路径，提高了测量效率。对于大质量的大齿轮测量而言，本发明所采用的测量方法测量齿廓误差与螺旋线误差时不需要旋转平台进行运动，减少了测量不确定度。
[0015]本发明将齿轮测量中心作为四维坐标测量机，齿轮测量中心的旋转轴作为四维坐标测量机的旋转轴。通过旋转轴将齿轮定位在适合位置，再通过齿轮测量中心的三维测量平台通过直角坐标测量法对其进行测量。
[0016]具体过程按如下步骤实现:1)将被测齿轮工件安装在齿轮测量中心的旋转平台上；2)控制旋转平台旋转被测齿轮到合适位置，即测头可以沿着齿轮径向方向伸入齿槽内。3)控制旋转平台旋转被测齿轮，当被测齿面与测头接触后，停止旋转平台，构建齿轮工件坐标系，本实施例优选的工件坐标系如图5所示。齿轮工件坐标系Z轴为旋转平台旋转轴，齿轮工件坐标系原点为齿轮下端面与旋转轴的交点，X轴或者Y轴为坐标系原点至齿轮下端面被测齿面渐开线起始点，根据坐标系正交原则构建最后一轴。根据齿轮工件坐标系规划齿廓误差测量路径与螺旋线误差测量路径。4)控制三维测量平台沿着齿廓误差测量路径测量齿廓误差，控制三维测量平台沿着螺旋线误差测量路径测量螺旋线误差。5)当前齿廓误差测量完成后，控制测头退出齿槽，然后控制旋转平台旋转被测齿轮至下一被测齿位置，重复步骤3)与步骤4)实现齿廓误差与螺旋线误差测量。6)齿厚误差与齿距测量与常规齿轮测量中心测量过程一致。
[0017]下面对照附图详细描述本发明:如图1所示，齿轮测量中心包括三维测量平台1、旋转平台2、测头3，本发明的测量方法为:第一步，将被测齿轮4安装在齿轮测量中心的旋转平台2上；第二步，控制旋转平台2旋转被测齿轮4到合适位置，所述合适位置即齿轮测量中心的测头3可以沿着被测齿轮4的径向方向伸入齿槽内；第三步，控制旋转平台2旋转被测齿轮4，当被测齿轮的齿面与所述测头接触后，停止旋转平台，构建齿轮工件坐标系，根据齿轮工件坐标系规划齿廓误差测量路径；第四步，控制齿轮测量中心的三维测量平台I沿着齿廓误差测量路径测量齿廓误差，测量完成后控制测头3退出齿槽；第五步，控制旋转平台2旋转被测齿轮至下一被测齿位置，重复上述第三步与第四步。
[0018]测量螺旋线误差时，则所述第三步中，还需根据齿轮工件坐标系规划螺旋线误差测量路径；所述第四步中，还需控制三维测量平台沿着螺旋线误差测量路径测量螺旋线误差，测量完成后控制测头退出齿槽。
[0019]结合图5所示，所述第三步中，所述齿轮工件坐标系的Z轴为旋转平台旋转轴，齿轮工件坐标系原点为被测齿轮下端面与旋转平台旋转轴的交点，X轴与γ轴之一为齿轮工件坐标系原点至被测齿轮下端面的被测齿面渐开线起始点的连线，根据坐标系正交原则构建X轴与Y轴中的另外一个。
[0020]图2为齿轮测量中心坐标法测量原理图，图中右上角二维坐标图横轴下方应标“测头读数”；图3为切向展成法齿廓误差测量原理图，图中上方二维坐标图横轴左侧应标“测头读数”，图中两条虚线之间为展长；图4为径向展成法齿廓误差测量原理图，图中右上角二维坐标图横轴下方应标“测头读数”；图5为齿轮工件坐标系与齿廓路径规划原理图。图2至图5中的符号均为齿轮【技术领域】通用符号，再次不再一一赘述。
[0021]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种新型齿轮测量中心测量方法，其特征在于，第一步，将被测齿轮安装在齿轮测量中心的旋转平台上；第二步，控制旋转平台旋转被测齿轮到合适位置，所述合适位置即齿轮测量中心的测头可以沿着被测齿轮的径向方向伸入齿槽内；第三步，控制旋转平台旋转被测齿轮，当被测齿轮的齿面与所述测头接触后，停止旋转平台，构建齿轮工件坐标系，根据齿轮工件坐标系规划齿廓误差测量路径；第四步，控制齿轮测量中心的三维测量平台沿着齿廓误差测量路径测量齿廓误差，完成测量后控制测头退出齿槽；第五步，控制旋转平台旋转被测齿轮至下一被测齿位置，重复上述第三步与第四步。
2.根据权利要求1所述的新型齿轮测量中心测量方法，其特征在于，所述第三步中，还需根据齿轮工件坐标系规划螺旋线误差测量路径；所述第四步中，还需控制三维测量平台沿着螺旋线误差测量路径测量螺旋线误差，测量完成后控制测头退出齿槽。
3.根据权利要求1或2所述的新型齿轮测量中心测量方法，其特征在于，所述第三步中，所述齿轮工件坐标系的Z轴为旋转平台旋转轴，齿轮工件坐标系原点为被测齿轮下端面与旋转平台旋转轴的交点，X轴与Y轴之一为齿轮工件坐标系原点至被测齿轮下端面的被测齿面渐开线起始点的连线，根据坐标系正交原则构建X轴与Y轴中的另外一个。
4.根据权利要求1或2所述的新型齿轮测量中心测量方法，其特征在于，所述测头为三维扫描测头。
【文档编号】G01B21/20GK104501763SQ201510011202
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2015年1月9日 优先权日:2015年1月9日
【发明者】张白, 潘俊涛, 韦海成 申请人:北方民族大学