[发明专利]一种基于关节臂测量机的大齿轮测量方法

说明书

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场，提出了一种基于关节臂测量机的大齿 轮测量方法。

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：

1）大齿轮工件1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1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P_i(x_i，y_i，z_i)；

5）计算大齿轮工件1的齿形误差