[发明专利]一种基于关节臂测量机的大齿轮测量方法

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。

主权项

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，把关节臂测量机(2)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(2)围绕齿轮工件进行移站,即移动关节臂测量机(2)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(2)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个标注点，作为关节臂测量机(2)的固定位置，4个标注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)利用关节臂测量机(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)利用关节臂测量机(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5)计算大齿轮工件(1)的齿形误差将步骤4)测量得到的齿面点坐标代入公式：${\mathrm{\φ}}_i=\arccos \frac{x_i}{\sqrt{{x_i}^2+{y_i}^2}}+\arccos \frac{r_b}{\sqrt{{x_i}^2+{y_i}^2}}-\sqrt{\frac{{x_i}^2+{y_i}^2}{{r_b}^2}-1}+\frac{r_T}{r_b\cos {\mathrm{\β}}_b}$上式中，φ_i为点所对应的齿面起始角参数,r_b为基圆半径，β_b为基圆螺旋角，r_T为测头的测球半径；通过上式计算出每个测量点所对应的齿面起始角φ_i，最大的起始角用max(φ_i)来表示,最小的起始角用min(φ_i)来表示,那么齿面齿形误差f的计算公式为：f＝r_b·[max(φ_i)‑min(φ_i)]6)将关节臂坐标测量机(2)绕一个方向移动至下一个标注点位置并固定，重复上述第2)到第6)测量步骤，直至关节臂坐标测量机在4个标注点位置都完成测量；所述的实现方式二中，测量过程包括如下步骤,1)将关节臂测量机(2)安置于大齿轮加工机床旁，大齿轮工件(1)安置在机床回转平台(4)上；2)利用关节臂测量机(2)在齿轮工件(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)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)利用关节臂测量机(2)的测头在齿面上均布采集若干测量点，测量点坐标值为5)计算大齿轮工件(1)的齿形误差将步骤4)测量得到的齿面点坐标代入公式：${\mathrm{\φ}}_i=\arccos \frac{x_i}{\sqrt{{x_i}^2+{y_i}^2}}+\arccos \frac{r_b}{\sqrt{{x_i}^2+{y_i}^2}}-\sqrt{\frac{{x_i}^2+{y_i}^2}{{r_b}^2}-1}+\frac{r_T}{r_b\cos {\mathrm{\β}}_b}$上式中，φ_i为点所对应的齿面起始角参数，r_b为基圆半径，β_b为基圆螺旋角，r_T为测头的测球半径；通过上式计算出每个测量点所对应的齿面起始角φ_i，最大的起始角用max(φ_i)来表示,最小的起始角用min(φ_i)来表示,那么齿面齿形误差f的计算公式为：f＝r_b·[max(φ_i)‑min(φ_i)]6)驱动机床回转平台(4)带动齿轮工件(1)转动90°停止，使用关节臂测量机(2)重复上述第2)到第6)测量步骤，直至大齿轮工件(1)转动一圈。