[发明专利]一种基于扇形齿轮量具的大型齿轮机床测头中心标定方法

权利要求书

1.一种基于扇形齿轮量具的大型齿轮机床测头中心标定方法，其特征在于，包括如下步骤：

S01：制作扇形齿轮量具(1)；

S02：校正扇形齿轮量具(1)平面与机床回转工件台(6)的工作平面平行，校准扇形齿轮量具(1)与回转工件台(6)的回转轴线同轴；

S03：测量采点，具体为在扇形齿轮量具(1)上选定若干个齿槽，执行齿形测量程序，对选定齿槽测量采点，获得齿槽的齿面测量数据；

S04：根据测量的数据，计算左齿面的齿廓斜率偏差平均值f_halm和右齿面的齿廓斜率偏差平均值f_harm；扇形齿轮量具(1)查手册得出齿形精度标准值F_ha，当f_halm(Δx,Δy)≤1.4*F_ha，且f_harm(Δx,Δy)≤1.4*F_ha时，完成测头(9)的标定；

S05：当f_halm(Δx,Δy)>1.4*F_ha，或f_harm(Δx,Δy)>1.4*F_ha时，计算出测头(9)中心的位置误差修正量(Δa，Δb)，标定测头(9)中心的位置；

S06：按照新标定的测头(9)中心的位置，重复S03步骤。

2.根据权利要求1所述的基于扇形齿轮量具的大型齿轮机床测头中心标定方法，其特征在于，所述扇形齿轮量具(1)的扇形角度介于30°～60°，扇形齿轮量具(1)的齿廓、齿向和齿距精度等级为ISO 3。

3.根据权利要求1所述的基于扇形齿轮量具的大型齿轮机床测头中心标定方法，其特征在于，所述S02步骤具体为：

S02.1：将扇形齿轮量具(1)放在机床回转工件台(6)上；

S02.2：通过第一千分表(7)测量校水平端面基准带(4)与回转工作台(6)的平面平行；通过调水平螺钉(2)使扇形齿轮量具(1)的水平端面基准带(4)与机床回转工作台(6)的工作平面平行；

S02.3：通过第二千分表(8)测量校圆心基准带(5)与回转工作台(6)的回转轴线同轴；找正扇形齿轮量具(1)的圆心，使扇形齿轮量具(1)的假想圆心与机床回转工作台(6)的圆心同心。

4.根据权利要求3所述的基于扇形齿轮量具的大型齿轮机床测头中心标定方法，其特征在于，所述S02.2步骤中调水平螺钉(2)数量为3个。

5.根据权利要求1所述的基于扇形齿轮量具的大型齿轮机床测头中心标定方法，其特征在于，所述S05步骤具体为：

S05.1：建立测头(9)误差与齿面斜率偏差之间关系的数学模型；假设测头(9)沿X方向径向误差为Δx，由Δx产生的左、右齿面的齿廓斜率偏差为f_hal(Δx)和f_har(Δx)，且f_hal(Δx)与f_har(Δx)的倾斜方向相反，大小相同；假设测头(9)沿Y方向切向误差为Δy，由Δy导致的两侧齿面的齿廓斜率偏差为f_hal(Δy)和f_har(Δy)，且f_hal(Δy)与f_har(Δy)的倾斜方向相同，大小相同；且径向误差Δx和切向误差Δy对左、右两侧齿面的齿廓斜率偏差的影响满足线性叠加原理，因此，Δx和Δy导致的左、右齿面的齿廓斜率偏差可以表示为f_hal(Δx,Δy)和f_har(Δx,Δy)：

S05.2：根据渐开线性质，根据方程组分别计算出齿廓偏差f_hal(Δx,0)、f_har(Δx,0)、f_hal(Δy,0)、f_har(Δy,0)、f_hal(Δx,Δy)、f_har(Δx,Δy)；

上述方程组中，渐开线齿廓绕O点旋转的理论角度为

测头存在径向误差Δx和切向误差Δy，且测量左齿面时，回转工作台(6)绕O点旋转的计算转角为

测头存在径向误差Δx和切向误差Δy，且测量右齿面时，回转工作台(6)绕O点旋转的计算转角为

其中：x₀为测头中心起始位置A点的X坐标值；x₁为测头沿X方向移动，且仍在齿槽内B点的X坐标值；r_b为齿轮基圆半径；

S05.3：计算Δx和Δy的修正系数k_x和k_y：假设存在扰动微小误差Δx和Δy，其中Δx∈[-0.05,0.05]和Δy∈[-0.05,0.05]，且Δx和Δy的单位为mm，任取Δx和Δy值，根据S05.2中的方程组，计算出左、右两侧齿廓斜率偏差分别为f_hal(Δx,Δy)和f_har(Δx,Δy)；已知(Δx,Δy)和f_hal(Δx,Δy)、f_har(Δx,Δy)，根据S05.1中公式的变型式可以求解修正系数k_x和k_y；

S05.4：计算测头(9)中心的位置误差修正量(Δa，Δb)：根据方程式求解出误差修正量(Δa，Δb)；

S05.5：将该误差修正量(Δa，Δb)输入程序中。