一種提高大型齒輪齒距偏差在機測量精度的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明主要涉及的是一種提高大型齒輪齒距偏差在機測量精度的方法，適用于在 數(shù)控滾齒機、數(shù)控銑齒機、數(shù)控磨齒機等各類大型齒輪加工機床上進行齒輪齒距偏差的精 確測量。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國電力、船舶等行業(yè)的快速發(fā)展，對大型齒輪（直徑1. 5米以上）的需求越來越 多，精度要求也越來越高（精度5級甚至4級以上）。例如風(fēng)力發(fā)電行業(yè)增速齒輪箱需要直 徑1. 5米、精度5級以上的精密內(nèi)齒輪，船舶行業(yè)齒輪箱需要直徑2. 5米、精度5級以上精密 齒輪，而大型雷達轉(zhuǎn)塔則要用到直徑2米以上高精度齒輪。對于大型齒輪，由于其尺寸規(guī)格 和質(zhì)量都很龐大，加工完成后再轉(zhuǎn)移到齒輪測量中心上全面檢測非常不方便?，F(xiàn)在不少大 型齒輪加工機床都配備了在機測量系統(tǒng)，可以避免反復(fù)拆卸和裝夾齒輪，提高了測量效率 和加工精度；但是當前齒輪加工機床的在機測量系統(tǒng)，無一例外地都使用了機床本身的結(jié) 構(gòu)和運動傳遞作為測量設(shè)備的重要組成部分，而機床本身結(jié)構(gòu)的精度（如回轉(zhuǎn)工作臺的回 轉(zhuǎn)精度和在機測量裝置和直線移動精度）在很大程度上影響了在機測量系統(tǒng)的測量精度， 尤其是對齒輪齒距偏差的測量精度影響更加明顯。
[0003] 現(xiàn)有齒輪加工機床上的大型數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺，為了實現(xiàn)大扭矩驅(qū)動，都采用減速 機+蝸輪蝸桿副的傳動結(jié)構(gòu)。為保證回轉(zhuǎn)工作臺回轉(zhuǎn)精度，安裝圓光柵進行全閉環(huán)控制是 一個有效措施，但因為大型齒輪加工的重載荷切削，極易使控制系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩，因此大型回 轉(zhuǎn)工作臺通常采用伺服電動機的編碼器進行半閉環(huán)控制，回轉(zhuǎn)工作臺的分度精度一般可達 在20"，而相對應(yīng)的大型齒輪測量中心的分度精度在±1"(例如德國Klingelnberg公司 的P300型齒輪測量中心，可測齒輪外徑3000mm);同樣附加在機床結(jié)構(gòu)上的在機測量裝置 直線移動精度也依賴于機床本身，所以在機測量系統(tǒng)中機床自身的精度嚴重影響了測量結(jié) 果，在齒輪的眾多參數(shù)中（齒距偏差、齒形偏差、螺旋線偏差等），又以齒距偏差對運動精度 的影響最敏感。
[0004] 綜上所述，由于大型齒輪加工和測量的特殊性，目前齒輪加工機床上在機測量系 統(tǒng)因為機床本身結(jié)構(gòu)精度的原因，不能滿足大型齒輪齒距偏差測量精度的要求，因此本發(fā) 明提出一種通過雙重標定來提高大型齒輪齒距偏差在機測量精度的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明針對現(xiàn)有大型齒輪在機測量系統(tǒng)由于機床結(jié)構(gòu)本身精度原因造成的齒距 偏差測量精度不足的問題，提出了一種提高大型齒輪齒距偏差在機測量精度的方法，該方 法不改變原來在機測量系統(tǒng)的機械結(jié)構(gòu)，同時能夠有效提高大型齒輪齒距偏差的在機測量 精度，滿足大型齒輪精密測量的精度需求。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種提高大型齒輪齒距偏差在機測量精度的方 法，包括以下步驟：
[0007] 步驟一，利用激光干涉儀標定機床回轉(zhuǎn)工作臺的回轉(zhuǎn)精度；
[0008] 步驟二，利用標準漸開線齒輪標定在機測量系統(tǒng)的綜合誤差；
[0009] 步驟三，利用在機測量裝置檢測加工齒輪的齒距偏差。
[0010] 其中，步驟一包括以下步驟：
[0011] 1. 1安裝儀器，第一步，將基準分度轉(zhuǎn)臺安裝在機床回轉(zhuǎn)工作臺上；第二步，將角 度反射鏡安裝在基準分度轉(zhuǎn)臺上；第三步，將角度干涉鏡固定在機床回轉(zhuǎn)工作臺上；第四 步，將基準分度轉(zhuǎn)臺和機床回轉(zhuǎn)工作臺回到原點；
[0012] 1.2以r作為步距，測量機床回轉(zhuǎn)工作臺每一整數(shù)角度位置的回轉(zhuǎn)誤差，記為 A0i，其中i=〇，1，、、、，360，A0^勺的數(shù)值=激光干涉儀的數(shù)值+基準分度轉(zhuǎn)臺的數(shù) 值-機床回轉(zhuǎn)工作臺的旋轉(zhuǎn)數(shù)值，機床回轉(zhuǎn)工作臺的旋轉(zhuǎn)由數(shù)控系統(tǒng)編程實施；
[0013] 1. 3利用線性插值法計算機床回轉(zhuǎn)工作臺任意角度位置的回轉(zhuǎn)誤差A(yù)0 i+iy_，計算 公式為：
[0015] 其中，j為兩個整數(shù)角度之間的均分步長，n為從上一個整數(shù)角度累計到當前位置 的均分步長的個數(shù)，且1/j。
[0016] 步驟二包括以下步驟：
[0017] 2. 1采用定位心軸將標準漸開線齒輪安裝在機床回轉(zhuǎn)工作臺上；
[0018] 2. 2將機床回轉(zhuǎn)工作臺回到原點，用機床測量裝置檢測標準漸開線齒輪的單個齒 距偏差；
[0019] 2. 3計算在機測量系統(tǒng)的綜合誤差A(yù)e :
[0020] Ae fpt (measured) fpt (standard) (6)
[0021] 其中，fpt(__d)為單個齒距偏差的線性值，fpt(standari)為標準漸開線齒輪的單個齒 距偏差。
[0022] 步驟2. 2包括以下步驟：
[0023] 2. 2. 1將測頭移到齒輪分度圓上，靠近某一側(cè)齒面，旋轉(zhuǎn)機床回轉(zhuǎn)工作臺使齒面觸 發(fā)測頭信號，記下齒輪當前轉(zhuǎn)角位置，記為0，單位為度，考慮機床回轉(zhuǎn)工作臺的回轉(zhuǎn)誤差， 當前位置的實際轉(zhuǎn)角為計算公式如下：
[0024]
[0025] 其中，為機床回轉(zhuǎn)工作臺的回轉(zhuǎn)誤差；
[0026] 2. 2. 2旋轉(zhuǎn)機床回轉(zhuǎn)工作臺，使測頭觸發(fā)相鄰齒的同側(cè)齒面，記下齒輪當前轉(zhuǎn)角位 置，記為％，單位為度，考慮回轉(zhuǎn)工作臺的回轉(zhuǎn)誤差，當前位置的實際轉(zhuǎn)角為％_^，計算 公式如下：
[0027]
[0028] 其中，為機床回轉(zhuǎn)工作臺的回轉(zhuǎn)誤差；
[0029] 2. 2. 3計算標準漸開線角齒距偏差，計算公式如下：
[0030]
[0031] 其中，z為齒輪的齒數(shù)；
[0032] 2. 2. 4計算標準漸開線單個齒距偏差的線性值fpt(_SUMd)，計算公式如下：
[0033]
[0034] 其中，m為齒輪的模數(shù)。
[0035] 步驟三包括以下步驟：
[0036] 3. 1啟動在機測量系統(tǒng)；
[0037] 3. 2將機床回轉(zhuǎn)工作臺回到原點，然后將測頭移到加工齒輪分度圓上，靠近某一側(cè) 齒面，旋轉(zhuǎn)機床回轉(zhuǎn)工作臺使齒面觸發(fā)測頭信號，記下齒輪當前轉(zhuǎn)角位置，記為％，計算當 前位置的實際轉(zhuǎn)角，計算公式如下：
[0038]
[0039] 其中，為機床回轉(zhuǎn)工作臺的回轉(zhuǎn)誤差；
[0040] 3. 3旋轉(zhuǎn)機床回轉(zhuǎn)工作臺，使測頭觸發(fā)相鄰齒的同側(cè)齒面，記下齒輪當前轉(zhuǎn)角位 置，記為％，考慮機床回轉(zhuǎn)工作臺的回轉(zhuǎn)誤差，當前位置的實際轉(zhuǎn)角&(_@，計算公式如 下：
[0041]
[0042]其中，為機床回轉(zhuǎn)工作臺的回轉(zhuǎn)誤差；
[0043] 3. 4計算單個齒距的偏差fpt(aetual)，計算公式如下：
[0044]
[0045]其中，IH1為加工齒輪的齒輪模數(shù)，zi為加工齒輪的齒數(shù)，A e為在機測量系統(tǒng)的綜 合誤差。
[0046] 優(yōu)選地，所述基準分度轉(zhuǎn)臺的步距小于或等于5°，分度精度小于或等于2"。
[0047] 本發(fā)明所達到的有益技術(shù)效果：與現(xiàn)有的在機測量技術(shù)相比，本發(fā)明提供的雙重 標定測量方法不改變現(xiàn)有機床和在機測量系統(tǒng)的機械結(jié)構(gòu)，充分考慮測量中回轉(zhuǎn)工作臺和 測量裝置本身的誤差對齒距測量精度的影響，通過標定和數(shù)據(jù)處理提高大型齒輪齒距偏差 的在機測量精度。
【附圖說明】
[0048] 圖1本發(fā)明具體實施例中立式磨齒機中用標準漸開線齒輪標定測量裝置綜合誤 差的結(jié)果示意圖；
[0049]圖2本發(fā)明具體實施例中用激光干涉儀標定機床回轉(zhuǎn)工作臺回轉(zhuǎn)誤差的結(jié)構(gòu)示 意圖；
[0050] 圖3本發(fā)明實施步驟流程示意圖；
【具體實施方式】
[0051] 為了能更好的了解本發(fā)明的技術(shù)特征、技術(shù)內(nèi)容及其達到的技術(shù)效果，現(xiàn)將本發(fā) 明的附圖結(jié)合實施例進行更詳細的說明。
[0052] 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明專利進一步說明。
[0053] 如圖3所示，本發(fā)明提供一種提高大型齒輪齒距偏差在機測量精度的方法，包括 以下步驟：
[0054] 步驟一，利用激光干涉儀標定機床回轉(zhuǎn)工作臺的回轉(zhuǎn)精度，具體過程如下：
[0055] I. 1安裝儀器，第一步，將基準分度轉(zhuǎn)臺安裝在機床回轉(zhuǎn)工作臺上，其中，所述基準 分度轉(zhuǎn)臺的步距小于或等于5°，分度精度小于或等于2";第二步，將角度反射鏡安裝在基 準分度轉(zhuǎn)臺上；第三步，將角度干涉鏡固定在機床回轉(zhuǎn)工作臺上；第四步，將基準分度轉(zhuǎn)臺 和機床回轉(zhuǎn)工作臺回到原點；
[0056] 1.2以1°作為步距，測量機床回轉(zhuǎn)工作臺每一整數(shù)角度位置的回轉(zhuǎn)誤差，記為 A0i，其中i= 〇，1，、、、，360，A0 ^勺的數(shù)值=激光干涉儀的數(shù)值+基準分度轉(zhuǎn)臺的數(shù) 值-機床回轉(zhuǎn)工作臺的旋轉(zhuǎn)數(shù)值，機床回轉(zhuǎn)工作臺的旋轉(zhuǎn)由數(shù)控系統(tǒng)編程實施；
[0057] 1. 3利用線性插值法計算機床回轉(zhuǎn)工作臺任意角度位置的回轉(zhuǎn)誤差A(yù)0 i+iy_，計算 公式為：
[0059] 其中，j為兩個整數(shù)角度之間的均分步長，n為從上一個整數(shù)角度累計到當前位置 的均分步長的個數(shù)，且1/j。
[0060] 步驟二，利用標準漸開線齒輪標定在機測量系統(tǒng)的綜合誤差，具體過程如下：
[0061] 2. 1采用定位心軸將標準漸開線齒輪安裝在機床回轉(zhuǎn)工作臺上；
[0062] 2. 2將機床回轉(zhuǎn)工作臺回到