平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿測量方法
【專利摘要】一種平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿測量方法，屬于精密測試技術(shù)與儀器、機(jī)械傳動(dòng)【技術(shù)領(lǐng)域】。該方法基于齒輪空間嚙合原理，建立了蝸桿的齒面方程，這種建模方法與平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿的加工方法相符合。然后根據(jù)蝸桿誤差項(xiàng)的定義，建立蝸桿誤差項(xiàng)的數(shù)學(xué)模型，對(duì)其進(jìn)行坐標(biāo)變換，將其轉(zhuǎn)化成蝸桿測量機(jī)三個(gè)運(yùn)動(dòng)軸的坐標(biāo)，利用數(shù)值求解方法，獲取三坐標(biāo)數(shù)值解。計(jì)算機(jī)依據(jù)坐標(biāo)值進(jìn)行采樣路徑規(guī)劃，將坐標(biāo)值輸入數(shù)控系統(tǒng)控制測量機(jī)運(yùn)動(dòng)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)同步采集三軸光柵值和測頭數(shù)據(jù)，對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿的螺旋線誤差、軸向齒形誤差、法向齒形誤差、分度誤差及軸向齒厚偏差的高精度測量。
【專利說明】平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿測量方法，屬于精密測試技術(shù)與儀器、機(jī)械傳動(dòng)【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]環(huán)面蝸桿是一種基于砂輪面包絡(luò)而成的磨削型蝸桿。與圓柱蝸桿傳動(dòng)相比，環(huán)面蝸桿傳動(dòng)具有嚙合齒數(shù)多、蝸輪齒面呈雙線接觸、承載能力強(qiáng)、傳動(dòng)效率高、使用壽命長及可以進(jìn)行符合修型原理的磨削等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用日益廣泛。
[0003]隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)環(huán)面蝸桿傳動(dòng)系統(tǒng)的精度提出了越來越高的要求，而其精密測量一直是制約其發(fā)展的瓶頸問題。
[0004]目前，對(duì)平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿的檢測研究主要從兩方面展開:一是采用通用三坐標(biāo)測量機(jī)或齒輪測量中心對(duì)蝸桿單項(xiàng)誤差進(jìn)行測量的研究；二是研發(fā)專用測量儀，進(jìn)行綜合測量。如，在齒輪測量中心上對(duì)平面包絡(luò)環(huán)面蝸桿齒形和螺旋線誤差進(jìn)行測量的研究已有報(bào)道。國內(nèi)某研究所為首鋼機(jī)械廠研制了世界上第一臺(tái)平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿誤差檢查儀，該儀器使用平面測頭，可以測量綜合螺旋線誤差、綜合圓周齒距誤差和綜合分度誤差，利用直線刃測頭測量可以獲得整體誤差曲線。從本質(zhì)上說，該儀器屬于綜合測量。
[0005]迄今，對(duì)環(huán)面蝸桿檢測的研究，都沒有真正解決該類蝸桿生產(chǎn)中的實(shí)際測量問題。檢測技術(shù)的落后阻礙了環(huán)面蝸桿傳動(dòng)的推廣應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了實(shí)現(xiàn)平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿的測量，本發(fā)明提供了一種專用蝸桿測量機(jī)上的平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿測量方法，可以對(duì)平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿的螺旋線誤差、軸向齒形誤差、法向齒形誤差、分度誤差及軸向齒厚偏差進(jìn)行高精度測量。該方法既可以應(yīng)用在臥式測量機(jī)上，也可以應(yīng)用在立式測量機(jī)上。
[0007]本發(fā)明所采用的方法包括如下步驟:
[0008]S1:建立蝸桿誤差項(xiàng)的數(shù)學(xué)模型
[0009]i)根據(jù)空間嚙合原理建立齒面數(shù)學(xué)模型:
[0010]
【權(quán)利要求】
1.平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿測量方法，其特征是:根據(jù)空間嚙合原理，建立蝸桿齒面數(shù)學(xué)模型，以螺旋線誤差、軸向齒形誤差、法向齒形誤差、分度誤差及軸向齒厚偏差的定義為約束，得出誤差項(xiàng)的數(shù)學(xué)模型，將誤差項(xiàng)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行坐標(biāo)變換，用(χ，ζ，Θ)來表示，X軸是沿著蝸桿徑向方向，Z軸是沿著蝸桿軸向方向，Θ軸為繞著蝸桿轉(zhuǎn)軸Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)軸，即為c軸，求出(χ，ζ，Θ)三個(gè)坐標(biāo)的數(shù)值解，編輯成數(shù)組輸入到數(shù)控系統(tǒng)，控制測量機(jī)沿著X軸、Z軸移動(dòng)和繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)誤差進(jìn)行掃描測量，同步獲取(χ，ζ，θ)三軸光柵讀數(shù)及測頭數(shù)據(jù)，通過對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)獲得的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差修正，得到誤差項(xiàng)，并繪制誤差曲線，完成誤差測量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿測量方法，其特征是:所述測量方法使用的測頭為掃描式測頭，對(duì)掃描路徑上各點(diǎn)坐標(biāo)值與理論值對(duì)比，得出誤差項(xiàng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿測量方法，其特征是:所述測量方法可以應(yīng)用在臥式測量機(jī)或立式測量機(jī)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿測量方法，其特征是:所述齒面數(shù)學(xué)模型的建立，根據(jù)空間哨合原理建立齒面數(shù)學(xué)模型:
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿齒面數(shù)學(xué)模型，其特征是:所述螺旋線誤差數(shù)學(xué)模型的建立，蝸桿分度圓環(huán)面方程為
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿齒面數(shù)學(xué)模型，其特征是:所述軸向齒形誤差數(shù)學(xué)模型的建立，被測量的齒形為對(duì)稱平面上喉平面位置的軸向齒形，需確定對(duì)稱平面位置的軸向截面，對(duì)稱平面位置的軸向截面對(duì)應(yīng)的角度φ{(diào)為
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿齒面數(shù)學(xué)模型，其特征是:所述法向齒形誤差數(shù)學(xué)模型的建立，喉平面處左右齒面的法向量平行反向，在喉平面處，取過坐標(biāo)原點(diǎn)且與此法向量垂直的平面與齒面的交線為法向齒形，該平面方程為 AX+BY+CZ=0 (7) 其中(A，B，C)為法向量g的方向向量，由公式(2)和(7)聯(lián)立得到法向齒形誤差數(shù)學(xué)模型:
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿測量方法，其特征是:利用蝸桿測量機(jī)確定蝸桿喉平面位置: i)將被測蝸桿安裝在蝸桿測量機(jī)上，然后利用測頭確定端平面位置，以該端平面位置為基準(zhǔn)擬定蝸桿喉平面初始位置，以初始喉平面位置為基礎(chǔ)，對(duì)蝸桿進(jìn)行螺旋線誤差測量； ii)軸向移動(dòng)5~10μ m或-5~-10 μ m,并將移動(dòng)后位置定為蝸桿喉平面位置,再次對(duì)蝸桿進(jìn)行螺旋線誤差測量； iii)重復(fù)步驟ii)10次，使得10次測量的蝸桿喉平面位置均勻分布在初始喉平面位置左右，以螺旋線誤差最小時(shí)的位置作為被測量蝸桿喉平面位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿測量方法，其特征是:所述的誤差修正方法為，在測量過程中，各點(diǎn)處的法向量沿著Y方向的投影△ Y是變化的，而蝸桿測量機(jī)測頭在測量過程中沿著Y方向是不動(dòng)的，測頭半徑在Y方向投影的變化導(dǎo)致Z方向引入測量誤差ΛΖ，利用公式⑵求出齒面上各點(diǎn)的法向量
【文檔編號(hào)】G01B21/00GK103791870SQ201410054901
【公開日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2014年2月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月18日
【發(fā)明者】石照耀, 于渤, 其他發(fā)明人請(qǐng)求不公開姓名 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)