專利名稱:就地測量大齒輪齒形精度的方法
齒輪測量方法，一種在加工大型齒輪的機(jī)床上就地測量齒形相度的方法。
已有技術(shù)中，有許多行之有效的辦法用以測量中小型齒輪的齒形精度。但對大型齒輪，由于尺寸、重量的增加，測量起來有許多困難，采用大型臺式儀器，雖可獲得較高的測量精度，但儀器造價高，被測齒輪的尺寸、重量范圍受到儀器規(guī)格的限制，并且難以把這種大型臺式儀器用于加工現(xiàn)場，采用小型便攜式儀器，使用雖很方便，但在現(xiàn)場安裝時對正精度不高，影響測量結(jié)果的可靠性。1981年東京國際齒輪及動力傳動學(xué)術(shù)討論會論文集中一篇題為“一種新的大齒輪測量系統(tǒng)”的文章提出了一種就地測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)對大齒輪齒形精度測量是通過在滾齒機(jī)上加上幾部分輔助系統(tǒng)來實現(xiàn)的，輔助系統(tǒng)包括將直徑為2200毫米的超大型環(huán)形磁尺安裝在滾齒機(jī)工作臺的外圓表面，用以測量被測齒輪的角位移，一個齒形傳感器，用于測量在齒輪基園切線方向運動的測頭的直線位移，一個控制和數(shù)據(jù)處理裝置，控制自動測量和計算誤差。該系統(tǒng)實現(xiàn)了在滾床上就地自動測量，但在測齒輪角位移時，為避開由于尺寸大引起的結(jié)構(gòu)上和精度上的困難，沒有采用現(xiàn)成的角位移傳感器，而是特制了一個超大型環(huán)形磁尺與工作臺合為一體，這種超大型磁尺的制造、安裝、錄磁、調(diào)整等工藝相對于采用現(xiàn)成的角位移傳感器來說要困難得多，而且難以做成一個附件在車床、磨床等其它類型加工齒輪的機(jī)床上通用，另外特別重要的是，就地測量是在加工機(jī)床上進(jìn)行的，測量的齒形誤差中包含了機(jī)床的回轉(zhuǎn)誤差，上述測量系統(tǒng)沒有設(shè)法消除這種誤差影響，這樣測量結(jié)果的可靠性在很大程度上要依賴于機(jī)床的回轉(zhuǎn)精度，而對一般機(jī)床來說，回轉(zhuǎn)誤差對所測的齒形誤差的影響是不能忽略的。
本發(fā)明目的是，通過在機(jī)床上附加幾部分簡單的輔助測量系統(tǒng)，實現(xiàn)在各種類型機(jī)床上，對各種規(guī)格、各種類型大齒輪的齒形精度的就地測量，并設(shè)法有效地消除機(jī)床回轉(zhuǎn)誤差和輔助測量系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差對測量經(jīng)果的影響，獲得就地測量的高精度。
本發(fā)明的構(gòu)思是，靠在機(jī)床上附加四部分輔助系統(tǒng)來實現(xiàn)大齒輪就地高精度測量，一是齒形傳感器系統(tǒng)，傳感線位移的齒形傳感器固定件〔2〕通過底座〔5〕固定在機(jī)床上的適當(dāng)部位，底座〔5〕上的導(dǎo)軌〔14〕與機(jī)床主軸垂直，傳感線位移的齒形傳感器滑動件〔1〕通過滑板〔3〕與齒形測頭〔4〕連為一體，組成一個能沿底座〔5〕導(dǎo)軌〔14〕平動的組件，與被測齒輪〔12〕齒面接觸的齒形測頭〔4〕保持沿被測齒輪〔12〕基圓切線方向移動，二是角位移傳感器系統(tǒng)，把角位移傳感器轉(zhuǎn)動件〔7〕與被測齒輪〔12〕同軸線或平行軸線安裝在機(jī)床上，角位移傳感器固定件〔8〕與角位移傳感器轉(zhuǎn)動件〔7〕相配合，轉(zhuǎn)動件〔7〕可由被測齒輪〔12〕以適當(dāng)方式帶動同步回轉(zhuǎn)，三是回轉(zhuǎn)誤差傳感器系統(tǒng)，在被測齒輪〔12〕軸上或機(jī)床主軸上或與機(jī)床主軸同軸線安裝的芯軸〔32〕上建立一個或兩個與被測齒輪〔12〕同軸線的基準(zhǔn)圓柱面〔a〕和一個與被測齒輪〔12〕軸線垂直的基準(zhǔn)端面〔b〕，每個基準(zhǔn)面〔a〕〔b〕上配有一個傳感線位移的回轉(zhuǎn)誤差傳感器〔11〕，在基準(zhǔn)圓柱面〔a〕上，回轉(zhuǎn)誤差傳感器〔11〕在影響測量齒形誤差的敏感方向與之相配。四是控制和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，它主要包括信號處理器〔15〕，一臺電子計算機(jī)〔16〕及其輸出設(shè)備〔17〕，對上述輔助系統(tǒng)制造調(diào)試時，把齒形傳感器系統(tǒng)與角位移傳感器系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差存入電子計算機(jī)〔16〕內(nèi)，測量時，被測齒輪〔12〕與機(jī)床同軸地固緊在機(jī)床上，齒輪〔12〕回轉(zhuǎn)時，同時由齒形傳感器〔1〕〔2〕檢出齒形測頭〔4〕的移動距離X，由角位移傳感器〔7〕〔8〕檢出被測齒輪〔12〕的轉(zhuǎn)角θ，由回轉(zhuǎn)誤差傳感器〔11〕檢出基準(zhǔn)端面〔b〕的被測點的軸向串動量△z和基準(zhǔn)圓柱面〔a〕上的被測點的徑跳量△X，控制和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)自動同步檢出上述三路測量信號，經(jīng)過信號處理，存入電子計算機(jī)〔16〕內(nèi)，由計算機(jī)〔16〕根據(jù)予先存儲的系統(tǒng)誤差和測量中輸入的數(shù)據(jù)，做出動、靜態(tài)補(bǔ)償并計算出實際齒形誤差來。
做為本發(fā)明的進(jìn)一步特征，在回轉(zhuǎn)誤差傳感器系統(tǒng)中，若被測齒輪原有基準(zhǔn)圓柱面〔a〕和基準(zhǔn)端面〔b〕，則直接利用(如圖1)，若沒有則將具有基準(zhǔn)圓柱面〔a〕和基準(zhǔn)端面〔b〕的圓環(huán)〔31〕裝在被測齒輪〔12〕上或機(jī)床主軸上或與機(jī)床主軸同軸線安裝的芯軸〔32〕上(如圖2)，對角位移傳感器系統(tǒng)，若被測齒輪芯軸直徑不太大，可將角位移傳感器轉(zhuǎn)動件安裝在齒輪芯軸上，對直徑較大的軸齒輪〔12〕，角位移傳感器轉(zhuǎn)動件〔7〕可裝在特制的頂尖〔22〕上，齒輪〔12〕通過撥桿〔21〕帶動角位移傳感器轉(zhuǎn)動件〔7〕轉(zhuǎn)動(參考圖1)，對齒圈齒輪〔12〕，可將角位移傳感器轉(zhuǎn)動件〔7〕裝在固定于工作臺錐套〔33〕內(nèi)的芯軸〔32〕上(參考圖2)，上述辦法無法實現(xiàn)時，可將被測齒輪〔12〕的角運動通過無滑動鋼帶〔52〕傳到安裝在特制的與機(jī)床主軸平行的轉(zhuǎn)動軸〔53〕上，將角位移傳感器傳動件〔7〕裝在該轉(zhuǎn)軸〔53〕上，若機(jī)床主軸的角運動可以引出，可將機(jī)床主軸的角運動通過精密聯(lián)軸節(jié)〔40〕引到與主軸同軸線的轉(zhuǎn)動軸〔42〕上，將角位移傳感器轉(zhuǎn)動件〔7〕裝在該轉(zhuǎn)動軸〔42〕上(參考圖4)。對于齒形傳感器系統(tǒng)和角位移傳感器系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差的補(bǔ)償可采用固定零點方法通過電子計算機(jī)來實現(xiàn)，齒形傳感器可以采用線感應(yīng)同步器，光柵或磁尺，角位移傳感器可以采用圓感應(yīng)同步器，圓光柵或磁鼓，回轉(zhuǎn)誤差傳感器可以采用電感測頭或電容傳感器。
本發(fā)明的效果是，通過在機(jī)床上附加幾部分簡單的輔助系統(tǒng)，實現(xiàn)了在各種類型機(jī)床上就地測量各種類型、各種規(guī)格大型齒輪齒形精度的目的，并且由于設(shè)法有效地消除了機(jī)床回轉(zhuǎn)誤差和輔助測量系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差對測量結(jié)果的影響，使得使用本發(fā)明提供的就地測量方法可以可靠地獲得較高的測量精度。
附圖1是本發(fā)明第一個最佳實施例示意圖。
附圖2是本發(fā)明第二個最佳實施例示意圖。
附圖3是角位移傳感器與被測齒輪平行軸安裝示意圖。圖中角位移傳感器是采用圓感應(yīng)同步器，〔12〕是被測齒輪，〔53〕是與機(jī)床主軸平行的轉(zhuǎn)動軸，〔7〕是角位移傳感器轉(zhuǎn)動件，〔8〕是角位移傳感器固定件，〔43〕是限制角位移傳感器固定件轉(zhuǎn)動的固定臂，〔52〕是傳遞角運動的鋼帶，〔54〕是張緊鋼帶用的重錘。
附圖4是角位移傳感器在由機(jī)床主軸引出的轉(zhuǎn)動軸上安裝示意圖。圖中角位移傳感器系采用圓感應(yīng)同步器，〔41〕是機(jī)床主軸，〔40〕是精密聯(lián)軸節(jié)，〔42〕是引出的與主軸同軸線的轉(zhuǎn)動軸，〔7〕是角位移傳感器轉(zhuǎn)動件，〔8〕角角位移傳感器固定件。〔43〕是限制角位移傳感器固定件轉(zhuǎn)動的固定臂，〔12〕是齒輪。
下面是本發(fā)明第一個最佳實施例，通過對該最佳實施例的描述，給出本發(fā)明的一些細(xì)節(jié)。該最佳實施例是針對在臥式滾床或車床上測量軸齒輪的情況提出的。在臥式滾床或車床上附加四部分輔助系統(tǒng)，一是齒形傳感器系統(tǒng)，線感應(yīng)同步器定尺〔2〕通過底座〔5〕固定在機(jī)床的適當(dāng)部位，使底座〔5〕上的滾動導(dǎo)軌〔14〕與機(jī)床主軸垂直，線感應(yīng)同步器滑尺〔1〕通過滑板〔3〕與齒形測頭〔4〕連為一體，組成一個能沿底座〔5〕上的滾動導(dǎo)軌平動的組件，與被測齒輪〔12〕齒面接觸的齒形測頭〔4〕保持沿被測齒輪〔12〕基圓切線方向移動，重錘〔24〕用以使齒形測頭〔4〕與被測齒輪〔12〕齒面保持一定壓力，二是角位移傳感器系統(tǒng)，采用高精度軸承〔6〕聯(lián)結(jié)圓感應(yīng)同步器定子〔8〕和圓感應(yīng)同步器轉(zhuǎn)子〔7〕，組成一個圓感應(yīng)同步器組件，將該組件裝到機(jī)床尾架的特制的頂尖〔22〕上，圓感應(yīng)同步器轉(zhuǎn)子〔7〕可由裝在被測齒輪〔12〕上的磁性撥桿〔21〕帶動同步回轉(zhuǎn)。三是回轉(zhuǎn)誤差傳感器系統(tǒng)，利用被測齒輪〔12〕軸上原有的基準(zhǔn)圓柱面〔a〕和基準(zhǔn)端面〔b〕，每個基準(zhǔn)面〔a〕〔b〕各用一個電感測頭〔11〕與之保持接觸，在基準(zhǔn)圓柱面〔a〕上，電感測頭〔11〕在影響測量齒形誤差的敏感方向上與基準(zhǔn)圓柱面接觸，四是控制和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，它主要包括信號處理器〔15〕，一臺電子計算機(jī)〔16〕及其輸出設(shè)備〔17〕，在對上述輔助系統(tǒng)制造調(diào)試時，把齒形誤差傳感器系統(tǒng)和角位移傳感器系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差通過固定零點方法測出并存入電子計算機(jī)〔16〕內(nèi)。測量時，被測齒輪〔12〕回轉(zhuǎn)，同時由線感應(yīng)同步器〔1〕〔2〕檢出齒形測頭〔4〕的移動距離X，由圓感應(yīng)同步器〔7〕〔8〕檢出被測齒輪〔12〕的轉(zhuǎn)角，由電感測頭〔11〕檢出被測齒輪〔12〕在與電感測頭〔11〕接觸點上的軸向串動量△Z和在齒形測頭〔4〕運動方向上的徑跳量△X，控制和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)自動同步檢出上述三路信號，經(jīng)過信號處理，存入電子計算機(jī)〔16〕內(nèi)，由電子計算機(jī)〔16〕根據(jù)予先存儲的輔助系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差和測量中輸入的數(shù)據(jù)，做出動、靜態(tài)補(bǔ)償并計算出實際齒形誤差來。
下面是本發(fā)明的第二個最佳實施例，通過對該最佳實施例的描述，給出本發(fā)明的一些細(xì)節(jié)，該最佳實施例是針對在立式滾床上測量齒圈齒輪的情況提出的。在滾床上附加四部分輔助系統(tǒng)，一是齒形傳感器系統(tǒng)，線感應(yīng)同步器定尺〔2〕通過底座〔5〕固定在滾床的適當(dāng)部位，使底座〔5〕上的滾動導(dǎo)軌與滾床主軸垂直，線感應(yīng)同步器滑尺〔1〕通過滑板〔3〕與齒形測頭〔4〕連為一體，組成一個能沿底座〔5〕上的滾動導(dǎo)軌平動的組件，與被測齒輪〔12〕齒面接觸的齒形測頭〔4〕保持沿被測齒輪〔12〕基圓切線方向移動，二是角位移傳感器系統(tǒng)，采用高精度軸承聯(lián)結(jié)圓感應(yīng)同步器定子〔8〕和圓感應(yīng)同步器轉(zhuǎn)子〔7〕，組成一個組件，將該組件裝在固定于工作臺錐套〔33〕內(nèi)的芯軸〔32〕上，固定臂〔43〕限定圓感應(yīng)同步器定子〔8〕不隨芯軸〔32〕轉(zhuǎn)動，三是回轉(zhuǎn)誤差傳感器系統(tǒng)，將具有基準(zhǔn)圓柱面〔a〕與基準(zhǔn)端面〔b〕的圓環(huán)〔31〕裝于芯軸〔32〕上，每個基準(zhǔn)面〔a〕〔b〕有一個電感測頭〔11〕與之保持接觸，在基準(zhǔn)圓柱面〔a〕上，電感測頭〔11〕在影響測量齒形誤差的敏感方向上與基準(zhǔn)圓柱面〔a〕接觸，四是控制和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，它主要包括信號處理器〔15〕，一臺電子計算機(jī)〔16〕及其輸出設(shè)備〔17〕，在對上述輔助系統(tǒng)制造調(diào)試時，把齒形誤差傳感器系統(tǒng)和角位移傳感器系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差通過固定零點方法測出并存入電子計算機(jī)〔16〕內(nèi)。測量時，被測齒輪〔12〕回轉(zhuǎn)，同時由線感應(yīng)同步器〔1〕〔2〕檢出齒形測頭〔4〕的移動距離X，由圓感應(yīng)同步器〔7〕〔8〕檢出被測齒輪〔12〕的轉(zhuǎn)角，由電感測頭〔11〕檢出基準(zhǔn)面〔a〕〔b〕在與電感測頭〔11〕接觸的點上的軸向串動量△Z和沿齒形測頭〔4〕運動方向的徑跳量△X，控制和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)自動同步檢出上述三路信號，經(jīng)過信號處理，存入電子計算機(jī)〔16〕內(nèi)，由計算機(jī)〔16〕根據(jù)予先存儲的輔助系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差和測量中輸入的數(shù)據(jù)，做出動、靜態(tài)補(bǔ)償并計算出實際齒形誤差來。
權(quán)利要求
1.一種在機(jī)床上就地測量大型齒輪齒形精度的測量方法，按此方法，在機(jī)床上附加輔助系統(tǒng)包括，一個齒形傳感器系統(tǒng)，傳感線位移的齒形傳感器固定件[2]通過底座[5]固定在機(jī)床的適當(dāng)部位。底座[5]上的導(dǎo)軌與機(jī)床主軸垂直，傳感線位移的齒形傳感器滑動件[1]通過滑板[3]與齒形測頭[4]聯(lián)為一體，組成一個能沿底座[5]的導(dǎo)軌平動的組件，與被測齒輪[12]齒面接觸的齒形測頭[4]保持沿齒輪[12]基圓切線方向移動，一個角位移傳感器系統(tǒng)，把角位移動感器轉(zhuǎn)動件[7]與被測齒輪[12]同軸線或平行軸線安裝在機(jī)床上，被測齒輪[12]以適當(dāng)方式帶動其[7]同步回轉(zhuǎn)，角位移傳感器固定件[8]與角位移傳感器轉(zhuǎn)動件[7]相配合安裝，一個控制和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，它主要包括信號處理器[15]和一臺電子計算機(jī)[16]及其輸出設(shè)備[17]，本發(fā)明的特征在于，還在機(jī)床上附加一個回轉(zhuǎn)誤差傳感器系統(tǒng)，在被測齒輪[12]軸上，或機(jī)床主軸上，或與機(jī)床主軸同軸線的芯軸[32]上，建立一個或兩個與被測齒輪[12]同軸線的基準(zhǔn)圓柱面[a]和一個垂直于被測齒輪[12]軸線的基準(zhǔn)端面[b]，每個基準(zhǔn)面[a][b]上配有一個傳感線位移的回轉(zhuǎn)誤差傳感器[11]，在基準(zhǔn)圓柱面[a]上，回轉(zhuǎn)誤差傳感器[11]在影響測量齒輪誤差的敏感方向與之[a]相配，對輔助系統(tǒng)進(jìn)行制造調(diào)試時，把齒形傳感器系統(tǒng)與角位移傳感器系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差存入電子計算機(jī)[16]內(nèi)，測量時被測齒輪[12]回轉(zhuǎn)，同時由齒形傳感器[1][2]檢出齒形測頭[4]的移動距離，由角位移傳感器[7][8]檢出被測齒輪[12]的轉(zhuǎn)角，由回轉(zhuǎn)誤差傳感器[11]檢出回轉(zhuǎn)中基準(zhǔn)端面[b]的被測點的軸向串動量和基準(zhǔn)圓柱面[a]的被測點的徑跳量，控制和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)自動同步檢出上述三路信號，經(jīng)信號處理后存入電子計算機(jī)[16]內(nèi)，由計算機(jī)[16]根據(jù)予先存儲的系統(tǒng)誤差和測量中輸入的數(shù)據(jù)，做出動、靜態(tài)補(bǔ)償并計算出實際齒形誤差來。
2.按權(quán)力要求1所述的測量方法，其中，所說的建立基準(zhǔn)圓柱面〔a〕和基準(zhǔn)端面〔b〕，是直接利用被測齒輪〔12〕原有的基準(zhǔn)圓柱面和基準(zhǔn)端面，或是將有基準(zhǔn)圓柱面和基準(zhǔn)端面的圓環(huán)〔31〕裝在被測齒輪上或機(jī)床主軸上或與機(jī)床主軸同軸線的芯軸〔32〕上，所說的角位移傳感器轉(zhuǎn)動件〔7〕與被測齒輪〔12〕同軸線安裝，是將角位移傳感器轉(zhuǎn)動件〔7〕裝在齒輪芯軸上，或是裝在特制的頂尖〔22〕上，或是裝在固定于機(jī)床工作臺錐套〔33〕上的芯軸〔32〕上，或是裝在用精密聯(lián)軸節(jié)〔40〕從機(jī)床主軸〔41〕聯(lián)出的轉(zhuǎn)動軸〔42〕上，所說的角位移傳感器轉(zhuǎn)動件〔7〕與被測齒輪平行軸安裝，是將角位移傳感器轉(zhuǎn)動件〔7〕裝在特制的與機(jī)床主軸軸線平行的轉(zhuǎn)動軸〔53〕上，通過鋼帶〔52〕將被測齒輪〔12〕角運動傳到角位移傳感器轉(zhuǎn)動件〔7〕上。
3.按權(quán)利要求
1或權(quán)利要求
2所述的測量方法，其中，所說的系統(tǒng)誤差的靜態(tài)補(bǔ)償是采用固定零點辦法由計算機(jī)來實現(xiàn)的。
專利摘要
齒輪測量方法，一種在機(jī)床上就地測量大型齒輪齒形精度的測量方法。該方法是通過在加工齒輪的機(jī)床上附加四部分系統(tǒng)來實現(xiàn)的。
文檔編號G01B21/20GK85102874SQ85102874
公開日1987年1月10日 申請日期1985年4月1日
發(fā)明者衛(wèi)國強(qiáng) 申請人:大連工學(xué)院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan