平面二次包絡環(huán)面蝸桿測量方法
【專利摘要】一種平面二次包絡環(huán)面蝸桿測量方法，屬于精密測試技術與儀器、機械傳動【技術領域】。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環(huán)面蝸桿的加工方法相符合。然后根據蝸桿誤差項的定義，建立蝸桿誤差項的數學模型，對其進行坐標變換，將其轉化成蝸桿測量機三個運動軸的坐標，利用數值求解方法，獲取三坐標數值解。計算機依據坐標值進行采樣路徑規(guī)劃，將坐標值輸入數控系統(tǒng)控制測量機運動，數據采集系統(tǒng)同步采集三軸光柵值和測頭數據，對采集的數據進行數據處理，從而實現對平面二次包絡環(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】平面二次包絡環(huán)面蝸桿測量方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種平面二次包絡環(huán)面蝸桿測量方法，屬于精密測試技術與儀器、機械傳動【技術領域】。
【背景技術】
[0002]環(huán)面蝸桿是一種基于砂輪面包絡而成的磨削型蝸桿。與圓柱蝸桿傳動相比，環(huán)面蝸桿傳動具有嚙合齒數多、蝸輪齒面呈雙線接觸、承載能力強、傳動效率高、使用壽命長及可以進行符合修型原理的磨削等優(yōu)點，應用日益廣泛。
[0003]隨著科學技術的發(fā)展，對環(huán)面蝸桿傳動系統(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，對平面二次包絡環(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測量機或齒輪測量中心對蝸桿單項誤差進行測量的研究；二是研發(fā)專用測量儀，進行綜合測量。如，在齒輪測量中心上對平面包絡環(huán)面蝸桿齒形和螺旋線誤差進行測量的研究已有報道。國內某研究所為首鋼機械廠研制了世界上第一臺平面二次包絡環(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。從本質上說，該儀器屬于綜合測量。
[0005]迄今，對環(huán)面蝸桿檢測的研究，都沒有真正解決該類蝸桿生產中的實際測量問題。檢測技術的落后阻礙了環(huán)面蝸桿傳動的推廣應用。
【發(fā)明內容】
[0006]為了實現平面二次包絡環(huán)面蝸桿的測量，本發(fā)明提供了一種專用蝸桿測量機上的平面二次包絡環(huán)面蝸桿測量方法，可以對平面二次包絡環(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行高精度測量。該方法既可以應用在臥式測量機上，也可以應用在立式測量機上。
[0007]本發(fā)明所采用的方法包括如下步驟:
[0008]S1:建立蝸桿誤差項的數學模型
[0009]i)根據空間嚙合原理建立齒面數學模型:
[0010]
【權利要求】
1.平面二次包絡環(huán)面蝸桿測量方法，其特征是:根據空間嚙合原理，建立蝸桿齒面數學模型，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，得出誤差項的數學模型，將誤差項的數學模型進行坐標變換，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軸為繞著蝸桿轉軸Z軸的轉動軸，即為c軸，求出(χ，ζ，Θ)三個坐標的數值解，編輯成數組輸入到數控系統(tǒng)，控制測量機沿著X軸、Z軸移動和繞Z軸轉動，對誤差進行掃描測量，同步獲取(χ，ζ，θ)三軸光柵讀數及測頭數據，通過對數據采集系統(tǒng)獲得的測量數據進行誤差修正，得到誤差項，并繪制誤差曲線，完成誤差測量。
2.根據權利要求1所述平面二次包絡環(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，對掃描路徑上各點坐標值與理論值對比，得出誤差項。
3.根據權利要求1所述平面二次包絡環(huán)面蝸桿測量方法，其特征是:所述測量方法可以應用在臥式測量機或立式測量機上。
4.根據權利要求1所述平面二次包絡環(huán)面蝸桿測量方法，其特征是:所述齒面數學模型的建立，根據空間哨合原理建立齒面數學模型:
5.根據權利要求2所述平面二次包絡環(huán)面蝸桿齒面數學模型，其特征是:所述螺旋線誤差數學模型的建立，蝸桿分度圓環(huán)面方程為
6.根據權利要求2所述平面二次包絡環(huán)面蝸桿齒面數學模型，其特征是:所述軸向齒形誤差數學模型的建立，被測量的齒形為對稱平面上喉平面位置的軸向齒形，需確定對稱平面位置的軸向截面，對稱平面位置的軸向截面對應的角度φ{為
7.根據權利要求2所述平面二次包絡環(huán)面蝸桿齒面數學模型，其特征是:所述法向齒形誤差數學模型的建立，喉平面處左右齒面的法向量平行反向，在喉平面處，取過坐標原點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學模型:
8.根據權利要求1所述平面二次包絡環(huán)面蝸桿測量方法，其特征是:利用蝸桿測量機確定蝸桿喉平面位置: i)將被測蝸桿安裝在蝸桿測量機上，然后利用測頭確定端平面位置，以該端平面位置為基準擬定蝸桿喉平面初始位置，以初始喉平面位置為基礎，對蝸桿進行螺旋線誤差測量； ii)軸向移動5~10μ m或-5~-10 μ m,并將移動后位置定為蝸桿喉平面位置,再次對蝸桿進行螺旋線誤差測量； iii)重復步驟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的位置作為被測量蝸桿喉平面位置。
9.根據權利要求1所述平面二次包絡環(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，各點處的法向量沿著Y方向的投影△ Y是變化的，而蝸桿測量機測頭在測量過程中沿著Y方向是不動的，測頭半徑在Y方向投影的變化導致Z方向引入測量誤差ΛΖ，利用公式⑵求出齒面上各點的法向量
【文檔編號】G01B21/00GK103791870SQ201410054901
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年2月18日 優(yōu)先權日:2014年2月18日
【發(fā)明者】石照耀, 于渤, 其他發(fā)明人請求不公開姓名 申請人:北京工業(yè)大學
專業(yè)數控銑床產品供應商
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