[發明專利]一種用于成形磨齒機在機測量系統標定方法

有效

• 申請號: 202011399752.1
• 申請日: 2020-12-03
• 公開（公告）號: CN112580160B
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 洪榮晶;徐玉
• 申請（專利權）人: 南京工業大學;南京工大數控科技有限公司
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G05B19/401
• 代理公司: 北京卓嵐智財知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11624
• 代理人: 蔣真

1.一種用于成形磨齒機在機測量系統標定的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：根據標準齒輪建立圓柱齒輪理論齒面方程；

步驟2：通過在機測量系統獲取實際齒面坐標，并通過擬合建立實際齒面方程；

步驟3：通過對理論齒面和實際齒面空間誤差的處理，獲取在機測量系統在X，Z，C軸上的偏移量；

步驟4：對標定后的在機測量系統進行不確定評估；

所述步驟1中，進行理論齒面方程建立具體過程如下：

根據圓柱齒輪參數和漸開線展開原理和磨齒機結構，建立笛卡爾坐標系O-xyz，設定齒輪中心坐標為(0，0，0)，求解齒輪齒面方程：

其中，設點B為齒輪分度圓處的一點，則設點B處的壓力角為α₀，設點C為點B處的齒廓法線與基圓的切點；

齒面方程由兩個變量確定，一個變量是壓力角α，表示齒面上任意一點A處的壓力角，點E為點A處的齒廓法線與基圓的切點；另一個變量是齒輪軸線Z，表示Z軸方向的坐標，(α，z)確定齒面上的任意一點；

考慮齒輪繞Z軸旋轉，用齒輪轉角表示齒面上一點繞軸線Z轉過的角度；任意A點的壓力角為α，點A處的漸開線展開長度為l_α：則

l_α＝r_btan(α) (1)

齒面上任意A點與Y軸的夾角記為θ，若齒面從初始位置旋轉了順時針方向取為負，則θ為：

inv(α₀)＝tan(α₀)-α₀ (3)

在齒輪坐標系O-XYZ中，點A的參數方程為：

式(4)即為圓柱齒輪齒面方程；

所述步驟3中，對理論齒面和實際齒面空間誤差的處理，獲取在機測量系統在X，Z，C軸上的偏移量，具體包括如下步驟：

設定在機測量系統在X，Z，C軸的偏移量為：θc；

理論齒面與實際齒面存在于同一齒輪坐標系之下，等效認為理論齒面與實際齒面是同一曲面在兩個坐標系中的表示，那么兩個齒面的誤差就認為是兩個坐標系之間進行轉換，根據坐標轉換原理，兩個齒面的轉換表示為：

根據公式(5)即可求出的大小。

2.根據權利要求1中所述的一種用于成形磨齒機在機測量系統標定的 方法，其特征在于：所述步驟2中，在理論齒面上取n個理論點M1(X1，Y1，Z1)，M2(X2，Y2，Z2)，M3(X3，Y3，Z3)……Mn-1(Xn-1，Yn-1，Zn-1)，Mn(Xn，Yn，Zn)形成點集Mn[Xn，Yn，Zn，1]，并通過在機測量系統獲取n個對應理論點M的實際齒面坐標，N1(X1，Y1，Z1)，N2(X2，Y2，Z2)，N3(X3，Y3，Z3)……Nn-1(Xn-1，Yn-1，Zn-1)，Nn(Xn，Yn，Zn)形成點集Nn[Xn，Yn，Zn，1]。

3.根據權利要求1中所述的一種用于成形磨齒機在機測量系統標定的 方法，其特征在于：所述步驟4中，對標定后的不確定度進行評估，具體包括如下步驟：

根據數控機床不確定度來源，在機測量系統不確定度來源可分為四類：

第一類：Ub與測量過程的系統誤差相關的不合格不確定度；

第二類：Up與測量程序相關的標準不確定度；

第三類：Ucal與工件標定不確定性相關的不確定度；

第四類：Uw與材料和制造變化相關的不確定度；

其中，Ub為在機測量系統的誤差，Up為測量重復性，Ucal為標準件制造精度，Uw空載時測量不予考慮；

最終在機測量系統不確定度U為：