[發明專利]一種直齒面齒輪參數在機測量與誤差補償方法

在審

• 申請號: 202310003928.4
• 申請日: 2023-01-03
• 公開（公告）號: CN115979170A
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 丁建軍;盧光超;孫林;金雨生;逄增江;曹永剛
• 申請（專利權）人: 西安交通大學;青島雷頓數控測量設備有限公司
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24;G01B11/00;G06F30/20;G06F17/11
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 閔岳峰

一種直齒面齒輪參數在機測量與誤差補償方法，包括：1)基于觸發式測頭測量原理得到直齒面齒輪齒面測量的網格點與測量路徑；根據直齒面齒輪齒面曲率小的特點得到均布測點；根據機床X、Y軸運動誤差的特點得到最優方螺旋型的測量路徑；2)結合最優方螺旋型的測量路徑，得到測量時測頭延時誤差、測頭測量誤差以及測量坐標誤差；基于測頭的測量原理得到測頭三角形誤差模型，最后整合標定得到總誤差，從而得到補償后的精確測量點坐標；3)以整個面齒輪齒面與理論輪廓的偏差作為齒面偏差，通過計算出齒面測量點實際位置與理論法向位置方向上的偏差來得到齒面的誤差曲面，并進行精度等級評價。本發明解決了傳統測量過程復雜、效率低和成本高等難題。

技術領域

本發明屬于面齒輪測量領域，具體涉及一種直齒面齒輪參數在機測量與誤差補償方法。

背景技術

在生產過程中的測量技術大多依賴于離線測量，在工業生產中，待工件加工完成后，再采用離線的測量技術進行檢測。當待測工件較多時，由于每個工件都要經歷裝夾、定位等工序，極大地降低了生產效率。并且由于重復裝夾與產生的誤差，使得測量結果與加工表面難以收斂。對于高精度面齒輪的在機測量，一般的測量評價方法效率低，精度差，而且一致性難以得到保證。

發明內容

為了解決現有行業中高精度直齒面齒輪加工測量效率低、精度差的問題，提供了一種直齒面齒輪參數在機測量與誤差補償方法。該方法介紹了面齒輪在機測量運動方法和數據分析評價方法，可以更加便捷精確地進行面齒輪加工精度的分析和評價，解決了傳統測量過程復雜、效率低和成本高等難題，使加工測量一體化，提高了零件的生產效率，保證了產品的質量。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案來實現的：

一種直齒面齒輪參數在機測量與誤差補償方法，包括以下步驟：

1)基于觸發式測頭測量原理得到直齒面齒輪齒面測量的網格點與測量路徑；根據直齒面齒輪齒面曲率小的特點得到均布測點；根據機床X、Y軸運動誤差的特點得到最優方螺旋型的測量路徑；

2)結合步驟1)中最優方螺旋型的測量路徑，得到測量時的測頭延時誤差、測頭測量誤差以及測量坐標誤差；基于測頭的測量原理得到測頭三角形誤差模型，最后整合標定得到總誤差，從而得到補償后的精確測量點坐標；

3)測量完成后，根據面齒輪的工藝參數與檢測項目，基于面齒輪插齒漸開線加工原理、非均勻有理B樣條即NURBS曲面插值方法，進行了直齒面齒輪的曲面重構，用以得到光滑的齒面模型，將該模型用于誤差評價；基于漸開線圓柱齒輪的精度等級水平以及誤差評價算法，得到直齒面齒輪齒面偏差的誤差與精度評價算法；以整個面齒輪齒面與理論輪廓的偏差作為齒面偏差，通過計算出齒面測量點實際位置與理論法向位置方向上的偏差來得到齒面的誤差曲面，并進行精度等級評價。

本發明進一步的改進在于，步驟1)的具體實現方法為：

201)基于直齒面齒輪齒面曲率較小的特點，設置均布離散的點陣式網格點，采用X、Y、Z三個直線軸聯動測量，提出“逼近-觸發-回退”幾個測量階段，各對應相應的位置；

202)基于螺旋型、S型和H型三種不同齒面測量路徑規劃對于齒面測量的優缺點，得到方螺旋型測量軌跡，作為最優測量軌跡。

本發明進一步的改進在于，步驟2)中，基于觸發式測頭的三個接觸副的觸發特性，即測頭內部由三個相隔120°的接觸副構成的串聯電回路，不同受力方向會有不同的測量誤差，得到測頭誤差三角形模型，即測頭在測量不同矢量方向時會產生不同的測頭誤差，并總體呈現三角形狀。

本發明進一步的改進在于，三角形誤差模型還包括了測頭采集數據的延時誤差，大小與硬件設備和運動速度有關，且各矢量方向大小相同。

本發明進一步的改進在于，由于測量所得數據為工件坐標系下的結果，因此要進行坐標系變換用以補償坐標系不同帶來的系統誤差。