基于展成原理的大规格螺旋锥齿轮在机测量.doc

仪器仪表学报第30卷
第30卷第8期仪器仪表学报Vol.30No.8
2009年8月ChineseJournalofScientificInstrumentAug.2009

基于展成原理的大规格螺旋锥齿轮在机测量*
王志永，于水琴，曾韬
(中南大学机电工程学院长沙410075)
摘要：对大规格螺旋锥齿轮齿形误差的在机测量方法进行了研究。分析了齿轮测量中心和CMM测量齿形误差的原理及其存在的问题。根据螺旋锥齿轮齿面的数学模型,运用矢量运算的方法,给出了齿面各离散点在其展成位置时径矢和法矢的计算方法。根据YK20100型数控螺旋锥齿轮磨齿机在机测量系统的模型,提出了基于展成原理的齿形误差测量方法,可以采用较小直径的球形测头无干涉地完成全齿面的测量。基于AutoCAD的二次开发功能,编制了在机测量仿真系统,仿真测量结果与实际磨齿加工后经M&MSigma7齿轮测量中心检测得到的结果一致,验证了在机测量方法的正确性。
关键词：螺旋锥齿轮；在机测量；齿形误差；展成原理
中图分类号：TG86文献标识码：A国家标准学科分类代码：460.50
On-machinemeasurementoflarge-scalespiralbevelgearsbasedongenerationprinciple
WangZhiyong,YuShuiqin,ZengTao
(CollegeofMechanicalandElectricalEngineering,CentralSouthUniversity,Changsha410075,China)
Abstract：On-machinemeasuringmethodoftoothformerrorsofspiralbevelgearswasinvestigated.TheinspectionprincipleofgearmeasuringmachineandCMMisanalyzed.Basedonthemathematicalmodelofthetoothsurface,thetoothflankofspiralbevelgearsisdiscretizedandamethodisdevelopedforcalculatingtheradialvectorandnormalvectorofthediscretepointsonitsgeneratingposition.Accordingtothemodelofon-machinemeasuringsystemofYK20100CNCspiralbevelgeargrindingmachine,amethodforinspectingtoothformerrorsisproposedbasedongenerationprinciple.Itcanusesmallersphericalprobetomeasurethewholetoothflankwithoutinterference.Asimulationsystemforon-machinemeasurementwasdevelopedbasedonAutoCADdevelopmentplatform.AnexperimentalgearwasgroundonYK20100grindingmachineandtheninspectedonM&MSigma7gearmeasuringinstrument.Theagreementofthesimulationresultswiththeexperimentaldatavalidatestheproposedmethod.
Keywords：spiralbevelgear;on-machinemeasurement;toothformerror;generationprinciple
1740仪器仪表学报第30卷
第8期王志永等：基于展成原理的大规格螺旋锥齿轮在机测量1741
1引言
随着精密测量技术的发展，螺旋锥齿轮的制造已从传统的接触精度控制发展到齿面几何精度的控制。利用齿轮测量中心或CMM（坐标测量机）检测轮齿齿面的齿形误差，通过修正机床调整参数使实际齿面与理论齿面基本一致,实现对机床加工误差的补偿，提高机床的加工精度[1-5]。
收稿日期：2008-12ReceivedDate：2008-12
*基金项目：国家重点基础研究发展计划（973计划）（2005CB724100）资助项目
由于检测大规格螺旋锥齿轮的齿轮测量中心或CMM价格昂贵，一般企业无法承受，因此充分利用数控螺旋锥齿轮加工机床的已有数控轴，开发在机测量系统，实现大规格螺旋锥齿轮的在机测量，既可降低企业的成本，又可大幅提高齿轮的加工效率和齿形精度。
本文基于国产YK2010