基于数控蜗杆砂轮磨齿机的面齿轮齿距误差在机测量方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115194260A(43)申请公布日2022.10.18(21)申请号202210810082.0(22)申请日2022.07.11(71)申请人重庆大学地址400044重庆市沙坪坝区沙坪坝正街174号(72)发明人王时龙陶金洋周杰马驰董建鹏夏茂浩王军(74)专利代理机构重庆航图知识产权代理事务所(普通合伙)50247专利代理师胡小龙(51)Int.Cl.B23F19/02(2006.01)B23F23/06(2006.01)B23Q17/22(2006.01)权利要求书3页说明书9页附图5页(54)发明名称基于数控蜗杆砂轮磨齿机的面齿轮齿距误差在机测量方法(57)摘要本发明公开了一种基于数控蜗杆砂轮磨齿机的面齿轮齿距误差在机测量方法，包括如下步骤：步骤一：齿轮齿面测量点规划：11)建立面齿轮齿面方程：根据插齿刀坐标系与面齿轮坐标系之间的齐次变换矩阵以及插齿刀与面齿轮之间的啮合关系，构建得到面齿轮的齿面方程；12)根据构建得到的面齿轮齿面方程，以面齿轮的齿面中心点规划齿面测量点；13)求解每一个齿面测量点的坐标及法失方向；步骤二：面齿轮在机测量：对所有侧面测量点进行在机测量。本发明基于数控蜗杆砂轮磨齿机的面齿轮齿距误差在机测量方法，通过对面齿轮齿距误差进行在机测量，能够避免面齿轮因检测而反复安装、以及安装基准的变化影响齿面测量精度、齿面加工精度和齿面加工效率。CN115194260ACN115194260A权利要求书1/3页1.一种基于数控蜗杆砂轮磨齿机的面齿轮齿距误差在机测量方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一：齿轮齿面测量点规划：11)建立面齿轮齿面方程：根据插齿刀坐标系与面齿轮坐标系之间的齐次变换矩阵以及插齿刀与面齿轮之间的啮合关系，构建得到面齿轮的齿面方程；12)根据构建得到的面齿轮齿面方程，以面齿轮的齿面中心点规划齿面测量点；13)求解每一个齿面测量点的坐标及法矢方向；步骤二：面齿轮在机测量：21)面齿轮找正：将面齿轮齿槽中心对准X轴的进给方向；22)建立测量坐标系：以面齿轮齿面中心点建立测量坐标系；23)传入目标齿面测量点的坐标(x,y,z)以及法向方向(i,j,k)，调用MOVE子程序，将测头移至安全区域；24)将测量头移动到目标齿面测量点的法向方向、距离目标齿面测量点之间的距离为设定距离d；25)驱动测量头沿着目标齿面测量点的法向方向移动距离d，得到测量坐标，将测量头沿着目标齿面测量点的法向方向移动到距离目标齿面测量点距离为d的位置处；26)判断目标齿面测量点的测量次数是否达到预设次数；若否，则执行步骤24)；若是，执行步骤27)；27)判断齿面中的所有齿面测量点是否均测量完成；若是，则执行步骤28)；若否，则执行步骤23)；28)将齿面中所有齿面测量点的坐标测量值拟合成曲面，构建齿面误差拓扑曲面；所述坐标测量值为齿面测量点多次测量得到的测量坐标的平均值。2.根据权利要求1所述基于数控蜗杆砂轮磨齿机的面齿轮齿距误差在机测量方法，其特征在于：所述步骤11)中，插齿刀坐标系与面齿轮坐标系之间的齐次变换矩阵为：其中，Mfs表示插齿刀坐标系与面齿轮坐标系之间的齐次变换矩阵；表示面齿轮转角；表示插齿刀转角。3.根据权利要求2所述基于数控蜗杆砂轮磨齿机的面齿轮齿距误差在机测量方法，其特征在于：插齿刀与面齿轮之间的啮合关系如下：在插齿刀转动坐标系Ss中，插齿刀具的旋转角速度用矢量表示：在插齿刀转动坐标系Sd中，插齿刀具的旋转角速度用矢量表示：其中：2CN115194260A权利要求书2/3页wf＝qfs·ws其中，ws表示插齿刀角速度；wf表示面齿轮角速度；qfs表示插齿刀与面齿轮传动比；Ns表示插齿刀齿数，Nf表示面齿轮齿数；插齿刀转动坐标系Ss的相对运动速度为：从而求得面齿轮与插齿刀之间的啮合方程为：其中，表示插齿刀转动坐标系Ss的相对运动速度；F表示面齿轮与插齿刀之间的啮合方程；表示插齿刀转动坐标系Ss的相对角速度；表示插齿刀齿面的单位法线。4.根据权利要求3所述基于数控蜗杆砂轮磨齿机的面齿轮齿距误差在机测量方法，其特征在于：构建得到的面齿轮齿面方程为：其中，表示面齿轮齿面方程；rs(us,θs)表示插齿刀的齿面方程。5.根据权利要求1所述基于数控蜗杆砂轮磨齿机的面齿轮齿距误差在机测量方法，其特征在于：所述步骤12)中，以面齿轮的齿面方程规划齿面测量点的方法为：121)确定齿面测量区域：将面齿轮的齿面分为工作齿面和过渡齿面，所述过渡齿面为所述过渡曲面所在的区域，所述工作齿面的顶部廓线为齿面与齿顶面之间的相交线、底部廓线为所述过渡齿面的上部边界线；将所述顶部廓线向下平移距离ΔL后得到顶部收缩廓线，且ΔL＝αHv，其中，α为顶部廓线的收缩比例，Hv为面齿轮