一種接觸式漸開線蝸桿齒形的測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于精密測量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種接觸式漸開線蝸桿齒形的測量方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 蝸桿分為線性蝸桿和非線性蝸桿。漸開線蝸桿屬于線性蝸桿，其端面截形為漸開 線，軸向截形為空間曲線，在實(shí)際檢測中軸向截形無法進(jìn)行誤差計(jì)算和誤差評定。傳統(tǒng)的接 觸式漸開線蝸桿齒形檢測位置是在基圓柱切平面上，基圓柱切平面與輪齒齒面形成的交線 為漸開線蝸桿的直母線，與端截面的夾角為基圓柱螺旋升角。具體的測量包括以下步驟：① 進(jìn)行工件定位，建立測量坐標(biāo)系。②計(jì)算漸開線蝸桿基圓半徑rb，將微位移傳感器置于基圓 偏置位置。③根據(jù)測量起點(diǎn)rs計(jì)算起始測量點(diǎn)的軸向高度zs，將微位移傳感器調(diào)整到Zs， 進(jìn)入測量起點(diǎn)rs，微位移傳感器觸碰齒面。④微位移傳感器按基圓柱螺旋升角進(jìn)行測量運(yùn) 動，由測量起點(diǎn)向測量終點(diǎn)移動，回轉(zhuǎn)軸Θ與Z軸聯(lián)動完成齒形測量。⑤計(jì)算齒形偏差。
[0003] 漸開線蝸桿具有傳動平穩(wěn)、傳動效率高的特點(diǎn)。為了提高蝸桿傳動機(jī)構(gòu)的傳動效 率，漸開線蝸桿的設(shè)計(jì)頭數(shù)較多，其螺旋升角也相應(yīng)增大。在基圓柱切平面內(nèi)，漸開線蝸桿 的齒形測量起點(diǎn)與同齒槽另一側(cè)齒面之間的軸向距離較小。極端情況下，該軸向距離僅有 2-3mm，造成齒形接觸式測量干涉現(xiàn)象的發(fā)生，導(dǎo)致測量失敗。漸開線蝸桿齒形接觸測量發(fā) 生干涉的情況有兩種：在微位移傳感器進(jìn)入測量起點(diǎn)過程中，①測球與齒槽內(nèi)另一側(cè)齒面 發(fā)生干涉，造成微位移傳感器超量程。②測桿與另一側(cè)齒面發(fā)生干涉。這兩種情況都將導(dǎo) 致漸開線蝸桿齒形測量無法完成。上述情況，對于單頭、小螺旋升角的漸開線蝸桿也同樣存 在。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明在不增加任何硬件設(shè)施的基礎(chǔ)上，旨在解決干涉情況下漸開線蝸桿齒形接 觸式測量無法完成的問題。
[0005] 本發(fā)明的具體解決方案如下：
[0006] -種接觸式漸開線蝸桿齒形的測量方法，包括以下步驟：
[0007] 1)根據(jù)漸開線蝸桿基本參數(shù)對漸開線蝸桿軸向理論截形和基圓柱切平面理論截 形進(jìn)行建模；
[0008] 2)在漸開線蝸桿軸向截面位置測量漸開線蝸桿的軸向截形；
[0009] 3)通過測頭半徑補(bǔ)償將測球中心軌跡點(diǎn)轉(zhuǎn)換為測球接觸軌跡點(diǎn)，即為漸開線蝸桿 齒面上的實(shí)測軸向截形；
[0010] 4)根據(jù)實(shí)測軸向截形的采樣點(diǎn)徑向坐標(biāo)對漸開線蝸桿軸向理論截形和基圓柱切 平面理論截形進(jìn)行離散化，計(jì)算兩種理論截形之間的軸向距離差；
[0011] 5)依據(jù)離散化后的軸向理論截形與基圓柱切平面位置理論截形對應(yīng)點(diǎn)之間的軸 向差值，將實(shí)測軸向截形轉(zhuǎn)化到基圓柱切平面位置，獲得漸開線蝸桿基圓柱切平面處的實(shí) 測齒形；
[0012] 6)對漸開線蝸桿齒形進(jìn)行偏差計(jì)算、評價(jià)。
[0013] 2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種接觸式漸開線蝸桿齒形的測量方法，其特征在于： 所述步驟4)中，根據(jù)實(shí)測軸向截形接觸點(diǎn)軌跡（Xl，Zl)，按其X軸坐標(biāo)值^的分布對軸向理 論截形和基圓柱切平面理論截形進(jìn)行離散化，得到軸向理論截形離散點(diǎn)坐標(biāo)（AXl，AZl)，基
圓柱切平面理論截形離散點(diǎn)坐標(biāo)（Rxi,Rzi)，其中Axi=X 截形的對應(yīng)點(diǎn)軸向坐標(biāo)差值向量Δζ;，Δζ?=ΚΖ?-ΑΖ?;所述步驟5)中，漸開線蝸桿基圓柱 切平面處的實(shí)測齒形坐標(biāo)i，Z'J可由下式計(jì)算：
[0015] 本發(fā)明有效地解決了干涉情況下漸開線蝸桿齒形接觸式測量的難題。本發(fā)明相對 于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0016] 1)本發(fā)明將漸開線蝸桿齒形測量位置由傳統(tǒng)的基圓柱切平面轉(zhuǎn)換為軸向截面位 置，解決了干涉情況下漸開線蝸桿齒形無法測量的問題；
[0017] 2)本發(fā)明提供的漸開線蝸桿齒形軸向測量方法，即可對干涉情況也可對非干涉情 況下的漸開線蝸桿齒形進(jìn)行測量，尤其對小模數(shù)漸開線蝸桿齒形的接觸式測量提供了一種 可行方案；
[0018] 3)本發(fā)明在不增加硬件設(shè)施的條件下，解決了現(xiàn)有技術(shù)無法檢測多頭、大升角漸 開線蝸桿齒形的問題，測量效率高，結(jié)果可靠，簡化測量動作且實(shí)現(xiàn)過程簡單；
[0019] 4)本發(fā)明可用于解決干涉情況下漸開線蝸桿的齒形測量，也可用于蝸桿任意截面 處的齒形測量，為復(fù)雜刀具測量技術(shù)提供了一種新的思路。
【附圖說明】：
[0020] 圖1是漸開線蝸桿軸向截形1以及基圓柱切平面截形2位置關(guān)系示意圖。
[0021 ] 圖2是漸開線蝸桿齒形測量干涉實(shí)例。
[0022] 圖3是漸開線蝸桿軸向理論截形與基圓柱切平面理論截形間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。
[0023] 圖4是漸開線蝸桿測量坐標(biāo)系示意圖。
[0024] 圖5是漸開線蝸桿實(shí)測基圓柱切平面截形。
[0025] 圖6是漸開線蝸桿實(shí)測軸向截形。
[0026] 圖7是軸向理論截形與基圓柱切平面理論截形對應(yīng)離散點(diǎn)間的軸向距離曲線。圖 8是上齒面基圓柱切平面測量方法與軸向測量方法的截形誤差對比曲線。
[0027] 圖9是下齒面基圓柱切平面測量方法與軸向測量方法的截形誤差對比曲線。 具體實(shí)施例：
[0028] 下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)地描述。
[0029]參見圖1和圖2。圖1中截形1位于蝸桿軸截面上，截形2位于基圓柱切平面上。 圖2為某一漸開線蝸桿上側(cè)齒面測量干涉示意圖，在測量坐標(biāo)系下，上側(cè)齒面測量起點(diǎn)處 的Z向坐標(biāo)為65. 07mm，而基圓柱切平面內(nèi)同齒槽下齒面最低Z向坐標(biāo)為67. 52mm，兩點(diǎn)的 軸向距離為2. 45mm。由于微位移傳感器有量程限制，在進(jìn)入齒形測量起點(diǎn)時(shí)需要保留一定 的余量。若測球直徑大于2_，微位移傳感器在進(jìn)入測量起點(diǎn)時(shí)，測球與齒面會發(fā)生干涉，造 成傳感器超量程現(xiàn)象。若測桿最大直徑大于2_，則微位移傳感器在進(jìn)入測量起點(diǎn)時(shí)，測桿 與齒面會產(chǎn)生干涉，測針無法正確接觸齒面，甚至造成測桿損壞。
[0030] 參見圖3。圖中，rb為漸開線蝸桿基圓半徑，rf為漸開線蝸桿齒根圓半徑，ru為漸 開線蝸桿齒頂圓半徑。傳統(tǒng)齒形測量方法的測量位置在基圓柱切平面位置DE處，該位置處 的測量截形稱為基圓柱切平面截形，即圖中雙點(diǎn)劃線段DC;本發(fā)明陳述的齒形軸向測量方 法的測量位置在軸截面位置0B處，該位置處的測量截形稱為軸向截形，即圖中線段AB;軸 向截形向基圓柱切平面截形轉(zhuǎn)換就是將軸向截形AB線段上的測量點(diǎn)，通過理論建模計(jì)算 轉(zhuǎn)換到基圓柱切平面截形上，如軸向截形測量點(diǎn)Pa與其對應(yīng)的基圓柱切平面截形測量點(diǎn) Pb〇
[0031] 本發(fā)明提出在漸開線蝸桿的軸向截面位置進(jìn)行齒形測量，消除干涉根源，提高了 測量效率。本發(fā)明的檢測原理為：1、按漸開線蝸桿基本參數(shù)對漸開線蝸桿軸向理論截形 (非線性）和基圓柱切平面理論截形（線性）進(jìn)行建模。2、在漸開線蝸桿的軸向截面