环面蜗杆齿面误差测量方法

摘要

本发明公开了一种环面蜗杆齿面误差测量方法，对环面蜗杆采用圆弧测量方式进行坐标测量，更符合环面蜗杆形状特点，检测过程不需要标准蜗杆，降低了检测成本，消除了标准蜗杆的机械误差对检测结果的影响；运用计算机建模技术来构造理论上没有误差的理论蜗杆数学模型，并与采集的实验数据比较，测得蜗杆的误差；当选择计算机中的不同数学模型、配备不同类型的测量触头，可应用于平面包络环面蜗杆、锥面包络环面蜗杆、直廓环面蜗杆等各种环面蜗杆，具有原理的普遍性和广泛的应用价值。

主权项

一种环面蜗杆齿面误差测量方法，其特征在于：包括以下步骤：a.在计算机内建立与被测蜗杆对应的理论蜗杆数学模型，并设定标准工具齿轮模型；b.设置测量触头，并使其回转中心与标准工具齿轮回转中心一致，调整测量触头回转半径和回转角度，使测量触头靠在被测蜗杆的被测齿面上；测量触头设置在测量装置上，测量装置包括机身、主轴单元和测量单元，主轴单元包括主轴伺服电机、主轴和被测工件夹具及尾座，主轴伺服电机驱动主轴转动，被测工件夹具与主轴在圆周方向固定配合；测量单元包括测量触头，所述测量触头以沿x轴、y轴和z轴方向位置可调的方式设置在机身上，并且测量触头可在被测蜗杆驱动下绕平行于z轴的轴线转动，其中x轴为被测蜗杆轴向，y轴和z轴为被测蜗杆径向，x轴、y轴和z轴共同构成三维直角坐标系；测量单元还包括底座和旋转台，旋转台通过推力轴承以可绕与z轴平行的轴线转动的方式设置在底座上，旋转台固定设置有y轴方向导轨，与y轴方向导轨相配合设置y轴方向拖板，y轴方向拖板采用滚珠丝杠I驱动，y轴方向拖板固定设置与滚珠丝杠I配合的螺母I；y轴方向拖板上固定设置x轴方向导轨，与x轴方向导轨相配合设置x轴方向拖板，x轴方向拖板通过滚珠丝杠II驱动，x轴方向拖板固定设置与滚珠丝杠II配合的螺母II；所述底座通过沿被测蜗杆轴向设置的轨道设置在机身上，底座通过蜗杆驱动可沿轨道移动；滚珠丝杠I和滚珠丝杠II分别设置驱动手柄，用于手动驱动，或者滚珠丝杠I和滚珠丝杠II分别通过伺服电机进行驱动，而伺服电机通过计算机进行控制，实现自动化；测量单元还包括与x轴方向拖板转动配合的z轴方向调节导轨，x轴方向拖板上固定设置立柱，z轴方向调节导轨通过转轴间隙配合径向穿过立柱与其转动配合，所述转轴与z轴方向调节导轨固定连接；与z轴方向调节导轨相配合设置z轴方向调节拖板，z轴方向调节拖板通过z轴方向齿轮齿条副驱动；z 轴方向调节拖板上沿y轴方向设置回转半径调节导轨，与回转半径调节导轨相配合设置回转半径调节拖板，回转半径调节拖板通过回转半径齿轮齿条副驱动；测量触头以可拆卸的方式固定设置在回转半径调节拖板上；测量单元还包括数据采集系统和计算机，数据采集系统包括被测工件角度传感器、旋转台角度传感器、y轴方向位移传感器、x轴方向位移传感器、z轴方向位移传感器、回转半径传感器和触头倾角传感器；被测工件角度传感器与被测蜗杆对应设置，用于采集被测蜗杆的转动数据，被测蜗杆通过被测工件夹具和尾座的顶尖轴向固定，被测工件角度传感器设置在主轴上采集主轴的旋转数据；旋转台角度传感器与旋转台对应设置，用于采集旋转台的转动数据；y轴方向位移传感器与y轴方向拖板对应设置，用于采集y轴方向拖板的y轴方向位移数据；x轴方向位移传感器与x轴方向拖板对应设置，用于采集x轴方向拖板的x轴方向位移数据；z轴方向位移传感器与z轴方向调节拖板对应设置，用于采集z轴方向调节拖板的z轴方向位移数据；回转半径传感器与回转半径调节拖板对应设置，用于采集触头的回转半径数据；触头倾角传感器与转轴对应设置，用于采集测量触头的倾角数据；被测工件角度传感器、旋转台角度传感器、y轴方向位移传感器、x轴方向位移传感器、z轴方向位移传感器、回转半径传感器和触头倾角传感器的信号输出端与计算机的信号输入端相连；主轴伺服电机的控制电路由计算机直接控制，实现自动化控制过程；c.驱动被测蜗杆转动，通过被测蜗杆齿面与测量触头接触推动测量触头做圆弧运动；通过数据采集系统测得蜗杆转角和测量触头转角数据，并输入计算机；所述测量触头为球形，测量触头相对于被测蜗杆的被测齿面的轨迹为螺旋线，步骤c中，根据测得的蜗杆转角和测量触头转角数据计算被测蜗杆的被测齿面上测量触头螺旋轨迹各点坐标，与理论蜗杆数学模型齿面上相对应点的坐标相对比；d.根据测得的蜗杆转角和测量触头转角数据进行计算并与理论蜗杆数学模型对比得出被测蜗杆的误差。