[发明专利]基于CNC齿轮测量中心的装卡偏心误差补偿方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于CNC齿轮测量中心的装卡偏心误差补偿方法，属于测量技术领域。

背景技术

CNC齿轮测量中心(Computerized Numerical Control Gear Measuring Center)作为一种高效的新型精密测量仪器，是齿轮测量技术从古典的手动方式向现代化自动测试技术过渡的一个里程碑。它的测量原理为电子展成法，测量的过程中要求被测工件被装卡在仪器理想的位置上，也就是要求被测工件的几何中心和仪器的回转中心重合。在实际的装卡过程中，往往采用手动装卡或者手动加精度较低的测量仪器辅助装卡，由于测量仪器精度和人工手动微进给能力的限制，导致出现齿轮的几何中心偏离仪器回转中心的现象，这种由于装卡造成的偏心叫装卡偏心，由此引起的误差叫装卡偏心误差。

在齿轮测量的过程中，装卡偏心误差是影响测量精度的一个重要的因素，这在无轴中小模数齿轮和大齿轮的测量过程中尤为明显。在无轴中小模数齿轮的装卡中，通常采用手动辅以精度较低的千分表进行装卡，由于千分表的精度和人工手动微进给能力的限制，很难将工件的几何中心调整到与仪器的回转中心重合；在大齿轮的测量过程中，由于大齿轮的直径大、体积大及重量大，有的会重达几十吨，在测量的过程中更难调整其装卡位置。然而随着科学技术的进步，对齿轮测量精度的要求却越来越高，这也就迫使被测工件的装卡精度提高。一方面，由于人工微进给能力的限制，装卡精度不可能无限制的提高；另一方面，要想提高装卡精度必然造成安装时间的增加，大大降低了安装效率，进而降低了测量效率、提高了测量成本。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有齿轮测量的过程中，由于齿轮的几何中心偏离仪器回转中心而影响测量精度的问题，提供一种基于CNC齿轮测量中心的装卡偏心误差补偿方法。

本发明包括以下步骤：

步骤一：将待测工件装卡在CNC齿轮测量中心的测量位置上，以待测工件的几何中心作为原点建立工件坐标系，并使工件坐标系和仪器坐标系的X轴、Y轴及Z轴的方向相同；所述仪器坐标系为CNC齿轮测量中心的坐标系；

步骤二：计算理想测量状态下仪器坐标系与工件坐标系之间的转换关系；

步骤三：计算偏心测量状态下仪器坐标系与工件坐标系之间的转换关系，获得装卡偏心矢量的表达式；

步骤四：设定待测工件的初始偏心参数，获得工件坐标系的原点偏离仪器坐标系的原点的极角的表达式；

步骤五：计算在待测工件装卡偏心测量的状态下，工件坐标系的原点在仪器坐标系中的表达式，并建立仪器坐标系原点与工件坐标系原点之间的转换关系；

步骤六：通过CNC齿轮测量中心对待测工件进行测量，获得待测工件的渐开线齿廓测量值，并对该渐开线齿廓测量值进行转换，获得渐开线齿廓测量值在仪器坐标系中的空间坐标值；

步骤七：由渐开线齿廓测量值在仪器坐标系中的空间坐标值，计算待测工件的初始偏心参数值；

步骤八：由初始偏心参数值计算获得装卡偏心矢量值；

步骤九：根据装卡偏心矢量建立含装卡偏心矢量的误差补偿模型，并用于被测齿轮渐开线齿廓的误差评定；同时根据装卡偏心矢量调整待测工件的齿距的测量轨迹和待测工件的螺旋线的测量轨迹。

本发明的优点是：本发明采用误差分离技术实现了CNC齿轮测量中心装卡偏心参数的分离，实现了CNC齿轮测量中心装卡偏心误差的自动补偿，不仅极大的提高了应用CNC齿轮测量中心进行齿轮测量的准确性，而且降低了装卡精度的要求，大大的提高了测量效率。它对于提高齿轮误差评定的准确性、实现齿轮的高精度测量和降低被测工件装卡精度的要求有着重要的意义。

本发明能够通过测量值的自动补偿实现待测工件的精密测量；并降低对装卡精度的要求，提高工作效率。

附图说明

图1为实施方式七中求解初始偏心参数值的示意图；

图2为待测工件装卡偏心测量状态下工件坐标系原点与仪器坐标系原点之间的转换关系示意图；

图3为待测工件无装卡偏心测量状态下的示意图，图中O是仪器坐标系的原点，OX、OY、OZ分别是仪器坐标系的X、Y、Z轴；O₀是工件坐标系的原点，Ox₀、OY₀、OZ₀分别是工件坐标系的X、Y、Z轴；θ是CNC齿轮测量中心的主轴；

图4为待测工件装卡偏心测量状态下的示意图；

图3和图4中1表示CNC齿轮测量中心的回转中心，2表示标定球，3表示测头；