[发明专利]采用三坐标测量机测量小型直齿圆柱齿轮外径的方法

说明书

本发明公开一种采用三坐标测量机测量小型直齿圆柱齿轮外径的方法，将主坐标系XYZ绕着Z轴顺时针和逆时针旋转，使旋转后的X轴分别与旋转前的+X、‑X轴相邻的四个齿根位置相对应，测到测球与四个齿根底部相接触的四个点，求取A、B点位置的对称点E，C、D点位置的对称点F，将E、F点连接线的方向作为X′轴方向，中点作为原点0'，确定出工作坐标系X′Y′Z′；将+X′轴绕Z′轴旋转以每次旋转后的+X′轴方向为测球的进针走向，测球分别探测每个齿顶的位置，将各个齿顶部点的坐标点拟合成一个拟合圆，计算出拟合圆的直径即齿轮的外径；通过建立测量坐标系，确定出了测球测量点的准确位置，提高测量精度。

技术领域

本发明涉及小型直齿圆柱齿轮测量技术，具体是一种采用三坐标测量机测量小型直齿圆柱齿轮外径的方法，所述的小型直齿圆柱齿轮为标准系列模数为1、1.25、1.5、2、2.5、3、4、5、6的奇数齿或者偶数齿的外啮合齿轮。

背景技术

齿轮是依靠齿的啮合传递扭矩的轮状机械零件，齿轮通过与另一齿轮、齿条、蜗杆等齿状机械零件传动，可改变转速与扭矩、改变运动方向和改变运动形式的功能，传动效率高、传动比准确、功率范围大。齿轮的设计与制造水平直接影响到产品的质量。齿轮检测是齿轮在加工工程中的一个重要环节。目前，对于小型直齿圆柱齿轮的检测存在的问题是：测量精度不高，测量效率不高，齿轮的装夹方式以及测量坐标系的难确定。

三坐标测量机是用于检测齿轮各种参数的常用测量设备，如图1所示，三坐标测量机主要包含有工作台1、测头2、控制柜3、计算机4。在水平的工作台1上固定安装三爪卡盘5，三爪卡盘5的中心轴垂直于工作台1。三坐标测量机自身设定有一个机器坐标系X₀Y₀Z₀，三爪卡盘5的垂直中心轴方向为该坐标系的Z₀轴方向，经过三爪卡盘5的其中一个爪的中心直径方向为该坐标系的X₀轴，Y₀轴与X₀轴和Z₀轴在空间正交于坐标系的原点O₀。三爪卡盘5的上方是测头2，由控制柜3控制测头2运动，测头2运动的轨迹和位置在直角坐标系X₀Y₀Z₀中，并且由计算机4通过坐标值显示出来。参见图2，测头2的下端是直径大小已知的测球6，测量时，用三爪卡盘5卡紧被测齿轮7，测球6与被测齿轮7的齿廓曲面接触，测球6落入齿槽中，当测球6接触齿槽内表面时，落到齿槽的槽底位置，测球6最靠近槽底位置的点P在计算机4中实时显示，如此通过测球6实现自定心测量。因此，当测球6沿着被测齿轮7的齿廓曲面移动时，就可以得出被测齿轮7的齿廓曲面的各点的几何坐标值，将这些坐标值数据送入计算机4，计算机4通过处理就可以精确地计算出被测齿轮7的几何尺寸、形状和位置公差等。

当采用三坐标测量机测量齿轮外径时，由于小型直齿圆柱齿轮外径的齿廓面很小，测量小型直齿圆柱齿轮的外径时容易出现“滑针”现象，测量时，测球6与小型直齿圆柱齿轮的表面相接触，由于接触面积比较小，测量点的位置不易精确定位，测球6可能探测不到测量表面而出现滑落，因此，测量点的位置难精确定位，不能准确地自动测量。

发明内容

本发明的目的是针对现有小型直齿圆柱齿轮在三坐标测量机上测量外径时存在的问题，提出一种采用三坐标测量机测量小型直齿圆柱齿轮外径的方法，用

三坐标测量机测量齿轮外径时，可以使所有齿的外径齿廓面上的点都能被测球精确定位到，能准确地测量出小型直齿圆柱齿轮的外径。

本发明采用三坐标测量机测量小型直齿圆柱齿轮外径的方法采用的技术方案是：将待测量的小型直齿圆柱齿轮装夹在三坐标测量机的三爪卡盘的中央位置，三爪卡盘的其中一个爪夹紧在齿轮其中一个齿顶部处，这个爪的中心的水平方向为三坐标测量机的直角坐标系XoYoZo 的Xo轴方向，还包括以下步骤：