CN103223628A - 一种在线检测大齿轮齿形误差的方法 - Google Patents

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Abstract

一种在线检测大齿轮齿形误差的方法，涉及机械加工领域，本发明利用SpatialAnalyzer软件配合激光跟踪仪（4），就可以实现让大齿轮（2）在机床的操作平台上直接对齿形误差进行检测，同时根据检测的结果进一步调整机床的加工参数，从而加工出高精度的大齿轮，有效解决了目前无法对直径在5000mm以上的大齿轮在线检测齿形误差的难题，本发明具有操作简单，测量效率高等特点，特别适用于对直径大于5000mm以上的大齿轮齿形误差的在线检测。

Description

一种在线检测大齿轮齿形误差的方法
【技术领域】
本发明涉及机械加工领域，尤其涉及一种对齿轮加工精度的检测方法，具体涉及一种在线检测大齿轮齿形误差的方法。
【背景技术】
已知的，齿轮作为传动件被广泛应用在航空航天、舰船、汽车、大中型工业设备、精密机床和微型仪器仪表中,而在齿轮传动中传动精度的高低主要取决于齿轮本身精度的高低，为了保证齿轮的精度，在加工过程中往往需要对齿轮进行不断的检测，以保证加工出的齿轮满足设计要求，而针对齿轮加工精度的检测目前一般采取齿轮检测仪检测；或通过磨齿机自带的检测系统进行检测；或通过量具对齿轮进行检测等方式来实现对齿轮精度检测，但目前最大的齿轮检测仪可以检测直径在3000mm以下的齿轮，最大的磨齿机可以加工并检测直径在5000mm以下的齿轮，但对于直径在5000mm或5000mm以上的大齿轮检测时，目前的精度检测方法很有限，只能检测齿轮的齿距和齿厚项目，对于非常重要的齿形误差却无法进行测量。
【发明内容】
为了克服上述技术的不足，本发明提供了一种在线检测大齿轮齿形误差的方法，本发明利用SpatialAnalyzer软件配合激光跟踪仪，就可以实现让大齿轮在机床的操作平台上直接对大齿轮轮齿的齿形误差进行检测，同时根据检测的结果进一步调整机床的加工参数，从而加工出高精度的大齿轮，本发明具有操作简单，测量效率高等特点，特别适用于对直径大于5000mm以上的大齿轮齿形误差的在线检测。
为实现如上所述的发明目的，本发明采用如下所述的技术方案：
一种在线检测大齿轮齿形误差的方法，所述检测方法通过计算机中的SpatialAnalyzer软件配合激光跟踪仪来实现对大齿轮齿形误差的检测，具体检测方法包括如下步骤：
第一步，首先将激光跟踪仪放置在大齿轮的一侧，然后开启激光跟踪仪4进行预热，待预热完成后利用激光跟踪仪发出的激光采集大齿轮端平面与齿顶圆上的点，进一步通过最小二乘法拟合齿顶圆的圆心与端平面，此时通过拟合圆心的端平面法向就是大齿轮的基准轴线，将激光跟踪仪的坐标系建立在基准轴线上，然后对大齿轮的齿形误差进行检测； 
第二步，对大齿轮的齿形误差进行检测，利用计算机中的SpatialAnalyzer软件建立一个以基准轴线为轴线，同时建立一个与大齿轮的端平面平行且过齿宽中心的参考面，进一步让激光跟踪仪在大齿轮任意一个轮齿的齿面与参考面的交线处沿运动轨迹动态扫描一组点，利用SpatialAnalyzer软件将通过动态扫描到的一组点做温度补偿并带入理论大齿轮的齿形方程计算出大齿轮被测量轮齿的齿形误差，然后利用绘图软件绘制出大齿轮实际的齿形误差曲线，此时即完成了一次对大齿轮齿形误差的检测。
所述的在线检测大齿轮齿形误差的方法，所述激光跟踪仪发出的激光通过靶球接收，所述靶球在大齿轮的齿面上沿运动轨迹移动。
所述的在线检测大齿轮齿形误差的方法，所述激光跟踪仪设置在支架的上面。
所述的在线检测大齿轮齿形误差的方法，所述激光跟踪仪通过数据线连通计算机。
所述的在线检测大齿轮齿形误差的方法，所述激光跟踪仪选用美国API公司生产的LT3型。
所述的在线检测大齿轮齿形误差的方法，所述激光跟踪仪的预热时间为15分钟。
所述的在线检测大齿轮齿形误差的方法，所述SpatialAnalyzer软件选用美国NRK公司开发的。
所述的在线检测大齿轮齿形误差的方法，所述绘图软件为Auto CAD。
采用如上所述的技术方案，本发明具有如下所述的优越性：
本发明所述的一种在线检测大齿轮齿形误差的方法，本发明利用SpatialAnalyzer软件配合激光跟踪仪，就可以实现让大齿轮在机床的操作平台上直接对齿形误差进行检测，同时根据检测的结果进一步调整机床的加工参数，从而加工出高精度的大齿轮，有效解决了目前无法对直径在5000mm以上的大齿轮在线检测齿形误差的难题，本发明具有操作简单，测量效率高等特点，特别适用于对直径大于5000mm以上的大齿轮齿形误差的在线检测。
【附图说明】
图1为本发明的测量过程示意图；
图2为本发明测量大齿轮齿形误差的示意图；
图中：1、靶球；2、大齿轮；3、激光；4、激光跟踪仪；5、支架；6、数据线；7、计算机；8、运动轨迹；9、参考面。
【具体实施方式】
通过下面的实施例可以更详细的解释本发明，本发明并不局限于下面的实施例；
结合附图1～2所述的一种在线检测大齿轮齿形误差的方法，所述检测方法通过计算机7中美国NRK公司开发的SpatialAnalyzer软件配合美国API公司生产的LT3型激光跟踪仪4来实现对大齿轮2齿形误差的检测，所述激光跟踪仪4通过数据线6连通计算机7；或激光跟踪仪4通过无线传输连通计算机7，具体检测方法包括如下步骤：
第一步，首先将激光跟踪仪4设置在支架5的上面并将激光跟踪仪4放置在大齿轮2的一侧，然后开启激光跟踪仪4进行预热15分钟，待预热完成后利用激光跟踪仪4发出的激光3采集大齿轮2端平面与齿顶圆上的点，进一步通过最小二乘法拟合齿顶圆的圆心与端平面，“需要说明的是最小二乘法又称最小平方法，是一种数学优化技术，它通过最小化误差的平方和寻找数据的最佳函数匹配，利用最小二乘法可以简便地求得未知的数据，并使得这些求得的数据与实际数据之间误差的平方和为最小，最小二乘法还可用于曲线拟合，其他一些优化问题也可通过最小化能量或最大化熵用最小二乘法来表达；”此时通过拟合圆心的端平面法向就是大齿轮2的基准轴线，将激光跟踪仪4的坐标系建立在基准轴线上，然后对大齿轮2的齿形误差进行检测； 
第二步，对大齿轮2的齿形误差进行检测，利用计算机7中的SpatialAnalyzer软件建立一个以基准轴线为轴线，同时建立一个与大齿轮2的端平面平行且过齿宽中心的参考面9，进一步让激光跟踪仪4在大齿轮2任意一个轮齿的齿面与参考面9的交线处沿运动轨迹8动态扫描一组点，或激光跟踪仪4发出的激光3通过靶球1接收，所述靶球1在大齿轮2的齿面上沿运动轨迹8移动并动态扫描一组点，利用SpatialAnalyzer软件将通过动态扫描到的一组点做温度补偿并带入理论大齿轮2的齿形方程计算出大齿轮2被测量轮齿的齿形误差，然后利用Auto CAD绘制出大齿轮2实际的齿形误差曲线，此时即完成了一次对大齿轮2齿形误差的检测。
本发明所述的在线检测大齿轮齿形误差的方法，在第一步的基础上，同样可以在线完成对大齿轮齿向误差和啮合线误差的检测，具体方法为将本发明所述的在线检测大齿轮齿形误差的方法中的第二步替换为对大齿轮2的齿向误差进行检测，利用计算机7中的SpatialAnalyzer软件建立一个以基准轴线为轴线，以大齿轮2的分度圆直径为直径的圆柱形参考面 ，进一步让激光跟踪仪4在大齿轮2任意一个轮齿的齿面与参考面的交线处沿运动轨迹动态扫描一组点，利用SpatialAnalyzer软件将通过动态扫描到的一组点做温度补偿并带入理论大齿轮2的齿向方程计算出大齿轮2被测量轮齿的齿向误差，然后利用绘图软件绘制出大齿轮2实际的齿向误差曲线，此时即完成了一次对大齿轮2齿向误差的检测；或将本发明所述的在线检测大齿轮齿形误差的方法中的第二步替换为对大齿轮2的啮合线误差进行检测，利用计算机7中的SpatialAnalyzer软件建立一个以基准轴线为轴线，以大齿轮2基圆直径为直径的圆柱形参考面A，同时建立一个与圆柱形参考面A相切的参考面B，进一步让激光跟踪仪4在大齿轮2任意一个轮齿的齿面与参考面B的交线处沿运动轨迹动态扫描一组点，利用SpatialAnalyzer软件将通过动态扫描到的一组点做温度补偿并带入理论大齿轮2的啮合线方程计算出大齿轮2被测量轮齿的啮合线误差，然后利用绘图软件绘制出大齿轮2实际的啮合线误差曲线，此时即完成了一次对大齿轮2啮合线误差的检测。
本发明中针对在线完成对大齿轮2齿向误差和啮合线误差的检测方法的描述，并不是本发明保护的重点，但是通过在本发明第一步的基础上同样可以完成在线完成对大齿轮2齿向误差和啮合线误差的检测，申请人为了使本发明保护范围更加具体，针对大齿轮2齿向误差和啮合线误差的检测方法做出了另案“分案”申请。
本发明未详述部分为现有技术。
为了公开本发明的目的而在本文中选用的实施例，当前认为是适宜的，但是，应了解的是，本发明旨在包括一切属于本构思和发明范围内的实施例的所有变化和改进。

Claims (8)

1.一种在线检测大齿轮齿形误差的方法，其特征是：所述检测方法通过计算机（7）中的SpatialAnalyzer软件配合激光跟踪仪（4）来实现对大齿轮（2）齿形误差的检测，具体检测方法包括如下步骤：
第一步，首先将激光跟踪仪（4）放置在大齿轮（2）的一侧，然后开启激光跟踪仪（4）进行预热，待预热完成后利用激光跟踪仪（4）发出的激光（3）采集大齿轮（2）端平面与齿顶圆上的点，进一步通过最小二乘法拟合齿顶圆的圆心与端平面，此时通过拟合圆心的端平面法向就是大齿轮（2）的基准轴线，将激光跟踪仪（4）的坐标系建立在基准轴线上，然后对大齿轮（2）的齿形误差进行检测； 
第二步，对大齿轮（2）的齿形误差进行检测，利用计算机（7）中的SpatialAnalyzer软件建立一个以基准轴线为轴线，同时建立一个与大齿轮（2）的端平面平行且过齿宽中心的参考面（9），进一步让激光跟踪仪（4）在大齿轮（2）任意一个轮齿的齿面与参考面（9）的交线处沿运动轨迹（8）动态扫描一组点，利用SpatialAnalyzer软件将通过动态扫描到的一组点做温度补偿并带入理论大齿轮（2）的齿形方程计算出大齿轮（2）被测量轮齿的齿形误差，然后利用绘图软件绘制出大齿轮（2）实际的齿形误差曲线，此时即完成了一次对大齿轮（2）齿形误差的检测。
2.根据权利要求1所述的在线检测大齿轮齿形误差的方法，其特征是：所述激光跟踪仪（4）发出的激光（3）通过靶球（1）接收，所述靶球（1）在大齿轮（2）的齿面上沿运动轨迹（8）移动。
3.根据权利要求1所述的在线检测大齿轮齿形误差的方法，其特征是：所述激光跟踪仪（4）设置在支架（5）的上面。
4.根据权利要求1所述的在线检测大齿轮齿形误差的方法，其特征是：所述激光跟踪仪（4）通过数据线（6）连通计算机（7）。
5.根据权利要求1所述的在线检测大齿轮齿形误差的方法，其特征是：所述激光跟踪仪（4）美国API公司生产的LT3型。
6.根据权利要求1所述的在线检测大齿轮齿形误差的方法，其特征是：所述激光跟踪仪（4）的预热时间为15分钟。
7.根据权利要求1所述的在线检测大齿轮齿形误差的方法，其特征是：所述SpatialAnalyzer软件选用美国NRK公司开发的。
8.根据权利要求1所述的在线检测大齿轮齿形误差的方法，其特征是：所述绘图软件为Auto CAD。
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