CN107525465A - 一种可直接溯源的高精度齿轮误差测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可直接溯源的高精度齿轮误差测量方法。传统测量方法存在的阿贝误差和间接溯源都限制了测量精度的提升，本发明采用激光干涉测长作为测量标准，直接对齿轮误差进行测量。通过设计和布局可减小装置阿贝误差的激光干涉测长双光路，将激光干涉测长光路布置在齿轮被测点附近，阿贝臂长基本为零，大大降低了原理性的阿贝误差，同时激光波长可以直接溯源到长度基准“米”，从根本上提高了齿轮误差测量精度。

Description

一种可直接溯源的高精度齿轮误差测量方法
技术领域
本发明属于精密仪器制造及测量技术领域，具体涉及一种可直接溯源的高精度齿轮误差测量方法。
背景技术
对齿轮产品进行误差测量是保障产品质量的重要环节，目前，齿轮测量方法主要依靠电子展成法实现，电子展成法的实现主要依赖坐标式测量仪器，在这类仪器中，光栅尺既作为各坐标轴的测长单元，又作为各坐标轴运动的反馈控制单元，光栅尺一般都布局在X、Y、Z导轨附近，远离齿轮被测点，阿贝臂长，由于导轨存在角摆误差，会产生较大的阿贝误差，大大降低了齿轮测量精度。因此常规的齿轮测量方法从测量原理到结构上都不符合阿贝原则，阿贝原则的核心思想是“将被测物与标准尺沿测量轴线呈直线排列”，即被测齿轮的测量点与光栅尺应在同一条直线上，但受测量装置结构影响，很难实现。同时光栅尺只能通过和激光或步距规等比较，可间接溯源到长度基准“米”来保证齿轮测量结果的一致性。阿贝误差和间接溯源都限制了坐标式齿轮测量仪器的精度提升。因此，如何避免上述误差的产生，从根本上提高齿轮测量精度具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的是公开一种可直接溯源的高精度齿轮误差测量方法。
实现本发明的技术方案如下：
一种可提高齿轮精度且可直接溯源的齿轮测量方法，通过设计和布局可减小装置阿贝误差的激光干涉测长双光路，采用激光干涉测长作为测量标准，替代光栅尺测长，激光干涉测长光路布置在齿轮被测点附近，阿贝臂长基本为零，大大降低了原理性的阿贝误差，同时激光波长可以直接溯源到长度基准“米”，也提高了齿轮测量结果的一致性。而原有的光栅尺仅仅作为坐标轴运动的反馈控制单元，不再作为测长单元。通过设计X、Z激光干涉测长双光路，还可实现齿轮多个误差项的测量。
本发明方法主要包括如下步骤：
(1)设计和布局可减小装置阿贝误差的激光干涉测长光路
如图1所示，设计和布局可减小装置阿贝误差的激光干涉测长光路，激光干涉测长光路分为X、Z双光路，分别沿着齿轮的切向和轴向，测长光路要布置在齿轮被测点附近。
(2)采集转台及激光干涉测长值
当测量开始后，以齿轮回转角度为触发信号对激光测长值进行等角度采样。
(3)计算齿轮参量相应偏差值
将步骤(2)采集的齿轮回转角采样值θi及激光测长值li导入专用测量软件进行误差评定，计算齿轮误差值。
本发明与现有技术相比具有的优点和效果：
本发明公开的一种可直接溯源的高精度齿轮误差测量方法，解决了传统方法存在的阿贝误差和间接溯源问题，采用激光干涉测长作为测量标准，测长光路布置在齿轮被测点附近，阿贝臂长基本为零，大大降低了原理性的阿贝误差，同时激光波长可以直接溯源到长度基准“米”，从根本上提高齿轮误差测量精度。通过设计和布局的激光干涉测长双光路，还可实现齿轮多个误差项的测量。
附图说明
图1为本发明设计和布局的X、Z激光干涉测长双光路。
图2为齿轮齿廓偏差测量示意图。
图3为齿轮螺旋线偏差测量示意图。
图中：1、激光头，2、分光镜，3、X光路接收器，4、X光路干涉镜，5、X光路反射镜，6、测头，7、Z光路反射镜，8、Z光路干涉镜，9、Z光路接收器，10、X轴滑板，11、X轴光栅尺，12、齿轮，13、Z轴滑板，14、Z轴光栅尺。
具体实施方式
下面结合附图对本实施例做进一步说明：
实施例1
如图2所示，对齿轮齿廓偏差开展测量。应用本发明方法，其测量过程按照下面的步骤进行：
(1)搭建如图1所示的激光干涉测长双光路，将测头6的测球移动到齿轮12基圆切线上，将X光路反射镜5固定在测头6的测杆座上，使得激光测长光路靠近齿轮被测点，调整X光路准直；
(2)在测量起始位置，将X光路测长值清零，控制X轴滑板10和齿轮12联动；
(3)当测量开始后，以齿轮回转角度为触发信号对激光测长值进行等角度采样；
(4)将步骤(3)采集的齿轮回转角采样值θi及激光测长值li导入专用测量软件进行误差评定，得到齿轮齿廓偏差值。
实施例2
如图3所示，对齿轮螺旋线偏差开展测量。应用本发明方法，其测量过程按照下面的步骤进行：
(1)搭建如图1所示的激光干涉测长双光路，将测头6的测球移动到齿轮12分度圆上，将Z光路反射镜7固定在测头6的测杆座上，使得激光测长光路靠近齿轮被测点，调整Z光路准直；
(2)在测量起始位置，将Z光路测长值清零，控制Z轴滑板13和齿轮12联动；
(3)当测量开始后，以齿轮回转角度为触发信号对激光测长值进行等角度采样；
(4)将步骤(3)采集的齿轮回转角采样值θi及激光测长值li导入专用测量软件进行误差评定，得到齿轮螺旋线偏差值。

Claims (5)

1.一种可直接溯源的高精度齿轮误差测量方法，其特征在于：将激光干涉测长光路布置在齿轮被测点附近直接测量齿轮误差，阿贝臂长基本为零，大大降低了原理性的阿贝误差。
2.根据权利要求1所述的齿轮误差测量方法，其特征在于采用激光干涉测长作为测量标准，替代光栅尺测长，激光波长可以直接溯源到长度基准“米”，而原有的光栅尺仅仅作为坐标轴运动的反馈控制单元，不再作为测长单元。
3.根据权利要求1所述的齿轮误差测量方法，其特征在于设计和布局的激光干涉测长光路，分为X、Z双光路，分别沿着齿轮的切向和轴向，X测长光路用于齿轮齿廓偏差和齿距偏差的测量，Z测长光路用于齿轮螺旋线偏差的测量。
4.根据权利要求1所述的齿轮误差测量方法，其特征在于对齿廓偏差的测量过程按如下步骤实现：
1)搭建激光干涉测长双光路，将测头(6)的测球移动到齿轮(12)基圆切线上，将X光路反射镜(5)固定在测头(6)的测杆座上，使得激光测长光路靠近齿轮被测点，调整X光路准直；
2)在测量起始位置，将X光路测长值清零，控制X轴滑板(10)和齿轮(12)联动；
3)当测量开始后，以齿轮回转角度为触发信号对激光测长值进行等角度采样；
4)将步骤3)采集的齿轮回转角采样值及激光测长值导入专用测量软件进行误差评定，得到齿轮齿廓偏差值。
5.根据权利要求1所述的齿轮误差测量方法，其特征在于对螺旋线偏差的测量过程按如下步骤实现：
1)搭建激光干涉测长双光路，将测头(6)的测球移动到齿轮(12)分度圆上，将Z光路反射镜(7)固定在测头(6)的测杆座上，使得激光测长光路靠近齿轮被测点，调整Z光路准直；
2)在测量起始位置，将Z光路测长值清零，控制Z轴滑板(13)和齿轮(12)联动；
3)当测量开始后，以齿轮回转角度为触发信号对激光测长值进行等角度采样；
4)将步骤3)采集的齿轮回转角采样值及激光测长值导入专用测量软件进行误差评定，得到齿轮螺旋线偏差值。
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