CN116372283B - 一种磨齿测量装置及校验方法 - Google Patents

一种磨齿测量装置及校验方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种磨齿测量装置及校验方法。磨齿测量装置包括转动设于砂轮箱的摆臂、设于所述摆臂上的测针、设于砂轮箱的定位机构以及校准块。本发明中的磨齿测量装置，通过转动设置在砂轮箱上，可以基于磨齿机的砂轮箱与齿轮之间的轴系调节，实现测针与齿轮的接触测量，并且在正常磨齿加工过程中，可以转动至避让状态以退出磨齿加工区域。同时在转动至工作状态的时候，可以通过定位机构和校准块确保测针的位置精度，确保每次转动处于精度合格的位置，进而确保测量精度。

Description

一种磨齿测量装置及校验方法
技术领域
本发明属于齿轮加工机床设备技术领域，具体涉及一种磨齿测量装置及校验方法。
背景技术
机床在线测量机构可以实现在加工机床上进行齿轮测量，无需从机床上拆下被加工齿轮，将被加工齿轮重新装入检测设备进行测量，使用方便，且使得加工和检测基准统一，排除了二次装夹的误差影响，在磨齿机中发挥了重要作用。
磨齿机作为齿轮零件的终序加工设备，其性能的好坏直接决定了齿轮成品的质量，甚至关乎到汽车、军工、航空等各领域所使用这些齿轮的机械部件的精度、使用效果等，而在线测量机构作为一种检测被加工齿轮最终精度的装置，自然对其自身精度和稳定性要求也十分严格，必须进行稳定性调试和精度校验，以及避免测量机构动作时的刚性接触造成定位不准确，从而保证其动作的高可靠性，减少自身误差影响。因此对在线测量机构的结构和精度准确性进行研发改进具有重要意义。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的上述技术问题之一。为此，本发明提供了一种磨齿测量装置，既能够实现磨齿在线测量，又不会影响磨齿加工，同时结构简单、精度高。
本发明还提供了一种用于上述磨齿测量装置的磨齿测量装置校验方法。
根据本发明第一方面实施例的磨齿测量装置，包括：摆臂，所述摆臂转动安装于磨齿机的砂轮箱上，所述摆臂上设有测针，所述摆臂在转动过程中具有工作状态和避让状态，所述工作状态下，所述测针位于所述砂轮箱靠近磨齿机的工件箱的一端，所述避让状态下，所述测针退出所述砂轮箱靠近所述工件箱的一侧；定位机构，所述定位机构设于所述砂轮箱，用于在所述摆臂转动至所述工作状态时对所述摆臂进行定位。
根据本发明实施例的磨齿测量装置，至少具有以下有益效果：
本发明中的磨齿测量装置，通过转动设置在砂轮箱上，可以基于磨齿机的砂轮箱与齿轮之间的轴系调节，实现测针与齿轮的接触测量，并且在正常磨齿加工过程中，可以转动至避让状态以退出磨齿加工区域。同时在转动至工作状态的时候，可以通过定位机构确保测针的位置精度，确保每次转动处于精度合格的位置，进而确保测量精度。
根据本发明的一些实施方式，所述定位机构为弹性支撑结构。
根据本发明的一些实施方式，所述定位机构设有：
定位座，所述定位座安装于所述砂轮箱；
定位头部，所述定位头部滑动设于所述定位座，所述定位头部的端部在滑动过程中能够相对于处于所述工作状态下的所述摆臂靠近或远离；
弹性件或缓冲介质，设于所述定位头部的另一端，用于弹性支撑所述定位头部。
根据本发明的一些实施方式，所述摆臂对应所述定位头部设有碰块。
根据本发明的一些实施方式，所述弹性件或所述缓冲介质对于所述定位头部的支撑力能够调节。
根据本发明的一些实施方式，所述摆臂转动安装于所述砂轮箱的上端，所述工作状态下，所述摆臂向下转动至延伸于所述砂轮箱的侧面，所述避让状态下，所述摆臂向上转动至位于所述砂轮箱的上方。
根据本发明的一些实施方式，所述磨齿测量装置还包括校准块，所述校准块与所述测针相对地设于磨齿机上，用于通过磨齿机的轴系调节对接所述测针。
根据本发明第二方面实施例的磨齿测量装置校验方法，对上述结构的磨齿测量装置进行精度校验，包括以下步骤：
S01，转动所述摆臂至工作状态；
S02，通过磨齿机的坐标轴系调节，控制所述测针接触所述校准块，记录此时所述测针的坐标（/>，/>，/>）；
S03，转动所述摆臂至避让状态；
S04，重复步骤S01至S03共i次，依次得到坐标点（/>，/>，/>）、/>（/>，/>，/>）直至/>（/>，/>，/>），以ΔA表示i次后测量的最大误差值，以/>、/>分别表示校准i次后所得坐标中X轴的最大值和最小值，同理可得/>、/>、/>、/>，得到ΔA的坐标；
以ΔR表示机床X、Y、Z直线轴自身的重复精度误差，即ΔR=（，/>，/>）；
以P表示磨齿测量装置的精度误差为：
；
以M（，/>，/>）表示设定的磨齿测量装置的精度标准要求值，当各轴精度误差小于或等于各轴的精度标准要求值时，所述磨齿测量装置的精度合格；
S05，在所述磨齿测量装置的精度合格时通过磨齿机的轴系调节控制所述测针进行齿轮测量；在所述磨齿测量装置的精度不合格时对所述磨齿测量装置进行调节。
根据本发明实施例的磨齿测量装置的校验方法，至少具有以下有益效果：
本发明中的磨齿测量装置的校验方法，通过校准块与测针的配合检测来检测测针的精度，并保证其精度的误差在可接受范围内之后，再进行齿轮测量，可以有效提高测量精度。可以验证磨齿测量装置的稳定性并进行校准。并且本方法不单适用于磨齿机，还适用于滚齿机等精密加工机床的在线测量机构上。
根据本发明的一些实施方式，在步骤S04判断精度合格后，完成设定数量的磨齿加工测量之后或者工作设定的时间之后再次进行精度判断。
根据本发明的一些实施方式，在步骤S04判断精度不合格之后，通过调节所述定位机构来对所述测针进行调节，直至精度合格。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：
图1、图2为本发明中的磨齿测量装置于一种磨齿机上不同视角的结构示意图；
图3为图1、图2所示结构中摆臂的一种安装示意图；
图4为摆臂与定位机构的一种位置关系示意图；
图5为定位机构的一种工作状态示意图；
图6为定位机构的一种结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，多个指的是两个以上。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
参照图1至图6所示，本发明一种实施例的磨齿测量装置，包括摆臂200和定位机构，其中摆臂200转动安装于磨齿机的砂轮箱100上，摆臂200上设有测针202，摆臂200在转动过程中具有工作状态和避让状态，工作状态下，测针202位于砂轮箱100靠近磨齿机的工件箱的一端，避让状态下，测针202退出砂轮箱100靠近工件箱的一侧。定位机构设于砂轮箱100，用于在摆臂200转动至工作状态时对摆臂200进行定位。本发明中的磨齿测量装置，通过转动设置在砂轮箱100上，可以基于磨齿机的砂轮箱100与齿轮之间的轴系调节，实现测针202与齿轮的接触测量，并且在正常磨齿加工过程中，可以转动至避让状态以退出磨齿加工区域。同时在转动至工作状态的时候，可以通过定位机构确保测针202的位置精度，确保每次转动处于精度合格的位置，进而确保测量精度。
定位机构优选设置为弹性支撑结构。由于摆臂200转动至工作状态的时候，会对定位机构产生冲击碰撞，通过弹性支撑的方式可以有效吸收冲击，避免测针202受到较大的冲击力，从而有利于确保测针202的位置精度保持。
参照图4至图6，在本发明的一些实施方式中，定位机构设有定位座301、定位头部302以及弹性件，其中定位座301安装于砂轮箱100，并且定位座301内形成有调节安装腔304。定位头部302滑动设置在调节安装腔304内，定位头部302的一端从定位座301内伸出。弹性件为设于调节安装腔304内并顶持定位头部302的弹簧303。定位头部302在常态下通过弹簧303的顶持作用保持头部伸出，在摆臂200转动到工作状态下的时候，会抵接定位头部302，通过弹簧303吸收摆臂200止停时候的冲击，待摆臂200停稳之后将之定位在设定的位置。
可以理解的是，弹簧303也可以采用其他结构或者缓冲介质替代，只需要能够实现缓冲性能即可。
由于测针202实际停留时的缓冲力可能需要调节，为此弹性件对于定位头部302的支撑力能够调节，比如在弹簧303端部设置顶持螺栓，通过螺栓调节弹簧303在调节安装腔304内的位置，从而改变定位头部302对于摆臂200的支撑力。
为了加强摆臂200的结构强度，在本发明的一些实施方式中，摆臂200对应定位头部302设有碰块201。通过碰块201来接触定位头部302。
为了确定测针202的精度，在本发明的一些实施方式中，磨齿测量装置还包括校准块400，校准块400与测针202相对地设于磨齿机上，具体的可以将校准块400设于尾座结构的侧面，通过磨齿机的轴系调节对接测针202。在实际作业中，通过多次控制测针202接触校准块400来判断测针202摆动停留的精度，并且还可以控制测针202接触校准块400的校准面上的不同位置，从而判断测针202的测量精度，以此来反调定位机构，确保测针202的精度合格后再进行齿轮测量，或者在工作一段时间后进行校准。校准块400也用于更换不同测针后测量装置精度的校正。
以工件箱竖直设置、砂轮箱100水平设置的机床结构为例，摆臂200转动安装于砂轮箱100的上端，工作状态下，摆臂200向下转动至延伸于砂轮箱100的侧面，避让状态下，摆臂200向上转动至位于砂轮箱100的上方。这样在进行磨齿加工的时候，摆臂200不会影响到磨齿作业，而在测量阶段，则可以摆动到砂轮箱100的侧面，通过砂轮箱100的移动来对正齿轮，再配合机床轴系调节进行测量。
另外，本发明还提出一种用于磨齿测量装置的校验方法，包括以下步骤：
S01，转动摆臂200至工作状态；
S02，通过磨齿机的轴系调节，控制测针202接触校准块400，记录此时测针202的坐标（/>，/>，/>）；
S03，转动摆臂200至避让状态；
S04，重复步骤S01至S03共i次，依次得到坐标点（/>，/>，/>）、/>（/>，/>，/>）直至/>（/>，/>，/>），以ΔA表示i次后测量的最大误差值，以/>、/>分别表示校准i次后所得坐标中X轴的最大值和最小值，同理可得/>、/>、/>、/>，得到ΔA的坐标；
以ΔR表示机床X、Y、Z直线轴自身的重复精度误差，即ΔR=（，/>，/>）；
以P表示磨齿测量装置的精度误差为：
；
以M（，/>，/>）表示设定的磨齿测量装置的精度标准要求值，
时，表示X轴设定的磨齿测量装置的精度合格，
时，表示Y轴设定的磨齿测量装置的精度合格，
时，表示Z轴设定的磨齿测量装置的精度合格，
即各轴精度误差小于或等于各轴的精度标准要求值时，磨齿测量装置的精度合格；
S05，在磨齿测量装置的精度合格时通过磨齿机的轴系调节控制测针202进行齿轮测量；在磨齿测量装置的精度不合格时对磨齿测量装置进行调节。
本发明中的磨齿测量装置的校验方法，通过校准块400与测针202的配合来检测磨齿测量装置的精度，并保证其精度的误差在可接受范围内之后，再进行齿轮测量，可以有效提高测量精度。可以验证磨齿测量装置的稳定性并进行校准。并且本方法不单适用于磨齿机，还适用于滚齿机等精密加工机床的在线测量机构上。
在实际作业时，在步骤S04判断精度合格后，可以在完成设定次数的磨齿加工测量之后再次进行精度校准，或者在工作设定的时间之后再次进行精度判断。并且在步骤S04判断精度不合格之后，通过调节定位机构来对测针202进行调节，直至精度合格。
需要说明的是，在进行测量装置校准的时候，仅有直线轴调节测针202的动作，进而上述判断、计算可以确保校准精度。
上面结合实施例对本发明作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (7)

1.一种磨齿测量装置，其特征在于，包括：
摆臂，所述摆臂转动安装于磨齿机的砂轮箱上，所述摆臂上设有测针，所述摆臂在转动过程中具有工作状态和避让状态，所述工作状态下，所述测针位于所述砂轮箱靠近磨齿机的工件箱的一端，所述避让状态下，所述测针退出所述砂轮箱靠近所述工件箱的一侧；
定位机构，所述定位机构设于所述砂轮箱，用于在所述摆臂转动至所述工作状态时对所述摆臂进行定位；
校准块，所述校准块与所述测针相对地设于磨齿机上，用于通过磨齿机的轴系调节对接所述测针；
所述定位机构为弹性支撑结构；所述定位机构设有：
定位座，所述定位座安装于所述砂轮箱；
定位头部，所述定位头部滑动设于所述定位座，所述定位头部的端部在滑动过程中能够相对于处于所述工作状态下的所述摆臂靠近或远离；
弹性件或缓冲介质，设于所述定位头部的另一端，用于弹性支撑所述定位头部。
2.根据权利要求1所述的磨齿测量装置，其特征在于，所述摆臂对应所述定位头部设有碰块。
3.根据权利要求1所述的磨齿测量装置，其特征在于，所述弹性件或所述缓冲介质对于所述定位头部的支撑力能够调节。
4.根据权利要求1至3任一项所述的磨齿测量装置，其特征在于，所述摆臂转动安装于所述砂轮箱的上端，所述工作状态下，所述摆臂向下转动至延伸于所述砂轮箱的侧面，所述避让状态下，所述摆臂向上转动至位于所述砂轮箱的上方。
5.一种用于权利要求1所述的磨齿测量装置的磨齿测量装置校验方法，其特征在于，包括以下步骤：
S01，转动所述摆臂至工作状态；
S02，通过磨齿机的坐标轴系调节，控制所述测针接触所述校准块，记录此时所述测针的坐标A0(X0，Y0，Z0)；
S03，转动所述摆臂至避让状态；
S04，重复步骤S01至S03共i次，依次得到坐标点A1(X1，Y1，Z1)、A2(X2，Y2，Z2)直至Ai-1(Xi-1，Yi-1，Zi-1)，以ΔA表示i次后测量的最大误差值，以Xmax、Xmin分别表示校准i次后所得坐标中X轴的最大值和最小值，同理可得Ymax、Ymin、Zmax、Zmin，得到ΔA的坐标(Xmax-Xmin，Ymax-Ymin，Zmax-Zmin)；
以ΔR表示机床X、Y、Z直线轴自身的重复精度误差，即ΔR＝(rx，ry，rz)；
以P表示磨齿测量装置的精度误差为：
P＝ΔA-ΔR＝(Xmax-Xmin-rx，Ymax-Ymin-ry，Zmax-Zmin-rz)；
以M表示设定的磨齿测量装置的精度标准要求值，当各轴精度误差小于或等于各轴的精度标准要求值时，所述磨齿测量装置的精度合格；
S05，在所述磨齿测量装置的精度合格时通过磨齿机的轴系调节控制所述测针进行齿轮测量；在所述磨齿测量装置的精度不合格时对所述磨齿测量装置进行调节。
6.根据权利要求5所述的磨齿测量装置校验方法，其特征在于，在步骤S04判断精度合格后，完成设定数量的磨齿加工测量之后或者工作设定的时间之后再次进行精度判断。
7.根据权利要求5所述的磨齿测量装置校验方法，其特征在于，在步骤S04判断精度不合格之后，通过调节所述定位机构来对所述测针进行调节，直至精度合格。
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