CN85102874A - 就地测量大齿轮齿形精度的方法 - Google Patents

Abstract

齿轮测量方法，一种在机床上就地测量大型齿轮齿形精度的测量方法。该方法是通过在加工齿轮的机床上附加四部分系统来实现的。

这四部分附加系统是：齿形传感器系统，角位移传感器系统，回转误差传感器系统，控制和数据处理系统。

使用该方法可以在各类机床上实现高精度就地测量大型齿轮齿形精度。

Description

齿轮测量方法，一种在加工大型齿轮的机床上就地测量齿形相度的方法。

已有技术中，有许多行之有效的办法用以测量中小型齿轮的齿形精度。但对大型齿轮，由于尺寸、重量的增加，测量起来有许多困难，采用大型台式仪器，虽可获得较高的测量精度，但仪器造价高，被测齿轮的尺寸、重量范围受到仪器规格的限制，并且难以把这种大型台式仪器用于加工现场，采用小型便携式仪器，使用虽很方便，但在现场安装时对正精度不高，影响测量结果的可靠性。1981年东京国际齿轮及动力传动学术讨论会论文集中一篇题为“一种新的大齿轮测量系统”的文章提出了一种就地测量系统，该系统对大齿轮齿形精度测量是通过在滚齿机上加上几部分辅助系统来实现的，辅助系统包括将直径为2200毫米的超大型环形磁尺安装在滚齿机工作台的外圆表面，用以测量被测齿轮的角位移，一个齿形传感器，用于测量在齿轮基园切线方向运动的测头的直线位移，一个控制和数据处理装置，控制自动测量和计算误差。该系统实现了在滚床上就地自动测量，但在测齿轮角位移时，为避开由于尺寸大引起的结构上和精度上的困难，没有采用现成的角位移传感器，而是特制了一个超大型环形磁尺与工作台合为一体，这种超大型磁尺的制造、安装、录磁、调整等工艺相对于采用现成的角位移传感器来说要困难得多，而且难以做成一个附件在车床、磨床等其它类型加工齿轮的机床上通用，另外特别重要的是，就地测量是在加工机床上进行的，测量的齿形误差中包含了机床的回转误差，上述测量系统没有设法消除这种误差影响，这样测量结果的可靠性在很大程度上要依赖于机床的回转精度，而对一般机床来说，回转误差对所测的齿形误差的影响是不能忽略的。

本发明目的是，通过在机床上附加几部分简单的辅助测量系统，实现在各种类型机床上，对各种规格、各种类型大齿轮的齿形精度的就地测量，并设法有效地消除机床回转误差和辅助测量系统的系统误差对测量经果的影响，获得就地测量的高精度。

本发明的构思是，靠在机床上附加四部分辅助系统来实现大齿轮就地高精度测量，一是齿形传感器系统，传感线位移的齿形传感器固定件〔2〕通过底座〔5〕固定在机床上的适当部位，底座〔5〕上的导轨〔14〕与机床主轴垂直，传感线位移的齿形传感器滑动件〔1〕通过滑板〔3〕与齿形测头〔4〕连为一体，组成一个能沿底座〔5〕导轨〔14〕平动的组件，与被测齿轮〔12〕齿面接触的齿形测头〔4〕保持沿被测齿轮〔12〕基圆切线方向移动，二是角位移传感器系统，把角位移传感器转动件〔7〕与被测齿轮〔12〕同轴线或平行轴线安装在机床上，角位移传感器固定件〔8〕与角位移传感器转动件〔7〕相配合，转动件〔7〕可由被测齿轮〔12〕以适当方式带动同步回转，三是回转误差传感器系统，在被测齿轮〔12〕轴上或机床主轴上或与机床主轴同轴线安装的芯轴〔32〕上建立一个或两个与被测齿轮〔12〕同轴线的基准圆柱面〔a〕和一个与被测齿轮〔12〕轴线垂直的基准端面〔b〕，每个基准面〔a〕〔b〕上配有一个传感线位移的回转误差传感器〔11〕，在基准圆柱面〔a〕上，回转误差传感器〔11〕在影响测量齿形误差的敏感方向与之相配。四是控制和数据处理系统，它主要包括信号处理器〔15〕，一台电子计算机〔16〕及其输出设备〔17〕，对上述辅助系统制造调试时，把齿形传感器系统与角位移传感器系统的系统误差存入电子计算机〔16〕内，测量时，被测齿轮〔12〕与机床同轴地固紧在机床上，齿轮〔12〕回转时，同时由齿形传感器〔1〕〔2〕检出齿形测头〔4〕的移动距离X，由角位移传感器〔7〕〔8〕检出被测齿轮〔12〕的转角θ，由回转误差传感器〔11〕检出基准端面〔b〕的被测点的轴向串动量△z和基准圆柱面〔a〕上的被测点的径跳量△X，控制和数据处理系统自动同步检出上述三路测量信号，经过信号处理，存入电子计算机〔16〕内，由计算机〔16〕根据予先存储的系统误差和测量中输入的数据，做出动、静态补偿并计算出实际齿形误差来。

做为本发明的进一步特征，在回转误差传感器系统中，若被测齿轮原有基准圆柱面〔a〕和基准端面〔b〕，则直接利用（如图1），若没有则将具有基准圆柱面〔a〕和基准端面〔b〕的圆环〔31〕装在被测齿轮〔12〕上或机床主轴上或与机床主轴同轴线安装的芯轴〔32〕上（如图2），对角位移传感器系统，若被测齿轮芯轴直径不太大，可将角位移传感器转动件安装在齿轮芯轴上，对直径较大的轴齿轮〔12〕，角位移传感器转动件〔7〕可装在特制的顶尖〔22〕上，齿轮〔12〕通过拨杆〔21〕带动角位移传感器转动件〔7〕转动（参考图1），对齿圈齿轮〔12〕，可将角位移传感器转动件〔7〕装在固定于工作台锥套〔33〕内的芯轴〔32〕上（参考图2），上述办法无法实现时，可将被测齿轮〔12〕的角运动通过无滑动钢带〔52〕传到安装在特制的与机床主轴平行的转动轴〔53〕上，将角位移传感器传动件〔7〕装在该转轴〔53〕上，若机床主轴的角运动可以引出，可将机床主轴的角运动通过精密联轴节〔40〕引到与主轴同轴线的转动轴〔42〕上，将角位移传感器转动件〔7〕装在该转动轴〔42〕上（参考图4）。对于齿形传感器系统和角位移传感器系统的系统误差的补偿可采用固定零点方法通过电子计算机来实现，齿形传感器可以采用线感应同步器，光栅或磁尺，角位移传感器可以采用圆感应同步器，圆光栅或磁鼓，回转误差传感器可以采用电感测头或电容传感器。

本发明的效果是，通过在机床上附加几部分简单的辅助系统，实现了在各种类型机床上就地测量各种类型、各种规格大型齿轮齿形精度的目的，并且由于设法有效地消除了机床回转误差和辅助测量系统的系统误差对测量结果的影响，使得使用本发明提供的就地测量方法可以可靠地获得较高的测量精度。

附图1是本发明第一个最佳实施例示意图。

附图2是本发明第二个最佳实施例示意图。

附图3是角位移传感器与被测齿轮平行轴安装示意图。图中角位移传感器是采用圆感应同步器，〔12〕是被测齿轮，〔53〕是与机床主轴平行的转动轴，〔7〕是角位移传感器转动件，〔8〕是角位移传感器固定件，〔43〕是限制角位移传感器固定件转动的固定臂，〔52〕是传递角运动的钢带，〔54〕是张紧钢带用的重锤。

附图4是角位移传感器在由机床主轴引出的转动轴上安装示意图。图中角位移传感器系采用圆感应同步器，〔41〕是机床主轴，〔40〕是精密联轴节，〔42〕是引出的与主轴同轴线的转动轴，〔7〕是角位移传感器转动件，〔8〕角角位移传感器固定件。〔43〕是限制角位移传感器固定件转动的固定臂，〔12〕是齿轮。

下面是本发明第一个最佳实施例，通过对该最佳实施例的描述，给出本发明的一些细节。该最佳实施例是针对在卧式滚床或车床上测量轴齿轮的情况提出的。在卧式滚床或车床上附加四部分辅助系统，一是齿形传感器系统，线感应同步器定尺〔2〕通过底座〔5〕固定在机床的适当部位，使底座〔5〕上的滚动导轨〔14〕与机床主轴垂直，线感应同步器滑尺〔1〕通过滑板〔3〕与齿形测头〔4〕连为一体，组成一个能沿底座〔5〕上的滚动导轨平动的组件，与被测齿轮〔12〕齿面接触的齿形测头〔4〕保持沿被测齿轮〔12〕基圆切线方向移动，重锤〔24〕用以使齿形测头〔4〕与被测齿轮〔12〕齿面保持一定压力，二是角位移传感器系统，采用高精度轴承〔6〕联结圆感应同步器定子〔8〕和圆感应同步器转子〔7〕，组成一个圆感应同步器组件，将该组件装到机床尾架的特制的顶尖〔22〕上，圆感应同步器转子〔7〕可由装在被测齿轮〔12〕上的磁性拨杆〔21〕带动同步回转。三是回转误差传感器系统，利用被测齿轮〔12〕轴上原有的基准圆柱面〔a〕和基准端面〔b〕，每个基准面〔a〕〔b〕各用一个电感测头〔11〕与之保持接触，在基准圆柱面〔a〕上，电感测头〔11〕在影响测量齿形误差的敏感方向上与基准圆柱面接触，四是控制和数据处理系统，它主要包括信号处理器〔15〕，一台电子计算机〔16〕及其输出设备〔17〕，在对上述辅助系统制造调试时，把齿形误差传感器系统和角位移传感器系统的系统误差通过固定零点方法测出并存入电子计算机〔16〕内。测量时，被测齿轮〔12〕回转，同时由线感应同步器〔1〕〔2〕检出齿形测头〔4〕的移动距离X，由圆感应同步器〔7〕〔8〕检出被测齿轮〔12〕的转角，由电感测头〔11〕检出被测齿轮〔12〕在与电感测头〔11〕接触点上的轴向串动量△Z和在齿形测头〔4〕运动方向上的径跳量△X，控制和数据处理系统自动同步检出上述三路信号，经过信号处理，存入电子计算机〔16〕内，由电子计算机〔16〕根据予先存储的辅助系统的系统误差和测量中输入的数据，做出动、静态补偿并计算出实际齿形误差来。

下面是本发明的第二个最佳实施例，通过对该最佳实施例的描述，给出本发明的一些细节，该最佳实施例是针对在立式滚床上测量齿圈齿轮的情况提出的。在滚床上附加四部分辅助系统，一是齿形传感器系统，线感应同步器定尺〔2〕通过底座〔5〕固定在滚床的适当部位，使底座〔5〕上的滚动导轨与滚床主轴垂直，线感应同步器滑尺〔1〕通过滑板〔3〕与齿形测头〔4〕连为一体，组成一个能沿底座〔5〕上的滚动导轨平动的组件，与被测齿轮〔12〕齿面接触的齿形测头〔4〕保持沿被测齿轮〔12〕基圆切线方向移动，二是角位移传感器系统，采用高精度轴承联结圆感应同步器定子〔8〕和圆感应同步器转子〔7〕，组成一个组件，将该组件装在固定于工作台锥套〔33〕内的芯轴〔32〕上，固定臂〔43〕限定圆感应同步器定子〔8〕不随芯轴〔32〕转动，三是回转误差传感器系统，将具有基准圆柱面〔a〕与基准端面〔b〕的圆环〔31〕装于芯轴〔32〕上，每个基准面〔a〕〔b〕有一个电感测头〔11〕与之保持接触，在基准圆柱面〔a〕上，电感测头〔11〕在影响测量齿形误差的敏感方向上与基准圆柱面〔a〕接触，四是控制和数据处理系统，它主要包括信号处理器〔15〕，一台电子计算机〔16〕及其输出设备〔17〕，在对上述辅助系统制造调试时，把齿形误差传感器系统和角位移传感器系统的系统误差通过固定零点方法测出并存入电子计算机〔16〕内。测量时，被测齿轮〔12〕回转，同时由线感应同步器〔1〕〔2〕检出齿形测头〔4〕的移动距离X，由圆感应同步器〔7〕〔8〕检出被测齿轮〔12〕的转角，由电感测头〔11〕检出基准面〔a〕〔b〕在与电感测头〔11〕接触的点上的轴向串动量△Z和沿齿形测头〔4〕运动方向的径跳量△X，控制和数据处理系统自动同步检出上述三路信号，经过信号处理，存入电子计算机〔16〕内，由计算机〔16〕根据予先存储的辅助系统的系统误差和测量中输入的数据，做出动、静态补偿并计算出实际齿形误差来。

Claims (3)

1、一种在机床上就地测量大型齿轮齿形精度的测量方法，按此方法，在机床上附加辅助系统包括，一个齿形传感器系统，传感线位移的齿形传感器固定件[2]通过底座[5]固定在机床的适当部位。底座[5]上的导轨与机床主轴垂直，传感线位移的齿形传感器滑动件[1]通过滑板[3]与齿形测头[4]联为一体，组成一个能沿底座[5]的导轨平动的组件，与被测齿轮[12]齿面接触的齿形测头[4]保持沿齿轮[12]基圆切线方向移动，一个角位移传感器系统，把角位移动感器转动件[7]与被测齿轮[12]同轴线或平行轴线安装在机床上，被测齿轮[12]以适当方式带动其[7]同步回转，角位移传感器固定件[8]与角位移传感器转动件[7]相配合安装，一个控制和数据处理系统，它主要包括信号处理器[15]和一台电子计算机[16]及其输出设备[17]，本发明的特征在于，还在机床上附加一个回转误差传感器系统，在被测齿轮[12]轴上，或机床主轴上，或与机床主轴同轴线的芯轴[32]上，建立一个或两个与被测齿轮[12]同轴线的基准圆柱面[a]和一个垂直于被测齿轮[12]轴线的基准端面[b]，每个基准面[a][b]上配有一个传感线位移的回转误差传感器[11]，在基准圆柱面[a]上，回转误差传感器[11]在影响测量齿轮误差的敏感方向与之[a]相配，对辅助系统进行制造调试时，把齿形传感器系统与角位移传感器系统的系统误差存入电子计算机[16]内，测量时被测齿轮[12]回转，同时由齿形传感器[1][2]检出齿形测头[4]的移动距离，由角位移传感器[7][8]检出被测齿轮[12]的转角，由回转误差传感器[11]检出回转中基准端面[b]的被测点的轴向串动量和基准圆柱面[a]的被测点的径跳量，控制和数据处理系统自动同步检出上述三路信号，经信号处理后存入电子计算机[16]内，由计算机[16]根据予先存储的系统误差和测量中输入的数据，做出动、静态补偿并计算出实际齿形误差来。

2、按权力要求1所述的测量方法，其中，所说的建立基准圆柱面〔a〕和基准端面〔b〕，是直接利用被测齿轮〔12〕原有的基准圆柱面和基准端面，或是将有基准圆柱面和基准端面的圆环〔31〕装在被测齿轮上或机床主轴上或与机床主轴同轴线的芯轴〔32〕上，所说的角位移传感器转动件〔7〕与被测齿轮〔12〕同轴线安装，是将角位移传感器转动件〔7〕装在齿轮芯轴上，或是装在特制的顶尖〔22〕上，或是装在固定于机床工作台锥套〔33〕上的芯轴〔32〕上，或是装在用精密联轴节〔40〕从机床主轴〔41〕联出的转动轴〔42〕上，所说的角位移传感器转动件〔7〕与被测齿轮平行轴安装，是将角位移传感器转动件〔7〕装在特制的与机床主轴轴线平行的转动轴〔53〕上，通过钢带〔52〕将被测齿轮〔12〕角运动传到角位移传感器转动件〔7〕上。

3、按权利要求1或权利要求2所述的测量方法，其中，所说的系统误差的静态补偿是采用固定零点办法由计算机来实现的。

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