大齿轮在机测量效率及精度研究

摘要

大齿轮在机测量是利用数控齿轮加工机床的伺服运动轴及测量传感器实现齿轮各项偏差的检测，是大齿轮实现100％测量的有效手段。针对YK73系列数控砂轮磨齿机大齿轮在机测量系统中显现出的诸如测量效率偏低、测量结果重复性较差等一些亟待解决的问题，分析了其主要影响因素，前期研究表明在机测量系统中触发式测头的预行程特性是影响测量精度的重要因素，而测量效率主要受测量运动方案及测量过程中的速度影响，因此，揭示它们对测量效率和测量精度的作用规律，是保证测量精度和提高在机测量效率的有效途径。本文的主要研究工作如下:
　　1、为提高齿向偏差在机测量效率，从分析大齿轮在机测量原理及机床结构布局入手，设计了矩形、直角三角形及斜三角形三种测量路径，采用插补法及动态操作法予以实现。以不同的触发速度、退出触发速度、测点间进给速度对齿向偏差进行测量。通过对测量时间及重复性的对比分析推导了测量路径及其实现方法、不同速度因素与齿向偏差测量效率及重复性之间的关系，确定了最优测量策略，在保证测量精度的前提下，显著地提高了测量效率;
　　2、基于触发式测头的工作原理，对其触发机构在触发过程中的受力进行了分析，获得了预行程误差的构成和影响因素，建立了触发式测头预行程数学描述模型，分析了触发式测头预行程各向异性存在的原因及其映射关系;
　　3、提出了一种基于在实际工况下检测探针与工件接触状况及接触时刻与测头触发时刻之间工件相对测头位移变化的预行程定量标定新方法，设计了测头预行程标定装置，采用不同型号测头、探针尺寸及触发速度等测量要素对高精密测头在实际工况下的预行程进行了标定。
　　4、依据标定结果，利用标定体尺寸测量完成了触发式测头预行程补偿实验。实验结果表明，该标定方法实施简单、可靠有效，补偿后在机测量精度明显提高。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 在机测量技术及其研究现状

1．2．1 工件的在机测量技术

1．2．2 在机测量技术研究现状

1．3 大齿轮在机测量技术及其研究现状

1．3．1 大齿轮的特点及其测量技术

1．3．2 大齿轮在机测量技术研究现状

1．4 论文的主要研究工作

1．4．1 论文的课题背景及主要研究内容

1．4．2 论文章节安排

2 齿向偏差的在机测量技术

2．1 概述

2．2 齿向偏差的在机测量方案

2．2．1 齿向偏差的评定与测量

2．2．2 测量方案

2．3 齿向偏差的在机测量策略理论研究

2．3．1 概述

2．3．2 测量路径

2．3．3 测量速率

2．4 齿向偏差的在机测量策略实验研究

2．4．1 概述

2．4．2 测量路径及速率对测量效率的影响

2．4．3 测量路径及速率对测量精度的影响

2．5 测量程序设计

2．6 本章小结

3 触发式测头预行程的理论研究

3．1 概述

3．2 触发式测头的工作原理

3．2．1 机械式(位移控制)

3．2．2 机电复合式(力控制)

3．2．3 机光复合式(光控制)

3．3 触发式测头的工作过程

3．3．1 触发过程及测头的各向异性

3．3．2 触发机构受力分析

3．4 触发式测头的预行程

3．4．1 预行程的定义

3．4．2 预行程的组成

3．4．3 预行程的函数

3．5 本章小结

4 触发式测头预行程的标定方法研究

4．1 概述

4．2 标定方法

4．2．1 基本原理

4．2．2 标定实验装置

4．2．3 影响标定精度的因素分析

4．3 标定实验

4．3．1 测头预行程的标定实验

4．3．2 标定结果的补偿实验

4．4 本章小结

5 触发式测头预行程的实验研究

5．1 概述

5．2 影响测头预行程的各项因素

5．2．1 触发速度对测头预行程的影响

5．2．2 探针长度对测头预行程的影响

5．4 触发式测头预行程的各向异性

5．5 本章小结

6 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

致谢

参考文献

在校学习期间发表的学术论文、专利