齿轮滚刀测量及误差评定技术的研究

论文摘要

对复杂不规则的轮廓进行精密测量和误差评定,一直是几何量计量领域中的一个重要课题。随着坐标测量技术的广泛应用,正确快速的测量和评定形位误差,对提高生产率和产品质量及现有设备的合理充分使用起着十分重要的作用。本文首先建立了齿轮滚刀的几何模型,然后推导出各测量项目轨迹曲线及相应误差计算的函数表达式,最后通过测量实验来验证系统的正确性。本文的主要完成以下工作:1、齿轮滚刀的基本蜗杆造型比较多,滚刀的几何模型都是根据不同造型而分别建立的。本文在查阅大量国内外文献的基础上,利用微分几何的相关知识建立了齿轮滚刀通用的数学模型。2、根据国家标准对齿轮滚刀误差项的定义,并结合齿轮滚刀的几何模型,推导出测量各误差项目的运动轨迹方程并建立了误差计算的方程。在误差计算前对测量得到的测头和光栅数据进行了处理,其中主要是测头半径的补偿。本文根据等距曲面的原理推导出了补偿方程,并通过MATLAB进行了仿真验证。3、开发误差曲线显示的控件,能方便的通过鼠标直接对误差曲线进行操作,如缩放、修改评定范围重新评定、鼠标读取误差线的详细信息等。并且该控件能够显示多种线型,并能对显示曲线进行直线拟合,二次曲线拟合。4、本文通过测量已知精度等级的齿轮滚刀来评价系统的性能,这些误差包括齿形、螺旋线、啮合线及前刀面径向性,并对测量数据进行了分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 齿轮滚刀测量技术的研究概况
• 1.1.1 齿轮滚刀测量技术的发展
• 1.1.2 CNC齿轮测量中心
• 1.2 课题的来源及意义
• 1.3 主要研究内容
• 第2章 齿轮滚刀建模及测量轨迹
• 2.1 滚刀的工作原理
• 2.2 滚刀几何形状的数学描述
• 2.2.1 直纹曲面及矢量旋转
• 2.2.2 渐开线的一般方程
• 2.2.3 滚刀的基本蜗杆螺旋面
• 2.2.4 滚刀的前刀面及刃口曲线
• 2.3 齿轮滚刀误测量的运动轨迹
• 2.3.1 相邻刃口的几何关系
• 2.3.2 测量啮合线的运动轨迹
• 2.3.3 测量前刀面径向性的运动轨迹
• 2.4 本章小结
• 第3章 齿轮滚刀误差评定技术
• 3.1 误差评定理论基础
• 3.1.1 线性拟合
• 3.1.2 测头半径补偿
• 3.2 坐标系的转换
• 3.2.1 光栅坐标系与仪器坐标系的统一
• 3.2.2 工件坐标系与仪器坐标系的统一
• 3.3 误差计算流程
• 3.3.1 齿形误差
• 3.3.2 螺旋线误差
• 3.3.3 啮合误差
• 3.3.4 刀齿前面的径向性
• 3.4 本章小结
• 第4章 测量系统的软件开发
• 4.1 面向对象技术的应用
• 4.2 控制运动模块
• 4.3 误差评定模块
• 4.4 测量系统工作流程图
• 4.5 本章小结
• 第5章 测量实验
• 5.1 误差评定实例
• 5.1.1 轴截面齿形测量实验
• 5.1.2 螺旋线测量实验
• 5.1.3 前刀面径向性测量实验
• 5.1.4 啮合线误差测量实验
• 5.2 影响测量精度的主要因素
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢