[发明专利]一种蜗杆测量方法

权利要求书

1.一种蜗杆测量方法，其特征在于，包括以下步骤，

（1）将被测蜗杆竖直装夹到回转台上，并使被测蜗杆的中心轴与回转台的回转中心轴线重合；

（2）调整激光位移传感器的起始测量位置：控制滑动支架的移动使激光位移传感器发出的激光垂直于蜗杆中心轴线且光斑点照射在蜗杆轴截面内第一个完整齿廓线与分度圆柱面的交点P₁位置；

（3）控制回转台以w的角速度匀速转动，同时，控制滑动支架以的速度向上移动，使激光位移传感器沿z轴正向做配合回转台旋转的匀速上升运动，直至被测蜗杆螺旋齿面上的光斑点达到测量终点Pn的位置，在此过程中，光栅、圆光栅和激光位移传感器等时间间隔采样光斑点Pi的位置信息，具体的为光栅反馈的x轴坐标x_i、y轴坐标y_i、z轴坐标z_i、θ轴坐标θ_i及激光位移传感器的读数H_i；

（4）分析采集点P_i{x,y,z,θ}的坐标，计算圆柱蜗杆的螺旋线误差值；

（5）再次调整激光位移传感器的起始测量位置：控制滑动支架的移动使激光位移传感器发出的激光垂直于蜗杆中心轴线且光斑点照射在蜗杆轴截面内第一个完整齿廓的根部P₁’位置；

（6）控制回转台固定不动，同时，控制滑动支架沿着z轴正向做匀速上升运动，直至被测蜗杆轴截面xoz内齿廓线上的光斑点达到测量终点P_n’的位置，对应光栅、圆光栅和激光位移传感器等时间间隔采样光斑点Pi’的位置信息，读取光栅反馈的x轴坐标x_i、z轴坐标zi及激光位移传感器的读数Hi’；

（7）分析采集点P'_i{x,z}的坐标，计算蜗杆的齿廓形状误差值，并用牛顿插值法拟合离散的采样点P_i’，以计算蜗杆的齿距和齿厚误差值；

其中，P_X为被测蜗杆公称齿距，坐标系xyz是以回转台底部的中心建立的，x轴与y轴导轨移动的方向平行，y轴与z轴导轨移动的方向平行，z轴与滑动支架上下移动的方向平行，坐标系xyz的原点设置在回转台的台面与回转台旋转中心轴线的交点处；另外，步骤（2）-步骤（4）作为一个整体步骤，步骤（5）-步骤（7）作为另一个整体步骤时，两者之间的顺序可根据测量需要相互调换；

测量方法中使用的测量装置包括工作台和控制系统，所述工作台上设有回转台和三坐标平移机构，所述三坐标平移机构包括固定在工作台上的x轴导轨，所述x轴导轨上滑动设有y轴导轨，y轴导轨上滑动设有z轴导轨，所述z轴导轨上滑动设有滑动支架，所述滑动支架上固连有激光位移传感器，所述控制系统控制y轴导轨、z轴导轨和滑动支架的移动以及回转台的转动，所述x轴导轨、y轴导轨和z轴导轨上均设有用于检测光斑点位置坐标的光栅，各个光栅分别与y轴导轨、z轴导轨和滑动支架的移动方向平行，所述回转台的圆周上设有用于检测回转台轴坐标的圆光栅，z轴正向为向上提升的方向，x轴正向为朝向三坐标平移机构的方向，y轴正向为z轴导轨移动方向向前的方向。

2.根据权利要求1所述的一种蜗杆测量方法，其特征在于，所述三轴平移机构采用配有光栅的精密滚珠丝杠导轨传动，并由伺服电机驱动丝杠转动；所述回转台由伺服旋转力矩电机驱动其转动，所述控制系统控制伺服电机和伺服旋转力矩电机的动作。

3.根据权利要求2所述的一种蜗杆测量方法，其特征在于，所述步骤（2）中，激光位移传感器的起始测量位置借助零标圆柱来标定，具体的为将零标圆柱装夹在回转台上，保证零标圆柱的中心轴线与回转台的旋转中心轴线重合，控制系统控制z轴导轨沿着y轴导轨移动，使y轴光栅坐标值为0；控制系统控制y轴导轨沿着x轴导轨移动，使得激光位移传感器的读数置0后再将y轴导轨向x轴正向移动△r的距离；在使用零标圆柱标定结束后，将零标圆柱从回转台撤下，装夹被测蜗杆，并使用控制系统同时调整激光位移传感器（4）的z向高度和回转台旋转角度θ，使得激光位移传感器读数回零；其中，△r被测蜗杆的分度圆柱半径与零标圆柱的半径之差，且蜗杆分度圆柱的半径大于零标圆柱的半径。