[发明专利]一种用于成形磨齿机在机测量系统标定方法

权利要求书

1.一种用于成形磨齿机在机测量系统标定的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：根据标准齿轮建立圆柱齿轮理论齿面方程；

步骤2：通过在机测量系统获取实际齿面坐标，并通过拟合建立实际齿面方程；

步骤3：通过对理论齿面和实际齿面空间误差的处理，获取在机测量系统在X，Z，C轴上的偏移量；

步骤4：对标定后的在机测量系统进行不确定评估；

所述步骤1中，进行理论齿面方程建立具体过程如下：

根据圆柱齿轮参数和渐开线展开原理和磨齿机结构，建立笛卡尔坐标系O-xyz，设定齿轮中心坐标为(0，0，0)，求解齿轮齿面方程：

其中，设点B为齿轮分度圆处的一点，则设点B处的压力角为α₀，设点C为点B处的齿廓法线与基圆的切点；

齿面方程由两个变量确定，一个变量是压力角α，表示齿面上任意一点A处的压力角，点E为点A处的齿廓法线与基圆的切点；另一个变量是齿轮轴线Z，表示Z轴方向的坐标，(α，z)确定齿面上的任意一点；

考虑齿轮绕Z轴旋转，用齿轮转角表示齿面上一点绕轴线Z转过的角度；任意A点的压力角为α，点A处的渐开线展开长度为l_α：则

l_α＝r_btan(α) (1)

齿面上任意A点与Y轴的夹角记为θ，若齿面从初始位置旋转了顺时针方向取为负，则θ为：

inv(α₀)＝tan(α₀)-α₀ (3)

在齿轮坐标系O-XYZ中，点A的参数方程为：

式(4)即为圆柱齿轮齿面方程；

所述步骤3中，对理论齿面和实际齿面空间误差的处理，获取在机测量系统在X，Z，C轴上的偏移量，具体包括如下步骤：

设定在机测量系统在X，Z，C轴的偏移量为：θc；

理论齿面与实际齿面存在于同一齿轮坐标系之下，等效认为理论齿面与实际齿面是同一曲面在两个坐标系中的表示，那么两个齿面的误差就认为是两个坐标系之间进行转换，根据坐标转换原理，两个齿面的转换表示为：

根据公式(5)即可求出的大小。

2.根据权利要求1中所述的一种用于成形磨齿机在机测量系统标定的 方法，其特征在于：所述步骤2中，在理论齿面上取n个理论点M1(X1，Y1，Z1)，M2(X2，Y2，Z2)，M3(X3，Y3，Z3)……Mn-1(Xn-1，Yn-1，Zn-1)，Mn(Xn，Yn，Zn)形成点集Mn[Xn，Yn，Zn，1]，并通过在机测量系统获取n个对应理论点M的实际齿面坐标，N1(X1，Y1，Z1)，N2(X2，Y2，Z2)，N3(X3，Y3，Z3)……Nn-1(Xn-1，Yn-1，Zn-1)，Nn(Xn，Yn，Zn)形成点集Nn[Xn，Yn，Zn，1]。

3.根据权利要求1中所述的一种用于成形磨齿机在机测量系统标定的 方法，其特征在于：所述步骤4中，对标定后的不确定度进行评估，具体包括如下步骤：

根据数控机床不确定度来源，在机测量系统不确定度来源可分为四类：

第一类：Ub与测量过程的系统误差相关的不合格不确定度；

第二类：Up与测量程序相关的标准不确定度；

第三类：Ucal与工件标定不确定性相关的不确定度；

第四类：Uw与材料和制造变化相关的不确定度；

其中，Ub为在机测量系统的误差，Up为测量重复性，Ucal为标准件制造精度，Uw空载时测量不予考虑；

最终在机测量系统不确定度U为：