[发明专利]圆弧端齿仿真匹配及数字化着色检测方法、装置及设备

说明书

本申请公开了一种圆弧端齿仿真匹配及数字化着色检测方法、装置及设备，所述方法包括步骤：S1、利用三坐标测量机作为检测数据采集设备，使用三坐标测量机搭载的三维模拟测头对圆弧端齿轮廓进行自动化扫描采集，获取齿面轮廓数据点，进而计算圆弧端齿的几何参数；S2、利用圆弧端齿的标准加工参数进行虚拟建模，对齿面进行虚拟着色，模拟人工目视着色方法，对齿面啮合质量进行分区；S3、分别采集凹齿、凸齿的齿面数据，在同一啮合基准条件下进行匹配仿真计算，找到最佳的拟合齿对。本申请实现了对于圆弧端齿的数字化检测，在凸齿和凹齿测量完成后即可自动计算出最佳啮合齿对，大大缩短了检测时间，为圆弧端齿零件的数字化装配奠定了基础。

技术领域

本申请涉及航空发动机齿轮检测技术领域，特别地，涉及一种圆弧端齿仿真匹配及数字化着色检测方法、装置及设备。

背景技术

圆弧端齿主要用于现代小型发动机高速旋转的叶片盘、转子、叶轮等部件连接，通过圆弧端齿把压气机、涡轮等各个转动部件连接起来。圆弧端齿是航空涡轴类发动机的涡轮盘、叶片盘核心结构，其设计为凸凹齿成对配合使用，精度要求非常高，在工作中承受较大载荷和扭矩，需要具备足够大的强度、表面积和支撑，并且有非常高的互换性要求。圆弧端齿参数的测量是航空发动机研制和生产过程中的一项关键重要检测要素，对于保证该机型产品质量起着重要的作用。圆弧端齿零件的生产和应用在国内起步较晚，相关检验检测技术缺乏。在加工过程中涉及检测的主要几何要素有：端齿的齿形轮廓、齿距、跳动和接触面、齿槽与齿厚、齿顶高、端面跳动、径向跳动等参数，因此对其齿面质量及其相关尺寸形位公差的检测非常严格和重要。

目前在检测过程中存在以下问题：

1.传统检测方案方法和流程复杂，零件只能采用校对检验量规进行检测，检验量规采用二维截面检测，检测中检测步骤和数据处理等人工干预多，误差大，效率较低；

2.现有圆弧端齿检测手段还停留在标准规-校对规-工作规-零件的标准传递和着色检测方式，着色面积判断靠目视，无量化实测值，且检测时着色剂、着色刷、着色工艺对着色质量的判定都有较大影响；

3.齿顶高检验使用深度千分尺进行，存在人为误差，无法检测条件齿顶高参数(条件齿高为当齿厚和齿槽宽度相等时的平面到齿顶的距离)，无法实现数字化。

4.径向和轴向跳动检查采用分度转台和千分表等通用量具进行径向和轴向跳动检测；存在人为误差、最佳的匹配啮合位置只能通过“试错法”进行。

5.传统测量方法测量局限性较大，无法对较大形状规格的圆弧端齿零件和量规进行端齿参数检测或数据逆向建模。

发明内容

本申请的实施例一方面提供了一种圆弧端齿仿真匹配及数字化着色检测方法，以解决现有的圆弧端齿检测时流程复杂、效率低、误差大、局限性大、人工干预多等技术问题。

本申请的实施例采用的技术方案如下：

一种圆弧端齿仿真匹配及数字化着色检测方法，包括步骤：

S1、利用精度≤0.6μm的高精度三坐标测量机作为检测数据采集设备，使用三坐标测量机搭载的三维模拟测头对圆弧端齿轮廓进行自动化扫描采集，获取齿面轮廓数据点，进而计算圆弧端齿的几何参数；

S2、利用圆弧端齿的标准加工参数进行虚拟建模，对齿面进行虚拟着色，模拟人工目视着色方法，对齿面啮合质量进行分区；

S3、分别采集凹齿、凸齿的齿面数据，在同一啮合基准条件下进行匹配仿真计算，找到最佳的拟合齿对。

进一步地，所述步骤1具体包括步骤：

S11、首先是进行圆弧端齿坐标系建立，依据笛卡尔坐标系原则来建立：以端平面矢量建立方向朝向端平面方向；以内圆和任意凹齿或凸齿的齿面的中分点建立轴线方向朝着径向；以内圆中心和端面高度确定O₀；