[发明专利]精密蜗杆精度参数测量方法及装置

说明书

本发明涉及一种蜗杆精度参数测量技术，特别是涉及以圆光栅测量角度参数，以长光栅和电感测头串联测量长度参数，由计算机控制自动测量精密蜗杆精度参数的测量方法和装置。

精密蜗杆是精密机床、精密仪器及精密分度装置中的分度基准原件，其精度直接决定这些装置的精度，因此方便准确地测试精密蜗杆的精度参数是这些装置制造行业中的关键性技术。蜗杆的精度参数有螺旋线误差，轴向齿距偏差，轴向齿距累积误差等。这些参数的检测，在现有技术中一般是用2至3台精密测量仪器来完成，其中螺旋线误差的检测，对于三级精度以下的蜗杆，在PWF-250型滚刀检测仪上进行;对于五级精度以下的蜗杆，用万能工具显微镜加光学分度头来完成，而齿距偏差和齿距累积误差则在万能工具显微镜上进行。即检测完一个蜗杆精度参数，至少装夹工件2至3次，因此很难保证检测精度，检测效率低，操作不方便，并且不能检测三级和三级以上精度的蜗杆。

西德Fette公司生产的PKM630型极座标测量仪，是现有技术中测量蜗杆螺旋线的权威仪器。该仪器的特点是，被测蜗杆支持在一个活顶针与一个死顶针之间，用圆光栅、长光栅和电感测头相互配合测试蜗杆螺旋线，电感测头只有一个，其测头置于被测蜗杆的螺纹内。长光栅沿与被测蜗杆轴线平行且有一定距离的运动导轨移动，长光栅和电感测头均通过滚动轴承沿导轨运动。由计算机控制测量操作过程，直接显示打印测量结果。该仪器不足的地方是设计不符合阿贝原则（长光栅的导轨与被测蜗杆的轴线相距400mm），仪器的测量精度受限，只能测量三级和三级精度以下蜗杆，且只能测量蜗杆的螺旋线，不能同时测量蜗杆齿距偏差，齿距累积误差，分度误差。

本发明的目的在于避免已有技术的不足之处，而提供一种装夹一次被测蜗杆，便能自动测量三级和三级以上精度蜗杆的螺旋线误差，齿距偏差、齿距累积误差和分度误差，并能直接显示打印测量结果的精密蜗杆精度参数测量方法和装置。

本发明的目的是通过下述的方法和装置来实现的。

测量精密蜗杆精度参数的方法，首先是将被测蜗杆可转动地支持在两个顶针之间，以圆光栅测量蜗杆的角度参数θ，以长光栅和电感测头串联测试蜗杆螺旋线长度参数L，由计算机控制自动测试，然后按下列步骤进行测量：

1.将蜗杆测试点的精度参数理论值存入计算机储存器;

2.测试一条螺旋线各测试点的精度参数值，并存入计算机的数据单元;

3.测完一条螺旋线各测试点的数据后，电感测头退出蜗杆螺纹槽，圆光栅带动被测蜗杆转动一分度角360°/H，（H为蜗杆头数），电感测头进入下一个螺纹槽，重复上述第2项工作，直至蜗杆全部螺旋线测试完毕;

4.取同一径向截面内各条螺旋线的相应试点的测试数据，算出分度误差，其分度误差计算公式为：

△θ＝ 2/(mH) （L_j+1，i-L_j，i）（单位：弧度）

式中：L_j，i-长度坐标值，j为轴截面序号，i为径向截面序号;m-蜗杆模数，H-蜗杆头数。

5.取同一轴向截面内各条螺旋线的各测试点的测量数据，算出齿距偏差，其计算公式为：

Max（△L_j，i）＝L_j，i+1-L_j，i

6.按各相邻齿距误差，求出该截面内轴向齿距累积误差;

7.取另一个轴向截面，重复上述第5、6项工作，直至算完H个截面为止。

实现上述测量方法的一种测量装置是，被测蜗杆可转动地支持在两个顶针之间，蜗杆由步进电机通过机械传动减速机构驱动，测量角度的圆光栅与被测蜗杆同步转动，长光栅和电感测头串联测量长度。两个电感测头对称设置在通过被测蜗杆轴线的平面内，长光栅设置在被测蜗杆轴线的延伸线上，并可沿该延伸线移动，两个电感测头和长光栅通过联结件形成一体，它们分别支承在静压导轨上，由另一个步进电机通过机械传动减速机构带动，作步进式移动。两个步进电机由计算机操纵协调转动。计算机给出的步进转动的信号，先经功率放大器放大后，再驱动步进电机，长光栅和圆光栅获得的蜗杆参数信号经光栅接口进入计算机，电感测头获得的蜗杆参数信号经电感测微仪接口进入计算机，电感测微仪同时与超量程控制器接通，超量程控制器的出口又分别与两个功率放大器接通。