一種徑向剃齒刀檢測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種徑向剃齒刀檢測(cè)方法，屬于齒輪類工件的精密測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域。包括以下步驟：1)基于四軸聯(lián)動(dòng)設(shè)備測(cè)量徑向剃齒刀，從徑向剃齒刀節(jié)圓螺旋線延長(zhǎng)線的等距螺旋線下端開始掃描測(cè)量齒向信息；2)將測(cè)得的齒向信息的均值作為齒向數(shù)據(jù)處理“依次作差乘積法”的基準(zhǔn)值；3)確定齒向上各切削小齒的位置，并在周節(jié)測(cè)量中，測(cè)量各輪齒上與首個(gè)輪齒測(cè)量高度Z向距離最小的切削小齒的周節(jié)信息，完成徑向剃齒刀檢測(cè)。本發(fā)明采用計(jì)算機(jī)精確控制測(cè)量過程，不僅提高了測(cè)量精度，實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)系統(tǒng)性測(cè)量與評(píng)價(jià)，而且操作方便快捷，對(duì)操作人員的專業(yè)要求低，效率高，測(cè)量成本降低。
【專利說(shuō)明】
一種徑向剃齒刀檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于齒輪類工件的精密測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種徑向剃齒刀檢測(cè)方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 剃齒作為精加工的一種方法已被廣泛的應(yīng)用于齒輪的精加工中，剃齒加工與磨齒 加工相比因其具有的生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)成本低的優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于齒輪加工行業(yè)。剃齒加 工精度一般為6~7級(jí)，表面粗糙度Ra為0.8~0.4um，用于未淬火齒輪的精加工。剃齒作為齒 形加工的最后工序能修正齒圈徑向跳動(dòng)誤差、齒距誤差、齒形誤差和齒向誤差;提高齒輪工 作時(shí)的平穩(wěn)性精度和接觸精度、減少噪音、增加使用壽命，同時(shí)可獲得較精細(xì)表面。
[0003] 徑向剃齒作為當(dāng)下剃齒加工中最重要的方式，所用刀具在結(jié)構(gòu)上有著特殊之處， 徑向剃齒刀齒面上分布著容肩槽，且容肩槽沿螺旋線分布，徑向剃齒過程中，沒有軸向走刀 運(yùn)動(dòng)，只有徑向進(jìn)退運(yùn)動(dòng)，徑向剃齒刀與待加工齒輪為線接觸，具有效率高、刀具耐用度高、 齒形精度高和加工表面粗糙度值低，有強(qiáng)制性的齒向修正能力，且特別適合于加工多聯(lián)齒 輪等優(yōu)點(diǎn)。徑向剃齒刀作為剃齒加工中的重要刀具，刀具自身必須具備較高的精度，因此對(duì) 徑向剃齒刀的檢測(cè)具有重要的意義。
[0004] 軸向剃齒刀可作為一種類齒輪工件在四軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床上按照傳統(tǒng)方法測(cè)量，區(qū)別在 于齒向的數(shù)據(jù)處理方法上，以及根據(jù)齒向測(cè)得數(shù)據(jù)確定各切削小齒的位置分布并為齒形和 周節(jié)提供正確的測(cè)量位置，該測(cè)量技術(shù)已形成了成熟的理論基礎(chǔ)并在生產(chǎn)檢測(cè)中被廣泛的 應(yīng)用。徑向剃齒刀由于其自身結(jié)構(gòu)的特殊，應(yīng)用傳統(tǒng)測(cè)量方法無(wú)法順利實(shí)現(xiàn)，需針對(duì)其數(shù)學(xué) 模型，提出新的測(cè)量方法和數(shù)據(jù)處理方式。
[0005] 現(xiàn)今針對(duì)剃齒刀工件所提出的測(cè)量方法包括:利用萬(wàn)工顯附件高頂尖，在剃齒刀 齒形面的軸線水平面上用反射測(cè)量法，解決了大外圓剃齒刀梳槽逐齒錯(cuò)位遞增量的測(cè)量問 題;采用四軸聯(lián)動(dòng)設(shè)備自動(dòng)檢測(cè)剃齒刀錯(cuò)位量和齒距誤差，實(shí)現(xiàn)了剃齒刀的刃距和錯(cuò)位量 的檢測(cè)。但是，上述常規(guī)方法對(duì)剃齒刀提出的檢測(cè)手段只完成了對(duì)剃齒刀各切削小齒位置 的確定，并沒有針對(duì)徑向剃齒刀的檢測(cè)提出系統(tǒng)性的完整檢測(cè)方法和評(píng)價(jià)體系。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種徑向剌齒刀檢測(cè)方法，該方法能夠有效提尚測(cè)量精 度，減少數(shù)據(jù)運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)對(duì)徑向剃齒刀各項(xiàng)參數(shù)全自動(dòng)有效的高精度測(cè)量與評(píng)價(jià)。
[0007] 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：
[0008] 本發(fā)明公開了一種徑向剃齒刀檢測(cè)方法，包括以下步驟：
[0009] 1)基于四軸聯(lián)動(dòng)設(shè)備測(cè)量徑向剃齒刀，從徑向剃齒刀節(jié)圓螺旋線延長(zhǎng)線的等距螺 旋線下端開始掃描測(cè)量齒向信息；
[0010] 2)將測(cè)得的齒向信息的均值作為齒向數(shù)據(jù)處理"依次作差乘積法"的基準(zhǔn)值；
[0011] 3)確定齒向上各切削小齒的位置，并在周節(jié)測(cè)量中，測(cè)量各輪齒上與首個(gè)輪齒測(cè) 量高度Z向距離最小的切削小齒的周節(jié)信息，完成徑向剃齒刀檢測(cè)。
[0012] 步驟1)具體操作為：
[0013] 以某一齒槽下端首個(gè)切削小齒為參考，計(jì)算齒槽角平分線并作為角度零位，以該 角度零位為基準(zhǔn)計(jì)算被測(cè)齒面節(jié)圓上螺旋線軌跡，得到一條與該螺旋線等距的螺旋線，測(cè) 頭移至工件下端面以下，測(cè)頭球心位于等距螺旋線的延長(zhǎng)線上，并沿該等距螺旋線軌跡自 下而上進(jìn)行掃描測(cè)量。
[0014] 等距螺旋線保證測(cè)量中電感測(cè)頭的最大壓縮量為其滿量程的1/3~1/2。
[0015]步驟2)具體操作為：
[0016] 取測(cè)頭所有測(cè)量數(shù)值的平均值作為齒向數(shù)據(jù)處理中的基準(zhǔn)值，在各段數(shù)據(jù)中找出 與該基準(zhǔn)值最近的一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，并將該數(shù)據(jù)點(diǎn)作為各段"依次作差乘積法"中按序取點(diǎn)的起 點(diǎn)，根據(jù)各起點(diǎn)處于該段的上升沿或下降沿選擇取點(diǎn)順序，若數(shù)據(jù)點(diǎn)處于上升沿，則按正序 選取數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行處理，若數(shù)據(jù)點(diǎn)處于下降沿，則按逆序選取數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行處理。
[0017] 所述的"依次作差乘積法"為：
[0018] 按序取得三個(gè)電感測(cè)頭的壓縮量Pwl，Pw2，pw3，依次作差并相乘得：
[0019] E=(Pw2-Pwl)(Pw3-Pw2)；
[0020] 若 E>0，
[0021]
[0022] 則重復(fù)上述判別過程；
[0023] 若E彡0，
[0024] 則將所取三點(diǎn)的中間點(diǎn)作為切削小齒段的端點(diǎn)；
[0025] 其中，Pwl為第一點(diǎn)電感測(cè)頭壓縮量，Pw2為第二點(diǎn)電感測(cè)頭壓縮量，Pw3為第三點(diǎn)電 感測(cè)頭壓縮量。
[0026] 步驟3)中所述測(cè)量各輪齒上與首個(gè)輪齒測(cè)量高度Z向距離最小的切削小齒的周節(jié) 信息，具體操作為：
[0027] 周節(jié)測(cè)量中，由齒向測(cè)得數(shù)據(jù)的處理結(jié)果確定首個(gè)輪齒的測(cè)量高度后，根據(jù)錯(cuò)位 量L，計(jì)算出與前一個(gè)切削小齒處于一條切削小齒分布螺旋線上且相距一個(gè)錯(cuò)位量L的切削 小齒的高度，并由刃距t得該切削小齒上下相鄰兩個(gè)切削小齒，將計(jì)算所得的三個(gè)高度中與 首個(gè)輪齒的測(cè)量高度距離最小的高度作為該輪齒上的測(cè)量高度，即測(cè)量各輪齒上與首個(gè)輪 齒測(cè)量高度Z向距離最小的切削小齒的周節(jié)信息，根據(jù)工件齒向螺旋角及各測(cè)量點(diǎn)的與首 個(gè)輪齒測(cè)量高度差即得到同一端截面周節(jié)誤差。
[0028] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：
[0029] 本發(fā)明公開的徑向剃齒刀檢測(cè)方法，首先將徑向剃齒刀裝夾于四軸聯(lián)動(dòng)設(shè)備上， 將徑向剃齒刀某一齒槽角度的平分線作為角度零線，完成角度基準(zhǔn)的確定后，先進(jìn)行徑向 剃齒刀齒向的測(cè)量;其次，齒向測(cè)量完成后，對(duì)所測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將測(cè)得的齒向數(shù)據(jù) 的均值作為齒向數(shù)據(jù)處理"依次作差乘積法"的基準(zhǔn)值，從中提取各切削小齒中心截面的位 置。最后，由于檢測(cè)對(duì)象是徑向剃齒刀，在測(cè)量徑向剃齒刀周節(jié)時(shí)，電感測(cè)頭需與切削小齒 齒面有效接觸，由周節(jié)的定義:分度圓上，同側(cè)相鄰齒廓間的分度圓弧長(zhǎng)度，可知周節(jié)檢測(cè) 需在同一端截面上進(jìn)行，但由于徑向剃齒刀切削小齒按切削小齒螺旋線分布，不在同一個(gè) 平面上，所以無(wú)法按常規(guī)方法檢測(cè)齒節(jié)誤差。由加工剃齒刀以及誤差分布的連續(xù)性，本發(fā)明 方法采用用待測(cè)位置附近的誤差信息近似代替待測(cè)位置誤差信息這一原理解決該問題。優(yōu) 勢(shì)體現(xiàn)：（1)本發(fā)明方法通過計(jì)算得出齒向測(cè)量時(shí)電感測(cè)頭的測(cè)量路徑，實(shí)現(xiàn)徑向剃齒刀齒 向的完整測(cè)量；（2)確定測(cè)得數(shù)據(jù)的基準(zhǔn)值，將各數(shù)據(jù)段分離并得出處理各段數(shù)據(jù)的起始 點(diǎn)，為齒向數(shù)據(jù)處理過程提供了一種提高測(cè)量精度，減少數(shù)據(jù)運(yùn)算的方法；（3)齒向完整測(cè) 量后，采用"依次作差乘積法"確定了各切削小齒的位置，處理結(jié)果為徑向剃齒刀齒形和周 節(jié)的測(cè)量提供正確的測(cè)量位置，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)徑向剃齒刀各項(xiàng)參數(shù)全自動(dòng)有效的高精度測(cè)量 與評(píng)價(jià)。相對(duì)于傳統(tǒng)測(cè)量方法，本發(fā)明采用計(jì)算機(jī)精確控制測(cè)量過程，不僅提高了測(cè)量精 度，實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)系統(tǒng)性測(cè)量與評(píng)價(jià)，而且操作方便快捷，對(duì)操作人員的專業(yè)要求低，效率 高，測(cè)量成本降低。
[0030] 進(jìn)一步地，根據(jù)徑向剃齒刀作為一種類齒輪工件以及齒輪工件各輪齒均布的原則 可知，徑向剃齒刀各齒在圓周上所占的角度是確定的，若將徑向剃齒刀圓周上某一位置定 為角度零線即角度基準(zhǔn)，則徑向剃齒刀上每個(gè)齒在圓周上所對(duì)應(yīng)的角度也就唯一確定了， 這在徑向剃齒刀的測(cè)量中有重要意義，因此本發(fā)明選擇將徑向剃齒刀某一齒槽角度的平分 線作為角度零線。
[0031] 進(jìn)一步地，由于徑向剃齒刀下端面存在容肩槽，若采用常規(guī)方法，電感測(cè)頭先靠 齒，達(dá)到一定壓縮量再向上掃描螺旋線，容易出現(xiàn)電感測(cè)頭不與下端面首個(gè)切削小齒齒面 接觸，而進(jìn)入容肩槽，最終導(dǎo)致測(cè)頭壓死的現(xiàn)象。而本發(fā)明從徑向剃齒刀節(jié)圓螺旋線延長(zhǎng)線 的等距螺旋線下端開始掃描測(cè)量齒向信息的方法有效避免了這種現(xiàn)象的發(fā)生，通過計(jì)算得 出電感測(cè)頭的測(cè)量軌跡，不會(huì)出現(xiàn)測(cè)頭壓死的現(xiàn)象。且在等距的螺旋線軌跡需保證測(cè)量中 電感測(cè)頭的最大壓縮量為其滿量程的1/3~1/2。
【附圖說(shuō)明】
[0032] 圖1為本發(fā)明所述四軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床示意圖；
[0033] 圖2為本發(fā)明徑向剃齒刀節(jié)圓柱面展開示意圖；
[0034] 圖3為本發(fā)明檢測(cè)徑向剃齒刀電感測(cè)頭與某一齒槽左側(cè)切削小齒接觸的示意圖； [0035]圖4為本發(fā)明檢測(cè)徑向剃齒刀齒向理論數(shù)據(jù)示意圖；
[0036]圖中：1為徑向剃齒刀、2為電感測(cè)頭。
【具體實(shí)施方式】
[0037] 下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，所述是對(duì)本發(fā)明的解釋而 不是限定。
[0038] 本發(fā)明公開的徑向剃齒刀檢測(cè)方法，將徑向剃齒刀裝夾于四軸聯(lián)動(dòng)設(shè)備上，四軸 聯(lián)動(dòng)設(shè)備包括電感測(cè)頭以及由一個(gè)用于裝夾徑向剃齒刀的回轉(zhuǎn)軸和三個(gè)基于空間直角坐 標(biāo)系XYZ建立的用于控制電感測(cè)頭運(yùn)動(dòng)的直線軸組成的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，所述直線軸中，Y軸與X軸 位于同一平面內(nèi)且相互垂直，Z軸與X軸和Y軸方向垂直。
[0039] 根據(jù)徑向剃齒刀作為一種類齒輪工件以及齒輪工件各輪齒均布的原則可知，徑向 剃齒刀各齒在圓周上所占的角度是確定的，若將徑向剃齒刀圓周上某一位置定為角度零線 即角度基準(zhǔn)，則徑向剃齒刀上每個(gè)齒在圓周上所對(duì)應(yīng)的角度也就唯一確定了，這在徑向剃 齒刀的測(cè)量中有重要意義，本發(fā)明將徑向剃齒刀某一齒槽角度的平分線作為角度零線。
[0040] 完成角度基準(zhǔn)的確定后，先進(jìn)行徑向剃齒刀齒向的測(cè)量：：以某一齒槽下端首個(gè)切 削小齒為參考，計(jì)算齒槽角平分線并作為角度零位，以該零位為基準(zhǔn)計(jì)算被測(cè)齒面節(jié)圓上 螺旋線軌跡，可得到一條與該螺旋線等距的螺旋線，測(cè)頭移至工件下端面以下，測(cè)頭球心位 于等距螺旋線的延長(zhǎng)線上，并沿該等距螺旋線軌跡，自下而上沿該螺旋線軌跡掃描測(cè)量，直 至電感測(cè)頭與齒面脫離，等距的螺旋線軌跡需保證測(cè)量中電感測(cè)頭的最大壓縮量為其滿量 程的1/3~1/2。由于徑向剃齒刀下端面存在容肩槽，若采用常規(guī)方法：電感測(cè)頭先靠齒，達(dá) 到一定壓縮量再向上掃描螺旋線，容易出現(xiàn)電感測(cè)頭不與下端面首個(gè)切削小齒齒面接觸， 而進(jìn)入容肩槽，最終導(dǎo)致測(cè)頭壓死的現(xiàn)象。而所述方法避免了這種現(xiàn)象的發(fā)生，通過計(jì)算得 出電感測(cè)頭的測(cè)量軌跡，不會(huì)出現(xiàn)測(cè)頭壓死的現(xiàn)象。
[0041] 齒向測(cè)量完成后，對(duì)所測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，從中提取各切削小齒中心截面的位 置，本發(fā)明為齒向數(shù)據(jù)處理"依次作差乘積法"提供了基準(zhǔn)值，提高了數(shù)據(jù)處理的速度和準(zhǔn) 確度，具體方式為:取測(cè)頭所有測(cè)量數(shù)值的平均值作為齒向數(shù)據(jù)處理中的基準(zhǔn)值，在各段數(shù) 據(jù)中找出與該基準(zhǔn)值最近的一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，并將其作為各段"依次作差乘積"處理方法中按序 取點(diǎn)的起點(diǎn)，根據(jù)各起點(diǎn)處于該段的上升沿或下降沿選擇取點(diǎn)順序，若數(shù)據(jù)點(diǎn)處于上升沿， 則按正序選取數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行處理，若數(shù)據(jù)點(diǎn)處于下降沿，則按逆序選取數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行處理。 [0042]為確定齒向上各切削小齒端點(diǎn)的位置，本發(fā)明提出一種"依次作差乘積法"的處理 方法，按序取得三個(gè)電感測(cè)頭的壓縮量Pwl，Pw2，p w3，依次作差并相乘得：
[0043] E=(Pw2-Pwl)(Pw3-Pw2)；
[0044] 若 E>0，
[0045]
[0046] 則重復(fù)上述判別過程；
[0047] 若E彡0，
[0048] 則將所取三點(diǎn)的中間點(diǎn)作為切削小齒段的端點(diǎn)；
[0049] 其中，Pwl為第一點(diǎn)電感測(cè)頭壓縮量，Pw2為第二點(diǎn)電感測(cè)頭壓縮量，Pw3為第三點(diǎn)電 感測(cè)頭壓縮量。
[0050] 由于切削小齒端點(diǎn)處于各切削小齒上升沿或下降沿的終點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行測(cè)量所得數(shù) 據(jù)占主導(dǎo)的誤差為形狀誤差，而測(cè)量切削小齒端面時(shí)，測(cè)得數(shù)據(jù)占主導(dǎo)的誤差為粗糙度誤 差，二者并不在一個(gè)數(shù)量級(jí)上，形狀公差>表面粗糙度，利用此性質(zhì)，提出了 "依次作差乘 積"的方法來(lái)確定各切削小齒的端點(diǎn)位置。
[0051] 為降低偶然誤差對(duì)齒向最終測(cè)量結(jié)果的影響，本發(fā)明對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理， 并用各切削小齒段的局部數(shù)據(jù)段作為評(píng)價(jià)段，可以有效抑制偶然誤差造成測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn) 確。
[0052]由于本發(fā)明所涉及的檢測(cè)對(duì)象是徑向剃齒刀，在測(cè)量徑向剃齒刀周節(jié)時(shí)，電感測(cè) 頭需與切削小齒齒面有效接觸，由周節(jié)的定義：分度圓上，同側(cè)相鄰齒廓間的分度圓弧長(zhǎng) 度，可知周節(jié)檢測(cè)需在同一端截面上進(jìn)行，但由于徑向剃齒刀切削小齒按切削小齒螺旋線 分布，不在同一個(gè)平面上，所以無(wú)法按常規(guī)方法檢測(cè)周節(jié)誤差。由加工剃齒刀以及誤差分布 的連續(xù)性，可用待測(cè)位置附近的誤差信息近似代替待測(cè)位置誤差信息這一原理解決該問 題，方法如下：
[0053]由齒向測(cè)得數(shù)據(jù)的處理結(jié)果確定首個(gè)輪齒的測(cè)量高度后，根據(jù)錯(cuò)位量L，計(jì)算出與 前一個(gè)切削小齒處于一條切削小齒分布螺旋線上且相距一個(gè)錯(cuò)位量L的切削小齒的高度， 并由刃距t得該切削小齒上下相鄰兩個(gè)切削小齒的高度，將計(jì)算所得的三個(gè)高度中與首個(gè) 輪齒的測(cè)量高度距離最小的高度作為該輪齒上的測(cè)量高度，即測(cè)量各輪齒上與首個(gè)輪齒測(cè) 量高度Z向距離最小的切削小齒的周節(jié)信息，根據(jù)工件齒向螺旋線及各測(cè)量點(diǎn)的與首個(gè)輪 齒測(cè)量高度差即得到同一端截面周節(jié)誤差。
[0054]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的方法做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明：
[0055] 本發(fā)明的徑向剃齒刀檢測(cè)方法，包括以下步驟：
[0056] 1)參見圖1，將徑向剃齒刀裝夾于齒輪測(cè)量設(shè)備上，齒輪測(cè)量設(shè)備包括電感測(cè)頭以 及由一個(gè)用于裝夾徑向剃齒刀的回轉(zhuǎn)軸和三個(gè)基于空間直角坐標(biāo)系XYZ建立的用于控制電 感測(cè)頭運(yùn)動(dòng)的直線軸組成的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，所述直線軸中，Y軸與X軸位于同一平面內(nèi)且相互垂 直，Z軸與X軸和Y軸方向垂直；
[0057] 2)根據(jù)徑向剃齒刀作為一種類齒輪工件以及齒輪工件各輪齒均布的原則可知，徑 向剃齒刀各齒在圓周上所占的角度是確定的，若將徑向剃齒刀圓周上某一位置定為角度零 線即角度基準(zhǔn)，則每個(gè)齒在圓周上所對(duì)應(yīng)的角度也就唯一確定了，本發(fā)明是將徑向剃齒刀 某一齒槽角的平分線作為角度零線，具體方式為：
[0058] 參見圖2,為本發(fā)明徑向剃齒刀節(jié)圓柱面展開示意圖，同一齒槽左右對(duì)應(yīng)切削小齒 的中心截面不在同一高度，保證電感測(cè)頭在徑向剃齒刀節(jié)圓位置與下端面首節(jié)切削小齒一 側(cè)有效接觸，參見圖3,為本發(fā)明檢測(cè)徑向剃齒刀電感測(cè)頭與某一齒槽左側(cè)切削小齒接觸的 示意圖，圖中：1為徑向剃齒刀、2為電感測(cè)頭。記錄此時(shí)轉(zhuǎn)臺(tái)角度值，將該角度值減去對(duì)應(yīng)徑 向剃齒刀的齒槽半角的值作為零線角度值：
[0059]
[0060] Θ躺精為齒槽半角;Z為徑向剃齒刀齒數(shù)；θ〇為零線角度；Θ左為左側(cè)切削小齒對(duì)應(yīng)角 度。
[0061] 3)完成角度基準(zhǔn)的確定后，先進(jìn)行徑向剃齒刀齒向的測(cè)量：以該零位為基準(zhǔn)計(jì)算 被測(cè)齒面節(jié)圓上螺旋線軌跡，可得到一條與該螺旋線等距的螺旋線，測(cè)頭移至工件下端面 以下，測(cè)頭球心位于等距螺旋線的延長(zhǎng)線上，并沿該等距螺旋線軌跡，自下而上沿該螺旋線 軌跡掃描測(cè)量，直至電感測(cè)頭與齒面脫離，等距的螺旋線軌跡需保證測(cè)量中電感測(cè)頭的最 大壓縮量為其滿量程的1/3~1/2。由于徑向剃齒刀下端面存在容肩槽，若采用常規(guī)的齒向 測(cè)量方法：電感測(cè)頭先靠齒，達(dá)到一定壓縮量再向上掃描螺旋線，容易導(dǎo)致電感測(cè)頭不與下 端面的切削小齒齒面接觸，而進(jìn)入容肩槽，最終導(dǎo)致測(cè)頭壓死的現(xiàn)象。而所述方法避免了這 種現(xiàn)象的發(fā)生，通過計(jì)算得出電感測(cè)頭的測(cè)量軌跡，不會(huì)出現(xiàn)測(cè)頭壓死的現(xiàn)象。
[0062] 4)齒向測(cè)量完成后，對(duì)所測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，從中提取各切削小齒中心截面所 處的位置，由于切削小齒端點(diǎn)處于各切削小齒上升沿或下降沿的終點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行測(cè)量所得 數(shù)據(jù)占主導(dǎo)的誤差為形狀誤差，而測(cè)量切削小齒端面時(shí)，測(cè)得數(shù)據(jù)占主導(dǎo)的誤差為粗糙度 誤差，二者并不在一個(gè)數(shù)量級(jí)上，形狀公差>表面粗糙度，利用此性質(zhì)，本發(fā)明提出了 "依次 作差乘積"的方法來(lái)確定各切削小齒的端點(diǎn)位置，并在數(shù)據(jù)處理中提出一個(gè)提高運(yùn)算速度 和準(zhǔn)確度的基準(zhǔn)值，具體方法如下：
[0063] (1)數(shù)據(jù)處理過程，參見圖4,為本發(fā)明檢測(cè)徑向剃齒刀所采得的齒向數(shù)據(jù)示意圖： 以Z軸值為縱坐標(biāo)，測(cè)頭壓縮量為橫坐標(biāo)制圖，一，二，三分別代表自下而上采得三個(gè)切削小 齒的數(shù)據(jù)段，B點(diǎn)為切削小齒的下端點(diǎn)，C點(diǎn)為上端點(diǎn)。徑向剃齒刀齒向不連續(xù)，為確定各切 削小齒位置，需要在所采的數(shù)據(jù)中采用"依次作差乘積法"確定切削小齒上下端點(diǎn)，并提取 兩端點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)作為齒向的評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)段，計(jì)算得出各切削小齒中心截面的Z軸位置。 [0064] (2)所述依次作差乘積法是指:按序取得三個(gè)電感測(cè)頭的壓縮量P wl，Pw2，Pw3，依次 作差并相乘得：
[0065] E=(Pw2-Pwl)(Pw3-Pw2)；
[0066] 若E>0，
[0067]
[0068] 則重復(fù)上述判別過程；
[0069] 若E彡0，
[0070] 則將所取三點(diǎn)的中間點(diǎn)作為切削小齒段的端點(diǎn)
[0071 ] Pwl :第一點(diǎn)電感測(cè)頭壓縮量，Pw2 :第二點(diǎn)電感測(cè)頭壓縮量，Pw3:第三點(diǎn)電感測(cè)頭壓 縮量。
[0072] (3)參見圖4,為本發(fā)明檢測(cè)徑向剃齒刀所采得的齒向數(shù)據(jù)示意圖：BL(Base Line) 在數(shù)據(jù)處理中充當(dāng)基準(zhǔn)線，確定按序取點(diǎn)的起點(diǎn)位置(A，D點(diǎn)）；線段AB處于數(shù)據(jù)段的上升 沿，取點(diǎn)順序A-B，線段DC處于數(shù)據(jù)段的下降沿，取點(diǎn)順序D-C。所述基準(zhǔn)值是指:取測(cè)頭所 有測(cè)量數(shù)值的平均值作為齒向數(shù)據(jù)處理中的基準(zhǔn)值，在各段數(shù)據(jù)中找出與該基準(zhǔn)值最近的 一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，并將其作為各段"依次作差乘積"處理方法中按序取點(diǎn)的起點(diǎn)，根據(jù)各起點(diǎn)處 于該段的上升沿或下降沿選擇取點(diǎn)順序，若數(shù)據(jù)點(diǎn)處于上升沿（隨著Z值增大，測(cè)頭測(cè)量值 增大），則按正序選取數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行處理，若數(shù)據(jù)點(diǎn)處于下降沿(隨著Z值增大，測(cè)頭測(cè)量值減 ?。瑒t按逆序選取數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行處理。
[0073] (4)參見圖4,為本發(fā)明檢測(cè)徑向剃齒刀所采得的齒向數(shù)據(jù)示意圖：B點(diǎn)對(duì)應(yīng)切削小 齒的下端點(diǎn)，C點(diǎn)對(duì)應(yīng)切削小齒的上端點(diǎn)；SO，S1，S2為對(duì)應(yīng)切削小齒中心端截面的位置。從 而提取齒向評(píng)價(jià)和分析所需的數(shù)據(jù)段，從而實(shí)現(xiàn)該齒面齒向的評(píng)定。同時(shí)，上述算法也可計(jì) 算出各切削小齒中心端截面的位置，為后續(xù)測(cè)量齒形和周節(jié)提供正確的測(cè)量位置。
[0074] 5)齒形測(cè)量時(shí)，根據(jù)齒向的測(cè)量結(jié)果，控制電感測(cè)頭移動(dòng)至目標(biāo)切削小齒中心截 面的Z向高度，然后控制電感測(cè)頭與徑向剃齒刀從齒根開始接觸，WX軸聯(lián)動(dòng)，使電感測(cè)頭在 保持接觸的前提下相對(duì)于徑向剃齒刀的齒廓移動(dòng)，直至電感測(cè)頭與徑向剃齒刀脫離，并在 移動(dòng)過程中采集電感測(cè)頭測(cè)得的齒廓位置信息。
[0075] 6)由于本發(fā)明所涉及的檢測(cè)對(duì)象是徑向剃齒刀，在測(cè)量徑向剃齒刀周節(jié)時(shí)，電感 測(cè)頭需與切削小齒齒面有效接觸，由周節(jié)的定義:在分度圓上，同側(cè)相鄰齒廓間的分度圓弧 長(zhǎng)度可知，周節(jié)檢測(cè)需在同一端截面上進(jìn)行，但由于徑向剃齒刀切削小齒按切削小齒螺旋 線分布，不在同一個(gè)平面上，所以無(wú)法按常規(guī)方法檢測(cè)周節(jié)誤差。由加工剃齒刀以及誤差分 布的連續(xù)性，可用待測(cè)位置附近的誤差信息近似代替待測(cè)位置誤差信息這一原理解決該問 題，方法如下：
[0076] 由齒向測(cè)得數(shù)據(jù)的處理結(jié)果確定首個(gè)輪齒的測(cè)量高度后，根據(jù)錯(cuò)位量L，計(jì)算出與 前一個(gè)切削小齒處于一條切削小齒分布螺旋線上且相距一個(gè)錯(cuò)位量L的切削小齒的高度， 并由刃距t得該切削小齒上下相鄰兩個(gè)切削小齒的高度，將計(jì)算所得的三個(gè)高度中與首個(gè) 輪齒的測(cè)量高度距離最小的高度作為該輪齒上的測(cè)量高度，即測(cè)量各輪齒上與首個(gè)輪齒測(cè) 量高度Z向距離最小的切削小齒的周節(jié)信息，根據(jù)工件齒向螺旋線及各測(cè)量點(diǎn)的與首個(gè)輪 齒測(cè)量高度差即得到同一端截面周節(jié)誤差。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種徑向剌齒刀檢測(cè)方法，其特征在于，包括W下步驟： 1) 基于四軸聯(lián)動(dòng)設(shè)備測(cè)量徑向剌齒刀，從徑向剌齒刀節(jié)圓螺旋線延長(zhǎng)線的等距螺旋線 下端開始掃描測(cè)量齒向信息； 2) 將測(cè)得的齒向信息的均值作為齒向數(shù)據(jù)處理"依次作差乘積法"的基準(zhǔn)值； 3) 確定齒向上各切削小齒的位置，并在周節(jié)測(cè)量中，測(cè)量各輪齒上與首個(gè)輪齒測(cè)量高 度Z向距離最小的切削小齒的周節(jié)信息，完成徑向剌齒刀檢測(cè)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的徑向剌齒刀檢測(cè)方法，其特征在于，步驟1)具體操作為： W某一齒槽下端首個(gè)切削小齒為參考，計(jì)算齒槽角平分線并作為角度零位，W該角度 零位為基準(zhǔn)計(jì)算被測(cè)齒面節(jié)圓上螺旋線軌跡，得到一條與該螺旋線等距的螺旋線，測(cè)頭移 至工件下端面W下，測(cè)頭球屯、位于等距螺旋線的延長(zhǎng)線上，并沿該等距螺旋線軌跡自下而 上進(jìn)行掃描測(cè)量。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的徑向剌齒刀檢測(cè)方法，其特征在于，等距螺旋線保證測(cè)量中電 感測(cè)頭的最大壓縮量為其滿量程的1/^3~1/2。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的徑向剌齒刀檢測(cè)方法，其特征在于，步驟2)具體操作為： 取測(cè)頭所有測(cè)量數(shù)值的平均值作為齒向數(shù)據(jù)處理中的基準(zhǔn)值，在各段數(shù)據(jù)中找出與該 基準(zhǔn)值最近的一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，并將該數(shù)據(jù)點(diǎn)作為各段"依次作差乘積法"中按序取點(diǎn)的起點(diǎn)， 根據(jù)各起點(diǎn)處于該段的上升沿或下降沿選擇取點(diǎn)順序，若數(shù)據(jù)點(diǎn)處于上升沿，則按正序選 取數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行處理，若數(shù)據(jù)點(diǎn)處于下降沿，則按逆序選取數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行處理。5. 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的徑向剌齒刀檢測(cè)方法，其特征在于，所述的"依次作差乘積 法'為： 按序取得Ξ個(gè)電感測(cè)頭的壓縮量Pwl，Pw2，Pw3，依次作差并相乘得： E= (Pw2~Pwl) (Pw3~Pw2)； 若 E>0，則重復(fù)上述判別過程； 若E《0， 則將所取Ξ點(diǎn)的中間點(diǎn)作為切削小齒段的端點(diǎn)； 其中，Pwl為第一點(diǎn)電感測(cè)頭壓縮量，Pw2為第二點(diǎn)電感測(cè)頭壓縮量，Pw3為第立點(diǎn)電感測(cè) 頭壓縮量。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種徑向剌齒刀檢測(cè)方法，其特征在于:步驟3)中所述測(cè)量各輪 齒上與首個(gè)輪齒測(cè)量高度Z向距離最小的切削小齒的周節(jié)信息，具體操作為： 周節(jié)測(cè)量中，由齒向測(cè)得數(shù)據(jù)的處理結(jié)果確定首個(gè)輪齒的測(cè)量高度后，根據(jù)錯(cuò)位量L， 計(jì)算出與前一個(gè)切削小齒處于一條切削小齒分布螺旋線上且相距一個(gè)錯(cuò)位量L的切削小齒 的高度，并由刃距t得該切削小齒上下相鄰兩個(gè)切削小齒，將計(jì)算所得的Ξ個(gè)高度中與首個(gè) 輪齒的測(cè)量高度距離最小的高度作為該輪齒上的測(cè)量高度，即測(cè)量各輪齒上與首個(gè)輪齒測(cè) 量高度Z向距離最小的切削小齒的周節(jié)信息，根據(jù)工件齒向螺旋角及各測(cè)量點(diǎn)的與首個(gè)輪 齒測(cè)量高度差即得到同一端截面周節(jié)誤差。
【文檔編號(hào)】G01B7/28GK105973133SQ201610290251
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年5月4日
【發(fā)明人】劉陽(yáng)鵬, 曹靖舒, 丁建軍, 張吉虎, 李兵, 蔣莊德, 張長(zhǎng)富
【申請(qǐng)人】西安交通大學(xué), 西安工業(yè)大學(xué)