大型齿轮在机测量技术的发展研究

叶宇辰

摘 要：本文阐述了国内外大型齿轮在线测量技术及其测量仪器的研究现状，探讨了在线测量的优越性和可操作性。提出了大型齒轮在线测量的关键技术难点和解决方案，并进一步分析了大齿轮在机测量技术的发展趋势。

关键词：大型齿轮;在机测量;技术;发展研究

大型齿轮作为工业生产中的重要基础部件，已在实际生产中得到广泛应用，其制造技术和精密检测技术不断更新和完善。本文力图通过控制系统的分析和设计，使大型齿轮在线测量系统易于调整，精度高，适应性强。提高大型齿轮在线测量系统的整体性能，促进大型齿轮在线测量技术的发展和完善。以下内容和大家分享以及进行互相探讨，希望对大型齿轮在机测量技术的发展有帮助。

一、发展趋势

随着科学技术的发展，当前制造业对制造零件的精度和效率提出了更高的要求，这使得机床探针的精度和质量不断提高。零件的测量方法也从三坐标测量过渡到机上测量。目前，国内外专家对这方面的机上测量做了大量的研究，但大多数都太有限，因此测量速度和精度不统一。未来，随着高精度复杂曲面的应用，高密度CAD和CAM集成系统的高效率和高精度加工是机内测量的发展方向，并实现了以下特点：1.多功能性，无论表面的复杂程度如何，测量系统都能给出相应的计划，在一定的顺序内准确不是脚的高速测量。2.集成，未来的控制系统和测量软件不再需要通过各种接口对接并通过协议自封闭。相反，根据某些规范高度集成接口以实现数据传输和共享。3.智能，将各种传感器集成到测量系统中，如听觉，视觉，气味等传感器，将这些传感器集成到测量系统中，根据不同类型的数据，测量系统自动调整测量方案，实现智能测量。4.测量系统高速，高精度，不仅实现了高速处理，而且实现了高速数据采集。在CNC系统循环中，测量系统以更快的速度收集数据。高精度取决于机床探头的精度和加工中心的精度。

二、大型齿轮在线测量的优势和难点

1.几何尺寸大，齿数大

测试齿轮的重量，体积和直径超过了传统要求，这必然会带来两个不便：首先不利于大齿轮的安装和拆卸;其次，由于精确对准和调整，难以确保不可预测的加工误差和测量误差。如果在测量室中测量直径为6-9 m的大型齿轮，相应的台式压力表将增加到11 m。另外，当大齿轮的齿数大于42时，齿根圆大于基圆，并且在实际测量中不容易确保调节精度。2.难以选择测量参考。特别是，当在测量基准中再现机床工作台的主轴的旋转误差时，齿齿方向和齿距的测量效果受到影响，并且测量结果失真。另外，由于定位基准的影响和测量的齿轮的尺寸，测量期间测量仪器坐标系和工件坐标系之间的转换误差也难以确定。因此，本文采用可变啮合角法测量大齿轮，可有效提高测量精度。3.测量环境影响测量效率，在测量大齿轮之前，技术人员需要逐个调整和测试测量仪器和整个测量系统的安装位置。这些手动过程将花费大量时间和精力并降低测量效率。在实际测量中，车间噪声温度和振动等不利因素也会影响其测量结果和效率。因此，有效解决测量设备的安装调试问题，有效消除不利测量因素的影响，将成为提高测量效率的关键。

三、齿轮的光学平行测量

无论是使用探头还是标准齿轮，基于接触方式的齿轮测量都是一系列测量，即首先测量一个点，然后测量下一个点。通过测量一系列点来完成测量要求，但是通过齿轮系列测量方法获得的齿面信息不够丰富。并且测量效率低，当基于非接触测量的光学方法及时发展时，它可以同时获得测量信息。因此，它也被称为并行测量。主要是由于光电子技术的发展和IT技术为并行测量提供了坚实的技术基础。目前，测量齿轮的光学方法主要有两种方法，即采用相移法的齿面测量和基于摄影的齿轮参数测量。

1.基于相移的三维齿面测量技术

测量系统通常采用基于四步相移法的测量技术，其实际测量测量的齿轮和标准齿轮之间的差异。这是一种比较测量。此外，测量齿轮还可以测量斜齿轮，但为了保证测量的准确性，必须首先确保标准齿轮的精度。已经开发出异常测量的牙齿表面测量系统。

2.基于摄影的齿轮参数测量

通常的测量系统包括光学照明系统，CCD相机，图像采集系统，计算机和相应的软件。其工作原理是通过照明系统发出的平行光线产生齿轮的阴影轮廓。在被透镜系统集中后，在CCD区域阵列上成像，CCD将图像信号转换为电荷信号，并使用图像采集卡将其存储到计算机存储器中。然后，通过软件处理，存储和计算所收集的图像，并且通过使用图像测量技术来执行齿轮的非接触测量。测量齿轮的中心，尖端圆的半径，根圆的半径，螺距，模数，尖端的高度，高度变化系数，位移系数，压力角和螺距等参数。这种测量系统的精度取决于校准精度，并且校准方法通常涉及将标准尺寸的测试块放置在视场中。测量系统在处理工件时读取测试块的像素值，然后将工件的像素值除以测试块的像素值。就可达到自动校正的目的。在实际测量中，测量精度不仅取决于校准精度，还取决于CCD本身的误差和光学系统的误差。

四、结语

大型齿轮在线测量仪器包括根据该系统的机械传动系统和控制系统，其中控制系统是机上测量仪器的核心。它也是测量仪器可以正常工作和工作的“大脑”。随着科学技术的不断发展，大齿轮的精度要求越来越高，传统的测量方法已经不能满足大齿轮的测量要求。因此，技术人员需要加强大型齿轮在线测控系统的设计和研究，以促进机上测量技术的发展。

参考文献：

[1]金嘉琦，赵丰慧.大型齿轮在机测量技术的发展研究[J].机械设计与制造，2010（12）：264-266.

[2]张惠蓉，陈闽鄂，徐守品.齿轮在机测量中齿距误差分析[J].精密制造与自动化，2009（02）：27-28+1.

[3]金嘉琦，李文龙，商向东.大型齿轮的特点及在机测量[J].沈阳工业大学学报，2002（04）：274-278.

[4]王兴妹.大型齿轮加工精度在机测量误差信号的采集与分析[D].沈阳工业大学2009.

[5]李文龙.大型齿轮在机测量原理及技术的研究[D].大连理工大学2000.