一种圆弧端齿齿顶高的测量方法技术

一种圆弧端齿齿顶高的测量方法，步骤如下：采用三坐标测量机的扫描测头测量圆弧端齿齿顶高，在端齿分度圆处运用圆柱扫描功能，采集标准凹齿的实际轮廓数据点；首先，建立直角坐标系；测量基准平面A，确定出z轴方向及xoy平面，然后再测量基准孔，以圆孔中心设置为坐标原点o，以任意方向定为x轴方向；其次，进行端齿测量参数设置；三坐标测量机中选择Edit scanning data，设置选定未知圆周扫描，所述圆弧端齿齿顶高的测量方法，提高圆弧端齿标准件齿顶高的检测精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及圆弧端齿参数测量的
，特别提供了一种圆弧端齿齿顶高的测量方法。
技术介绍
圆弧端齿是一种精密的端面花键联轴器，除了可以传递扭矩外，还能精确保证两个相互连接零件的同轴度，具有其它端面连轴器无法比拟的优点，具体结构参见附图1。目前研制的圆弧端齿量规都是自行设计的，由于圆弧端齿的质量控制是通过“凹齿标准件、校对量规、工作量规、产品零件”来传递的，因此圆弧端齿标准件齿形轮廓尺寸的测量准确性显得尤为重要。圆弧端齿参数原有测量方法比较原始，特别是测量圆弧端齿的重要参数：齿顶高(S)，具体参见附图2。目前的检测方案是在万能工具显微镜上用影像法进行测量，使用光学目镜分化板上的米字线瞄准端齿牙型轮廓影像来确定尺寸，由于受影像测量的局限性，此种方法有很多缺点和局限性：被测端齿只能立放置于万能工具显微镜上，端面为一圆弧面，因此，用影像法测量会因为中间与两端的投影距离不等(相差Δ)而产生调焦误差。另外，齿顶高(S)是在分度圆位置上测量的尺寸，而万能工具显微镜只能在圆弧端齿的外圆端面投影测量，实际测量位置与理论要求位置有较大差别，具体参见附图3；被测端齿有倒角，会影响端面成像的清晰度，引起检测误差。由于万能工具显微镜的量程为100mm，被测端齿大小范围受限制。测量方法不规范，受人为因素影响极大，测量效率低，重复性差。人们迫切希望获得一种技术效果优良的圆弧端齿齿顶高的测量方法。r>
技术实现思路
圆弧端齿的测量一直是计量检测领域的一项关键瓶颈技术，而圆弧端齿参数齿顶高(S)的测量是产品研制和生产过程中的一项重要检测要素，对于保证产品质量起着重要的作用。为了提高圆弧端齿原始标准件的端齿参数检测的准确性，规范圆弧端齿的标准传递方法，运用高精度计量型三坐标测量机对圆弧端齿进行圆柱扫描测量得到三维端齿扫描数据，实现测量位置与理论要求位置相一致，再自编数据处理软件将三维数据转化为二维数据，绘制出二维CAD展开图，从而得到圆弧端齿齿顶高参数，解决了影像测量法带来的调焦误差问题，采用圆弧端齿齿顶高的测量方法步骤如下：①为解决实际测量位置与理论位置相一致的要求，采用三坐标测量机的扫描测头(1)测量圆弧端齿齿顶高，在端齿分度圆处运用圆柱扫描功能，采集标准凹齿的实际轮廓数据点；避免了由于光学测量的焦距不等而产生的误差，所述文本数据CURVE(1)为三维极坐标值；其三维图型如图6。首先，建立直角坐标系；测量基准平面A，确定出z轴方向及xoy平面，然后再测量基准孔，以圆孔中心设置为坐标原点o，以任意方向定为x轴方向，建立如图4、5的坐标系；其次，进行端齿测量参数设置；三坐标测量机中选择Editscanningdata，设置选定未知圆周扫描，在Startpoint项中速度设置2.0，点密度设置5.0，扫描路径设为封闭；在Directionpoint项中设为1，0，0；在Stoppoint项中，选则Point；在ControlCylinder项中设置被测圆的圆心坐标，设置被测圆直径以及扫描的方向；然后，在端齿分度圆处运用三坐标测量机对实际圆柱面进行扫描，采集得到标准凹齿的实际三维轮廓数据点，得到文本数据CURVE(1)；其测量方式如图4、图5；所述三坐标测量机具体为德国莱茨计量型三坐标机，其测量精度为(0.6+L/600)μm，具有端面圆柱扫描功能，从精度要求和功能两方面分析都可以满足端齿量规的型面测量要求。由于扫描出来的数据是端齿三维圆周数据，而图纸标注的为端齿圆周二维展开数据，给测量结果评价带来一定的问题，因此，将圆周数据转化成二维展开数据并得到图形是研究的关键。②三维数据转换为二维图形：为了能直观的分析圆弧端齿的端齿齿顶高参数，依据图纸要求，需将扫描后的三维数据转换为二维图形。将文本数据CURVE(1)中极半径R和对应的角度θ相乘，得出弧长值，并将得出的弧长值转为X轴的横向坐标值，具体参见附图7；文本数据CURVE(1)中的各点高度坐标值h保持不变；用EXCEL软件功能完成X轴的横向坐标值该数据批量转换，在EXCEL中留下弧长和高度坐标值两栏，并将第三栏全部填为零；将EXCEL中处理后数据导回成文本格式，并以逗号分隔三栏；转换二维图形如图8。③扫描测量的测头半径补偿：扫描后的数据坐标值为测头中心坐标，为了得到实际齿形轮廓，需要解决扫描测量的测头半径补偿问题。将步骤②得到文本格式数据倒入MASTERCAM或UG图形软件中，并对扫描轮廓进行测头半径补偿，补偿方向是沿各点轮廓矢量方向进行的，补偿后得出实际齿形轮廓点的数据；补偿大小确定方法是：MASTERCAM或UG图形软件能计算数据图形各点矢量方向，并可沿各点矢量方向缩小三坐标测头半径，补偿球半径后所得轨迹为实际被测表面轨迹，因为补偿前三坐标扫描轨迹记录的是测头球中心坐标值。再将补偿后的数据转换成CAD格式保存。④为了进行数据评价和处理，将补偿后的数据倒入CAD软件进行数据处理，通过作图分析测量结果，如图8，齿厚相等处，对应的h轴坐标值就是圆弧端齿齿顶高S值；用三坐标测量机按径向圆弧端齿凹齿量规图纸要求测量和校准标准凹齿的其它尺寸及形位公差。本专利技术所述圆弧端齿齿顶高的测量方法运用了高精度计量型三坐标测量机对圆弧端齿进行圆柱扫描测量得到三维端齿扫描数据，实现测量位置与理论要求位置相一致，通过将三维数据转化为二维数据，从而得到圆弧端齿齿顶高参数，解决了影像测量法带来的调焦误差问题，提升了圆弧端齿标准件齿顶高的检测精度，保证了圆弧端齿量值传递的准确可靠。所述圆弧端齿齿顶高的测量方法符合设计要求，测量数据和重复性稳定，测量不确定度满足使用要求；测量方法容易掌握，方便推广；装夹简单，可以测量直径Ф800mm以上的端齿，提高了测量效率；适用于各种圆弧端齿量规的校准和零件端齿的测绘；测量准确，提高工作效率。附图说明下面结合附图及实施方式对本专利技术作进一步详细的说明：图1为凸、凹圆弧端齿连接图；图2为圆弧端齿外形图；图3为万工显测量齿顶高示意图；图4为三坐标扫描立体图；图5为三坐标扫描俯视图；图6为端齿三维图；图7为三维端齿图；图8为二维端齿展开图；具体实施方式实施例1采用圆弧端齿齿顶高的测量方法步骤如下：①为解决实际测量位置与理论位置相一致的要求，采用三坐标测量机的扫描测头(1)测量圆弧端齿齿顶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种圆弧端齿齿顶高的测量方法，其特征在于：采用圆弧端齿齿顶高的测量方法步骤如下：①采用三坐标测量机的扫描测头测量圆弧端齿齿顶高，在端齿分度圆处运用圆柱扫描功能，采集标准凹齿的实际轮廓数据点；首先，建立直角坐标系；测量基准平面A，确定出z轴方向及xoy平面，然后再测量基准孔，以圆孔中心设置为坐标原点o，以任意方向定为x轴方向；其次，进行端齿测量参数设置；三坐标测量机中选择Edit scanning data，设置选定未知圆周扫描，在Start point项中速度设置2.0，点密度设置5.0，扫描路径设为封闭；在Direction point项中设为1，0，0；在Stop point项中，选则Point；在Control Cylinder项中设置被测圆的圆心坐标，设置被测圆直径以及扫描的方向；然后，在端齿分度圆处运用三坐标测量机对实际圆柱面进行扫描，采集得到标准凹齿的实际三维轮廓数据点，得到文本数据CURVE(1)；②三维数据转换为二维图形：将文本数据CURVE(1)中极半径R和对应的角度θ相乘，得出弧长值，并将得出的弧长值转为X轴的横向坐标值，文本数据CURVE(1)中的各点高度坐标值h保持不变；③扫描测量的测头半径补偿：将步骤②得到文本格式数据倒入MASTERCAM或UG图形软件中，并对扫描轮廓进行测头半径补偿，补偿方向是沿各点轮廓矢量方向进行的，补偿后得出实际齿形轮廓点的数据；(再将补偿后的数据转换成CAD格式保存；④将补偿后的数据倒入CAD软件进行数据处理，计算得出圆弧端齿齿顶高S值。...

【技术特征摘要】
1.一种圆弧端齿齿顶高的测量方法，其特征在于：采用圆弧端齿齿顶
高的测量方法步骤如下：
①采用三坐标测量机的扫描测头测量圆弧端齿齿顶高，在端齿分度圆
处运用圆柱扫描功能，采集标准凹齿的实际轮廓数据点；
首先，建立直角坐标系；测量基准平面A，确定出z轴方向及xoy平面，
然后再测量基准孔，以圆孔中心设置为坐标原点o，以任意方向定为x轴方
向；
其次，进行端齿测量参数设置；三坐标测量机中选择Editscanning
data，设置选定未知圆周扫描，在Startpoint项中速度设置2.0，点密度
设置5.0，扫描路径设为封闭；在Directionpoint项中设为1，0，0；在
Stoppoint项中，选则Point；在ControlCylinder项中设置被测圆的圆
心...

【专利技术属性】
技术研发人员：王东，王玉，张露，单纯利，杨晓东，于绍永，
申请(专利权)人：沈阳黎明航空发动机集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21