CNC齒輪測量中心幾何誤差補償技術的研究.pdf

1、本文是以如何提高大型數控齒輪測量中心測量精度為目的而展開研究的。在國內外現有研究成果的基礎上，針對該領域中存在的問題，以多體系統(tǒng)運動學理論為基礎，針對大型齒輪測量中心在幾何運動誤差分析、誤差建模、齒輪幾何形狀誤差測量方法、測頭球半徑偏置處理和軟件誤差補償技術等幾個方面開展研究工作，并通過一系列的計算機仿真對本文理論方法進行了驗證。 (1)本文首先以多體系統(tǒng)運動學為基本理論基礎，根據實際多體系統(tǒng)的運動情況，在多體系統(tǒng)內引入運動參考

2、坐標系以及相應的誤差矩陣和誤差變換矩陣，建立了多體系統(tǒng)幾何誤差描述方法，并以該描述方法為基礎，在有誤差條件下，推導出多體系統(tǒng)的位置方程、姿態(tài)方程、位移方程、定位誤差方程、位移誤差方程的一般表達式，為其后展開的數控齒輪測量中心幾何運動誤差建模工作奠定了理論基礎。 (2)數控齒輪測量中心的幾何運動誤差建模是數控齒輪測量中心運動設計、精度分析和誤差補償的關鍵環(huán)節(jié)之一，本文將多體系統(tǒng)運動誤差分析方法系統(tǒng)地應用于數控齒輪測量中心的運動誤差

3、的分析與研究中去，以3920型齒輪測量中心為例，對它的幾何結構進行了描述，詳細分析了它的27項幾何誤差參數產生原因，建立了數控齒輪測量中心運動模型，并推導出它的精密測量方程式和理想測量方程式。 (3)齒輪測量中心的測頭球半徑偏置處理，是各種接觸式測量中心的一項關鍵技術，對于齒輪測量中心這種專用機床還沒有現成的方法可以直接使用。本文針對參數已知的齒輪，提出了測頭球半徑偏置處理方法并推導出相應的偏置方程式；對于參數未知齒輪，提出了通

4、過微小平面法和曲面擬合法來計算齒面測量點的法矢量，從而對它進行測頭球半徑偏置處理的方法。 (4)根據數控齒輪測量中心的結構和特點(測點效率高，測量點數據采集量大，測量過程靈活，有一定的數據處理能力)，提出了使用齒輪測量中心測量齒輪各項誤差的方法，為齒輪測量仿真及測量結果的比較分析提供了相應的算法。 (5)在理想和實際條件下，數控齒輪測量中心測頭球心坐標值、三個坐標軸光柵與工作轉臺圓光柵的示值及齒輪齒面測量點坐標值之間的映

5、射關系，是齒輪測量中心軟件誤差補償的關鍵。本文根據齒輪精密測量公式與測頭球半徑偏置公式，進一步推導出了，在理想和實際條件下，齒輪測量中心的測頭球心坐標值與光柵示值，光柵示值與齒輪齒面測量點坐標值，測頭球心坐標值與齒輪齒面測量點坐標值之間的關系式，為接下來的軟件誤差補償和仿真奠定了理論基礎。 (6)為了對本文建模方法進行驗證，同時對齒輪測量中心的運動誤差情況作深刻的分析，本文開展了齒輪測量中心測量結果的仿真研究工作。以3920型數