CNC齒輪測量中心幾何誤差補償技術(shù)的研究.pdf

1、本文是以如何提高大型數(shù)控齒輪測量中心測量精度為目的而展開研究的。在國內(nèi)外現(xiàn)有研究成果的基礎(chǔ)上，針對該領(lǐng)域中存在的問題，以多體系統(tǒng)運動學(xué)理論為基礎(chǔ)，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(shù)等幾個方面開展研究工作，并通過一系列的計算機(jī)仿真對本文理論方法進(jìn)行了驗證。 (1)本文首先以多體系統(tǒng)運動學(xué)為基本理論基礎(chǔ)，根據(jù)實際多體系統(tǒng)的運動情況，在多體系統(tǒng)內(nèi)引入運動參考

2、坐標(biāo)系以及相應(yīng)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(chǔ)，在有誤差條件下，推導(dǎo)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(dá)式，為其后展開的數(shù)控齒輪測量中心幾何運動誤差建模工作奠定了理論基礎(chǔ)。 (2)數(shù)控齒輪測量中心的幾何運動誤差建模是數(shù)控齒輪測量中心運動設(shè)計、精度分析和誤差補償?shù)年P(guān)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(yīng)用于數(shù)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(jié)構(gòu)進(jìn)行了描述，詳細(xì)分析了它的27項幾何誤差參數(shù)產(chǎn)生原因，建立了數(shù)控齒輪測量中心運動模型，并推導(dǎo)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(guān)鍵技術(shù)，對于齒輪測量中心這種專用機(jī)床還沒有現(xiàn)成的方法可以直接使用。本文針對參數(shù)已知的齒輪，提出了測頭球半徑偏置處理方法并推導(dǎo)出相應(yīng)的偏置方程式；對于參數(shù)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(jìn)行測頭球半徑偏置處理的方法。 (4)根據(jù)數(shù)控齒輪測量中心的結(jié)構(gòu)和特點(測點效率高，測量點數(shù)據(jù)采集量大，測量過程靈活，有一定的數(shù)據(jù)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(jié)果的比較分析提供了相應(yīng)的算法。 (5)在理想和實際條件下，數(shù)控齒輪測量中心測頭球心坐標(biāo)值、三個坐標(biāo)軸光柵與工作轉(zhuǎn)臺圓光柵的示值及齒輪齒面測量點坐標(biāo)值之間的映

5、射關(guān)系，是齒輪測量中心軟件誤差補償?shù)年P(guān)鍵。本文根據(jù)齒輪精密測量公式與測頭球半徑偏置公式，進(jìn)一步推導(dǎo)出了，在理想和實際條件下，齒輪測量中心的測頭球心坐標(biāo)值與光柵示值，光柵示值與齒輪齒面測量點坐標(biāo)值，測頭球心坐標(biāo)值與齒輪齒面測量點坐標(biāo)值之間的關(guān)系式，為接下來的軟件誤差補償和仿真奠定了理論基礎(chǔ)。 (6)為了對本文建模方法進(jìn)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(jié)果的仿真研究工作。以3920型數(shù)