CNC齒輪測(cè)量中心幾何誤差補(bǔ)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(cè)量中心測(cè)量精度為目的而展開研究的。在國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有研究成果的基礎(chǔ)上，針對(duì)該領(lǐng)域中存在的問(wèn)題，以多體系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)理論為基礎(chǔ)，針對(duì)大型齒輪測(cè)量中心在幾何運(yùn)動(dòng)誤差分析、誤差建模、齒輪幾何形狀誤差測(cè)量方法、測(cè)頭球半徑偏置處理和軟件誤差補(bǔ)償技術(shù)等幾個(gè)方面開展研究工作，并通過(guò)一系列的計(jì)算機(jī)仿真對(duì)本文理論方法進(jìn)行了驗(yàn)證。 (1)本文首先以多體系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)為基本理論基礎(chǔ)，根據(jù)實(shí)際多體系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)情況，在多體系統(tǒng)內(nèi)引入運(yùn)動(dòng)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(cè)量中心幾何運(yùn)動(dòng)誤差建模工作奠定了理論基礎(chǔ)。 (2)數(shù)控齒輪測(cè)量中心的幾何運(yùn)動(dòng)誤差建模是數(shù)控齒輪測(cè)量中心運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)、精度分析和誤差補(bǔ)償?shù)年P(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，本文將多體系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)誤差分析方法系統(tǒng)地應(yīng)用于數(shù)控齒輪測(cè)量中心的運(yùn)動(dòng)誤差

3、的分析與研究中去，以3920型齒輪測(cè)量中心為例，對(duì)它的幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行了描述，詳細(xì)分析了它的27項(xiàng)幾何誤差參數(shù)產(chǎn)生原因，建立了數(shù)控齒輪測(cè)量中心運(yùn)動(dòng)模型，并推導(dǎo)出它的精密測(cè)量方程式和理想測(cè)量方程式。 (3)齒輪測(cè)量中心的測(cè)頭球半徑偏置處理，是各種接觸式測(cè)量中心的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)于齒輪測(cè)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(duì)參數(shù)已知的齒輪，提出了測(cè)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(duì)于參數(shù)未知齒輪，提出了通

4、過(guò)微小平面法和曲面擬合法來(lái)計(jì)算齒面測(cè)量點(diǎn)的法矢量，從而對(duì)它進(jìn)行測(cè)頭球半徑偏置處理的方法。 (4)根據(jù)數(shù)控齒輪測(cè)量中心的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)(測(cè)點(diǎn)效率高，測(cè)量點(diǎn)數(shù)據(jù)采集量大，測(cè)量過(guò)程靈活，有一定的數(shù)據(jù)處理能力)，提出了使用齒輪測(cè)量中心測(cè)量齒輪各項(xiàng)誤差的方法，為齒輪測(cè)量仿真及測(cè)量結(jié)果的比較分析提供了相應(yīng)的算法。 (5)在理想和實(shí)際條件下，數(shù)控齒輪測(cè)量中心測(cè)頭球心坐標(biāo)值、三個(gè)坐標(biāo)軸光柵與工作轉(zhuǎn)臺(tái)圓光柵的示值及齒輪齒面測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)值之間的映

5、射關(guān)系，是齒輪測(cè)量中心軟件誤差補(bǔ)償?shù)年P(guān)鍵。本文根據(jù)齒輪精密測(cè)量公式與測(cè)頭球半徑偏置公式，進(jìn)一步推導(dǎo)出了，在理想和實(shí)際條件下，齒輪測(cè)量中心的測(cè)頭球心坐標(biāo)值與光柵示值，光柵示值與齒輪齒面測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)值，測(cè)頭球心坐標(biāo)值與齒輪齒面測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)值之間的關(guān)系式，為接下來(lái)的軟件誤差補(bǔ)償和仿真奠定了理論基礎(chǔ)。 (6)為了對(duì)本文建模方法進(jìn)行驗(yàn)證，同時(shí)對(duì)齒輪測(cè)量中心的運(yùn)動(dòng)誤差情況作深刻的分析，本文開展了齒輪測(cè)量中心測(cè)量結(jié)果的仿真研究工作。以3920型數(shù)