齿轮齿形齿向测量说明书.docx
- 文档编号:28324160
- 上传时间:2023-07-10
- 格式:DOCX
- 页数:49
- 大小:3.45MB
齿轮齿形齿向测量说明书.docx
《齿轮齿形齿向测量说明书.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《齿轮齿形齿向测量说明书.docx(49页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
齿轮齿形齿向测量说明书
JD系列齿轮测量中心
测量控制及误差评值软件
说明书
(圆柱齿轮)
哈尔滨精达测量仪器有限公司
1.软件简介
欢迎使用哈尔滨精达测量仪器有限公司JD型齿轮测量中心测量控制及齿轮微机误差数据采集及误差评值软件系统。
齿轮量仪测控及齿轮误差评值软件系统GIES(AotomatedGearInspecting&EvaluatingSoftwareSystem)是齿轮量仪应用通用微机进行高精度闭环轨迹数控、测量数据采集、数据处理,按国际齿轮精度标准对齿轮检测控制及对测量结果进行误差评值的软件系统。
该系统结合齿轮测量中心的测量特点,全汉化弹出式结构,人机接口方便实用。
1.1电子展成式齿轮测量中心系统简介
电子展成式齿轮测量中心是依据坐标测量原理。
由Φ、X、Y、Z四个高精度测量坐标轴组成的测量系统。
根据被测对象的需要可分别采用直角坐标、法向极坐标、柱面坐标等不同坐标系,建立测量对象的数学模型,通过计算机闭环数字控制,插补实现测量头的空间轨迹,由测微式测量头测量被测参数的实际误差、高速测量数据采集,并由计算机测量软件完成测量数据分析,按照齿轮误差理论及齿轮精度标准对测量数据进行误差评值、生成测量报告、输出测量结果,对齿轮加工机床进行调整或对齿轮质量进行验收。
图1-1是齿轮测量中心系统组成
1、测量主机2、计算机系统3、打印机4、微机工作台
1.2GIES软件系统的特点
1)全自动控制仪器测量动作、数据采集、误差补偿、测量结果误差评值及测量结果输出等功能;
2)通用弹出式菜单完成测量参数输入、测量方式设置、误差评值标准选择,测量数据存盘等功能,屏幕显示彩色测量报告单;
3)根据输入齿轮基本参数(齿数、模数、压力角、变位系数等)自动计算出测量评定长度等测量数据、可自动和人工选择长度和误差放大比;
4)手工选齿、四分或三分左右面测量及测量结果存盘、打印;按GB10095-2001标准、ISO标准、或其他可选的齿轮标准(如DIN、ANSI/AGMA等)对凸形、修缘等设计齿形、齿向、齿距进行误差评值;具有齿廓、螺旋线修缘量及修缘长度评定功能;
5)可对被测齿轮的受检范围精确确定,微机自动确定起测、起评、终评、终测四点位置,其中齿形测量起评位置按标准齿条啮合确定,并且误差评定范围可由用户根据图纸或测量要求在菜单上改变;
6)齿廓、螺旋线误差测量结果评定位置(起评、终评点)可以在屏幕上方便改变,重新设定;
7)具有“K”形框图误差评定功能;
8)具有“三压力角”误差评定功能;
9)精度等级评定按照GB10095-2001标准、ISO标准,预先确定精度等级,对超差误差项目作出标记;
10)激光打印机输出测量结果(误差曲线及数值),可选择输出各种国际通用格式或用户要求格式的齿轮测量报告单;
11)按用户要求特殊提供测量软件输出格式(如在测量报告单上输出用户方厂名、名标及产品编号、日期、检验员签字等);
1.3硬件组成:
1)精密测量主机(圆回转转台及X、Y、Z直线坐标舟);
2)测微式测量传感器、高精度光栅编码;
3)CNC闭环数控系统;
4)系统微机及激光针打印机;
5)数据采集电路(光栅记数、A/D转换、接口);
1.4软件功能
齿轮:
齿廓(Fα、ffα、fHα、Cα)、螺旋线(Fβ、ffβ、fHβ、Cβ)、
齿距(fpt、fu、Fp)、径跳(Fr);
2.软件结构分类
2.1.软件系统所要求的软、硬件环境:
JD型齿轮测量软件系统所要求的硬件环境为PII、128M内存以上的微机系统,软件应采用MS-DOSV5.0以上版本。
JD型齿轮测量软件系统要求使用高端内存,微机起动时在CONFIG.SYS文件中应包括由MS-DOS提供的HIMEM.SYS文件。
2.2.软件系统的安装操作如下:
首先,将带有程序的优盘与电脑连接;然后将软件释放到D盘的根目录下;之后将软件目录下C盘文件夹中的AUTOEXEC.BAT、CONFIG.SYS文件拷到C盘的根目录下覆盖原来的文件;最后,察看硬盘的最后一个磁盘分区的盘符,并回到D盘中的软件的安装目录中打开sysset.$$$文件,找到第98个参数将其改为最后一个盘符英文字母的下一个字母(假如最后一个硬盘的盘符为F,这将第98个参数改为98:
Ram_D=g:
;)。
到此软件安装完成,重新启动计算机后就可以进入软件了。
(此过程由技术人员完成)
2.3.该软件系统从结构上分类包括以下内容:
∙和测量对象相关人机操作界面模块:
数据输入、测量选择、系统设置、数据计算、参数入库等;
∙和测量任务相关的测量控制模块:
包括系统复位、测头校正、系统自检、操作提示,过程显示等;
∙和闭环数控系统相关的动作控制模块:
是实现自动测量任务的基础;
∙和精密基准传感器相关数据采集模块:
包括实时数据锁存采集,A/D转换、接口驱动、数据传输,数据保存;
∙和齿轮误差理论相关的齿轮误差评值软件模块:
按齿轮误差评定标准进行误差评值,处理测量结果(包括曲线和数值);
∙测量结果输出模块:
以通用激光打印机输出国际标准格式的测量结果报告单;
2.4.从测量功能上划分,该软件系统包括:
(1)仪器基准样板精度校正功能;
(2)圆柱齿轮误差评值(包括误差分离、形状误差、角度误差、鼓形量、“K”曲线等);
(3)齿轮刀具测量误差评值功能(插齿刀、剃齿刀、齿轮滚刀、拉刀等);
(4)直齿锥齿轮测量误差评值功能;
(5)弧锥齿轮测量误差评值功能;
(6)圆柱回转体测量误差评值功能;
(7)蜗轮蜗杆测量误差评值功能;
3.软件功能
3.1、齿轮软件的测量项目
齿形profile:
ffα齿形形状误差Profileformerrorffα
fHα齿形斜率误差ProfileangleerrorfHα
Fα齿形总误差ProfiletotalerrorFα
Cα齿形鼓形评定ProfilecrowningCα
齿向lead:
ffβ齿向形状误差Leadformerrorffβ
fHβ齿向斜率误差LeadangleerrorfHβ
Fβ齿向总误差LeadtotalerrorFβ
Cβ齿向鼓形评定LeadcrowningCβ
齿形齿向的均值fHαm/fHβmMeanvalefHαm/fHβm
角度差值VAngleerrorvarianceV
周节pitch:
Fp累计误差CumulativepitcherrorFp
fpt齿距误差Adjacentpitcherrorfpt
fu相邻齿距差Differencebetweenadjacentpitchsfu
径跳Fr:
Fr径跳RunouterrorFr
3.2齿轮同侧齿面的误差定义
3.2.1、齿形形状误差ffα
齿形形状误差是指在计值范围内,包容实际齿形迹线的两条与平均齿形迹线完全相同的曲线间的距离,且两条曲线与平均齿形迹线的距离为常数。
一齿面的齿形形状误差ffα等于该齿轮基圆的二条渐开线之间的距离,此二渐开线贴紧齿形检查范围内的实际齿形,并计入渐开线形状的予计误差.
齿形形状误差还包括齿形起伏的深度.
B‘
B
B“
B‘
ffα
B
B“
Lα
ffα齿形形状误差
Lα齿形检查范围
BB实际渐开线的平均线
B’B’,B”B”实际渐开线的平均线的包络平行线
3.2.2、齿形角度误差fHα
齿形斜率误差使指在计值范围内的两端与平均齿形迹线相交的两条设计齿形迹线间的距离。
齿形角度误差fHα为二条名义齿形C’C’和C”C”之间的距离,它们与平均齿形相交于齿形检查范围的始点或终点,即名义齿形被一斜线修正.齿形角度误差fHα常在齿形检查范围Lα内以长度(微米)给出.
齿形角度误差fHα的正负规定如下:
正:
在滚动长度增大的方向上,实际渐开线向外(空气侧)突出.
负:
在滚动长度增大的方向上,实际渐开线向内(齿轮材料侧)缩入.
fHα齿形角度误差
Lα齿形检查范围
BB实际齿形中线
C’C’,C”C”名义齿形,与齿形在检查范围的始点或终点
3.2.3、齿形总误差Fα
齿形总误差是指在计值范围内,包容实际齿形迹线的两条设计齿形迹线间的距离。
一齿面的齿形总误差fα为二名义齿形AA和A”A”间的距离,它们在齿形检查范围内紧贴齿面.
予计的渐开线形状误差,已计入AA和A”A”与直线的误差.
Fα齿形总误差
Lα齿形检查范围
AA,A”A”包络实际齿面的名义齿形
3.2.4、齿形鼓形量Cα
对有特殊坡度形状的齿形,可给出称为深度鼓形量Cα,它可为正值,也可为负值。
下图表示由有鼓形Canom的齿形评估图定出的Fα,fHα和ffα值。
在评估范围算出一回归抛物线,作评估之用,此抛物线与评估范围二边线的交点连成一弦,与此弦平行的回归抛物线切线与弦之间的距离即为鼓形深度Cα,它必须在Y轴方向上。
RootTip
Lα齿形评估范围
LAE包括齿顶部分的齿形评估范围
LAF齿形测量范围(取量值的齿形范围)
P1,P2通过最高点或最低点的名义包络抛物线
(它们决定总误差Fα值)
P1,P3通过最高点或最低点的实际包络抛物线
(它们决定形状误差ffα)
设计齿形(profile):
设计齿廓是指符合设计规定的齿廓。
平均齿廓(profile):
平均齿廓是指设计齿廓迹线的纵坐标减去一条斜直线的纵坐标后得到的一条迹线。
这条斜直线使得在计值范围内,实际齿廓迹线对平均齿廓迹线偏差的平方和最小,因此,平均齿廓迹线的位置和斜率可以用“最小二乘法”求得。
:
设计齿廓:
实际齿廓:
平均齿廓
ⅰ)设计齿廓:
未修形的渐开线
实际齿廓:
在减薄区内具有偏向体内的负偏差
ⅱ)设计齿廓:
修形的渐开线(举例)
实际齿廓:
在减薄区内具有偏向体内的负偏差
ⅲ)设计齿廓:
修形的渐开线(举例)
实际齿廓:
在减薄区内具有偏向体外的正偏差
a)齿廓总偏差b)齿廓形状偏差c)齿廓斜率偏差
3.2.5、齿向形状误差ffβ
齿向形状误差是指在计值范围内,包容实际螺旋线的两条与平均螺旋线迹完全相同的曲线间的距离,且两条曲线与平均螺旋线迹线的距离为常数。
一齿面的齿向形状误差ffβ是与实际齿向线平行的二包络线之间的距离,这二线在齿向评估范围内紧贴实际的齿向(已考虑斜线形状的予计误差)。
齿向形状误差包含齿向起伏的深度。
ffβ齿向形状误差
Lβ评估范围
b齿面宽
BB实际齿面的平均直线
B’B’,B”B”实际齿向平均线的包络平行线(名义齿向)
3.2.6、齿向角度误差fHβ
齿向倾斜偏差是指在计值范围的两端与平均螺旋线迹线相交的设计螺旋线迹线间的距离。
齿向角度误差fHβ为二条名义齿向线之间的距离,它们与实际齿向平均斜线相交于齿向评估范围的始点或终点
它一般在齿向评估范围Lβ内以长度(微米)给出
fHβ齿向角度误差
Lβ评估范围
b齿面宽
BB实际齿向的平均线
C’C’,C”C”名义齿向线,与齿向线在评估范围的始点或终点相交
3.2.7、齿向总误差Fβ
齿向总误差是指在计值范围内,包容实际螺旋线的两条设计螺旋线迹线间的距离
一齿面的齿向总误差Fβ为二名义齿向线间的距离,该二线在齿向评估范围内与齿面包络紧贴.
AA和A”A”离开直线的误差已计入螺旋线的予计误差.
Fβ齿向总误差
Lβ评估范围
b齿面宽
AA,A”A”包络实际齿面的名义齿向线
3.2.8、齿向鼓形Cβ
对有特殊坡度形状的齿向,可给出称为齿向鼓形量Cβ,它可为正值,也可为负值。
下图表示有鼓形Cbnom的齿向评估图定出的Fβ,fHβ和ffβ值。
注意鼓形量Cβ对应于评估范围Lb.将一X轴的平行线放在回归曲线上来得出最高点.用回归抛物线的弦来定fHβ。
回归抛物线用以定ffβ。
齿向角度误差fHβ从评估范围Lb内的测值f’Hβ两头延伸至齿面宽b得出.
b齿面宽
Lβ评估范围
P1,P2最高或最低点,两侧的名义包络抛物线分别通过它们
(决定齿向总误差Fβ值)
P1,P3最高或最低点,两侧的实际包络抛物线分别通过它们
(决定齿向形状误差ffβ值)
设计齿向(lead):
设计齿向是指符合设计规定的齿向
平均齿向(lead):
平均齿向是指设计齿向迹线的纵坐标减去一条斜直线的纵坐标后得到一条迹线。
这条斜直线使得在计值范围内,实际齿向迹线对平均齿向迹线偏差的平方和最小,因此,平均齿向迹线的位置和倾斜可以用“最小二乘法”求得。
平均齿向是用确定齿向形状偏差和倾斜偏差的一条辅助迹线。
:
设计齿向:
实际齿向:
平均齿向
ⅰ)设计齿向:
未修形的齿向
实际齿向:
在减薄区内具有偏向体内的负偏差
ⅱ)设计齿向:
修形的齿向(举例)
实际齿向:
在减薄区内具有偏向体内的负偏差
ⅲ)设计齿向:
修形的齿向(举例)
实际齿向:
在减薄区内具有偏向体外的正偏
a)螺旋线总偏差b)螺旋线形状偏差c)螺旋线斜率偏差
3.2.9、单个齿距偏差(fpt)
在端平面上,在接近齿高中部的一个与齿轮轴线同心的圆上,实际齿距与理论齿距之代数差。
它是评定齿轮几何精度的基本项目。
齿距误差fp是实际单个横向齿距与名义尺寸Pt的差值。
一个有n齿的齿轮有n个右齿面相邻齿距误差,同样有n个左齿面相邻齿距误差.误差fp为各单个测值和全部n个测值的平均值的差.
3.2.10、相邻齿距差fu
相邻齿距差fu为左或右齿面二相邻横向齿距实际尺寸之差。
用相对测量法直接测出每二相邻齿的齿距差.
3.2.11、累积齿距误差Fp
齿轮同侧齿面任意弧段(k=1至k=Z)的最大齿距累积偏差,它由
齿距累积偏差曲线的总幅度值表示。
一齿轮上的最大的齿距总误差(在一段上的累积周节误差)称为累积
齿距误差Fp,它没有正负符号,由最大值和最小值的差得出.
Fp
+40
µm
-40
3.2.12、跳动误差Fr
一齿轮的跳动误差Fr为探针(球形,柱形或楔形)的径向位置差
异,该探针触及一齿面上近V-圆处,齿轮绕自身轴线回转,所有齿面依顺序与探针接触。
在整个圆周上测值的最大差即为Fr.
Fr
+40
µm
-40
跳动误差Fr主要是由齿轮在与其轴垂直的测量平面内的偏心以及左,右齿面的齿距误差所造成.
4.软件内容
GIES主要包括该软件涉及的相关数学模型、测量原理、精度等方面的理论知识,专业知识以及电脑硬件知识,采用底层软件模块与高层应用软件模块相结合的统一结构形式,组成完整的齿轮测量中心软件系统。
软件整体结构的组成包括如下内容:
4.1.人机操作界面模块
人机操作界面模块结合齿轮测量专业知识,完成被测对象的基本参数输入、参数计算、测量设置、数据管理等功能,界面采用全汉化弹出式菜单结构形式,由于是在生产现场使用,要求软件应操作简单、结构合理,并且稳定可靠,功能完善。
图
(1)是包括所有功能键的一个主界面,并且有四控制轴的光栅计数。
1)参数输入
(图2)参数输入
在主界面上选择参数输入,进入图
(2)的界面。
参数输入是测量的基础,要把齿轮的基本参数输入,
基本参数:
齿数Z(Numberofteeth):
齿轮圆柱面上凸出的部分称为齿,它的总数称为齿数
模数Mn(Module)
压力角α(NormalPressureangle):
输入单位为度。
螺旋角β(Helixangle):
螺旋角输入时要分正负,当齿轮为右旋时螺旋角输入为正,当齿轮为左
旋时螺旋角输入为负,并且单位为度。
齿宽B(Facewidth):
将齿轮工件的实际齿宽输进去。
变位系数Xn(Modificationcoefficients):
将齿轮工件的变位系数按正负输进去。
顶圆直径Da(Tipdiameter):
准确的输入顶圆直径使进行标准计算是能准确的算出测量工件全部展
长
*齿轮的基本参数是在参数输入时必须准确输入的几个量。
基本参数输完后一定要进行标准计算,计算出基圆和测量位置,如果有配对齿轮的参数可以把配对齿轮的参数输进去,再进行标准计算时,测量位置会按齿轮和配对齿轮相啮合进行计算,否则按齿轮和标准齿条啮合计算。
2)测量设置
图(3)
(1)测量设置的进入:
①在主界面和参数输入界面中都可以单击功能键进入测量设置界面,
②按键盘上的F9可以在任意界面进入测量设置界面,如图(3),
(2)测量设置的功能:
测量设置中是关于齿轮测量的基本设置
(3)测量设置的具体设置如下:
测量设置界面,如图(3)
①齿形齿向修行评定:
正常评定:
按齿轮的四点固定来进行误差评定而不对根部和顶部进行特殊评定
修行评定:
会根据要求对其根部和顶部进行评定。
修行评定的参数输入如图(4)
图(4)
②测量误差评定方式:
四点固定:
根据齿轮的起测,起评,终评,终测四点进行评定
自动评值:
根据工件实际形式自动推算出评定点。
③齿向误差测量方式:
单向测量
正常测量:
根据齿轮的形式选择测量的方式,当齿轮是上下两端出头时,一般选择正常测量。
正常测量的测头进入位置在齿面的下部。
单向测量:
当齿轮是一般的轴齿轮时,选择单向测量,单向测量时测头进入位置在齿面的上部。
④测头进入方式控制:
自动进入,手动进入。
测头的进入方式控制是对启动测量后测头的进入方式有选择。
自动进入:
当选择自动进入时,启动测量后测头自动到基圆位置,其自动进入齿槽,自动寻找齿面。
手动进入:
当选择手动进入时,启动测量后测头自动停到基圆位置,需要人为的对准齿,按开始测量键继续进行测量,另外,当选择手动进入时,较测头时会停在校准块的中部,按开始测量键后才可继续测量。
⑤测量结果的打印:
自动打印,选择打印。
自动打印:
选择自动打印,测量完报告单直接打印,
选择打印:
测量完可人为选择打印。
⑥齿形齿向结果显示:
同屏显示,分屏显示。
同屏显示:
齿形齿向的测量误差曲线在同一屏幕上显示为同屏显示,同屏显示时,只能显示总误差。
分屏显示:
齿形齿向的测量误差曲线不在同一屏幕上显示,分别在不同屏幕上显示,分屏显示时,测量结果的总误差,形状误差和斜率误差都可以显示在一个屏幕上,
图(5)
⑦结果显示背景选择:
黑色背景,标尺网格。
黑色背景:
测量背景的为黑色,
标尺网格:
测量结果的背景为网格。
⑧评值输出线型选择:
中线,包络线。
中线:
测量误差曲线的输出,以最小二乘法算出误差中线,并显示。
包络线:
显示以起平、终评、测量曲线的最大误差和测量曲线的最小误差为界限,划出的一矩形框。
⑨设计曲线调整基准:
外边界,内边界。
外边界和内边界是设计曲线所特有的调整基准,区别用图示如下:
1、实线为误差测试曲线
2、虚线为常用的K曲线
外边界
1、实线为误差测试曲线
2、虚线为常用的K曲线
内边界
⑩齿形误差评定方法:
展长:
渐开线的展开长度。
展角:
半径:
⑾测量结果保存方式:
选择保存,自动保存。
选择保存:
是当测量完后,测量结果只有当选择结果存盘时才会把测量结果保存。
自动保存:
当每次测量完后都会把结果自动保存,但这样会占用一定的内存,当测量结果保存太多时,程序的运行速度会越来越慢,所以不建议选择自动保存。
3)误差评值
图(6)
(1)误差评值的进入方法:
①在主界面和参数输入界面中都可以单击功能键进入误差评值界面,
②按键盘上的F10可以在任意界面进入误差评值界面,如图(6),
(2)误差评定的功能:
圆柱齿轮误差评值(包括误差分离、形状误差、角度误差、鼓形量、“K”曲线等);
(3)标准评定:
标准评定是按国际、国内的齿轮评定标准对齿轮进行评定,图(6)为选择标准评定时所出对话框,其中有国际标准和国家标准,如DIN3962、ISO、GB、JIS等,用户可以根据自己企业的要求选择用那种标准评定。
(4)自由公差评定:
除了标准评定外,图(7)为自由公差评定的弹出对话框,在这个对话框中,可以输入企业自定的标准。
例如:
企业技术要求齿廓的形状误差为-5到5
则在图(7)齿廓形状误差ffα中输入Min为-5,Max为5
图(7)
(5)鼓形量的评定:
如图(8),用户可以把设计的鼓形量,以及最大和最小的鼓形量输进去,误差的评定就把其鼓形评定出来。
图(8)
(6)设计曲线评定:
设计曲线评定是随着齿轮加工质量的要求越来越高而被更多的采用,如图(9),是可以设计曲线的对话框,所设计的曲线可以用16个点来描述。
①设计曲线的输入原则:
X代表的是展长,Y1,Y2分别代表误差的比例大小,Y1要大于Y2。
②设计曲线的输入方法:
图(9)
(7)精度等级的选择:
选择误差评定时要选择精度等级,否则程序默认精度等级为5级,如图(10)
图(10)
4)参数入库
所有的参数输入完,设置完后要进行保存,选择参数入库对其进行保存,如图(11),参数名以参数输入时齿轮文件名保存,不需再另行定义。
图(11)
5)参数调盘
参数调盘是将保存过的齿轮参数调出,以便直接测量。
齿轮参数是以图(12)的方式保存的,调用参数时可将参数名的第一字母或数字输入,参数会自动跳到离第一字母或数字最近的地方,字母区分大小写。
图(12)
4.2、动作控制模块
我公司齿轮测量中心采用带32位CPU的智能数控控制单元,完成测量任务各个坐标轴的测量动作控制,主软件系统和数控单元之间的数据通讯、插补精确轨迹控制、闭环数据反馈等均应在该模块以低级控制语言编写和联接。
图(13)是典型单轴驱动单元示意图。
图(13)单轴控制原理图
4.3.数据采集模块
齿轮测量中心包括四轴精光栅传感编码器和1―2路精密测微测头信号,分辨率达到0.0001mm,仪器测量误差精度达到0.001mm,这就要求测量中有大量长数据进行动态实时采集,由软件控制相应数据同时锁存,分时读取,我们采用结构体的形式定义各路数据,和硬件配合快速采集并向上位机进行传输;
4.4.测量控制模块
测量控制模块主要包括软件控制测量过程,系统复位、测头校正、系统自检、操作提示,过程显示等,全自动测量循环等,是软件结构的主体部分;
5.仪器的操作过程流程图
6、仪器
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 齿轮 齿形 测量 说明书
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)