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硕士学位论文 数控磨齿机齿轮在线测量技术研究，共81页。
摘要
在数控机床上进行在线测量是高档数控机床的一个发展趋势。釆用在线测量不需要把工件卸下来重新装夹就直接在机床上完成对所需参数的测量,这样就避免了工件因检测而反复装夹、安装基准变化等因素对检测精度的影响,有利于提高生产效率和保证测量精度。本文围绕数控磨齿机在线测量系统进行研究,以实现在数控磨齿机上对齿轮齿形误差、齿向误差、齿距误差进行准确快速的在线测量。
首先,为了在线测量齿轮加工的规定误差,对数控磨齿机在线测量原理进行分析并结合数控机床的结构特点建立数控磨齿机在线测量模型,分析基于坐标测量法的齿形误差、齿向误差、齿距误差的在线测量、计算、评价方法。
其次,根据数控磨齿机在线测量准确、快速的测量要求,采用基于被测对象曲率特征自动跟踪测量方法。分析齿轮齿形误差、齿向误差、齿距误差在线测量时测量探头的定位以及对这些误差在线测量路径进行规划。深入地分析数控磨齿机在线测量系统的关键部件即接触触发式高精度三维测量探头的工作原理、半径补偿原理和方法、标定方法。
根据测量探头的测量原理和特点提出变速率测量的在线测量思想,以提高测量效率。在此基础上,分析数控磨齿机在线测量系统所包含的各个模块及其功能,西门子SINUMERIK 840D数控系统对在线测量系统的硬件和软件支持,关键的测量指令。基于集成在线测量的数控机床齿轮闭环加工制造思想,分析集成在线测量模块的SINUMERIK840D软件体系、数据结构,在线测量模块的总体结构设计以及 发方法并对SINUMERIK 840D数控系统进行二次开发,开发相应的在线测量模块。
最后,分析不同采样点数对测量精度的影响以及不同测量速率对测量效率影响,对数控磨齿机在线测量原理和数据处理方法的正确性进行验证,并在数控磨齿机的SINUMERIK 840D数控系统上对不同釆样点数和测量速率的在线测量方式进行实验,得到针对具体参数齿轮的参考测量速率。
关键词:在线测量,数控磨齿机,自适应测量,路径规划,测量模块 发

目 录
摘 要 I
Abstract Ill
1.1课题的背景和意义 1
1.2数控磨齿机在线测量国内外研究现状 2
1.2.1齿轮测量技术的发展 2
1.2.2在线测量技术的研究现状 4
1.3本课题研究的主要内容 5
2数控磨齿机在线测量模型及齿轮各项误差的测量和评价方法........6
2.1齿轮误差项目选择原则及测量方法 6
2.1.1齿轮测量误差项目的选择 6
2.1.2齿轮误差的来源 7
2.1.3齿轮单项误差的测量方法 9
2.2数控磨齿机在线测量模型的建立 10
2.2.1数控磨齿机在线测量模型 10
2.2.2在线测量坐标系的建立与统一 11
2.3齿轮误差的测量与计算方法 14
2.3.1齿形误差的测量和求解 14
2.3.2齿向误差的测量和求解 18
2.3.2齿距误差的测量和求解 21
2.4齿轮各项误差的评价 22
2.5本章小结 24
3基于曲率特征自适应的数控磨齿机在线测量方法研究 25
3.1基于被测对象特征的在线测量采样方法 25
3.1.1几何特征自适应测量原理 25
3.1.2基于曲率特征的圆弧插值自动跟踪测量法 27
3.2在线测量的测量探头定位与路径规划 29
3.2.1齿轮误差项在线测量探头的定位 29
3.2.2数控磨齿机在线测量各误差项的路径规划 31
3.3接触式探头工作原理、半径补偿及标定 36
3.3.1接触式探头工作原理 36
3.3.2接触式探头半径补偿 38
3.3.2接触式探头标定 40
3.4不同测量速率对测量效率及不同釆样点数对测量结果精度的影响........43
3.5本章小结 44
4数控磨齿机在线测量系统与测量软件开发 45
4.1数控机床在线测量系统 45
4.2西门子SINUMERIK 840D数控系统对在线测量的支持46
4.2.1西门子SINUMERIK 840D数控系统对测量探头的硬件支持 46
4.2.2西门子SINUMERIK 840D数控系统对在线测量的软件支持 48
4.3数控磨床增加在线测量模块构成闭环齿轮加工系统的思路 51
4.4数控磨齿机在线测量软件的 发 53
4.4.1软件的总体构架及编程思想 53
4.4.2在线测量模块需求分析 54
4.6本章小结 59
5数控磨齿机在线测量实验 60
5.1在线测量原理验证实验 60
5.2数控机床在线测量实验 64
5.3本章小结 68
6结论与展望 69