双滚轮-导轨式渐开线测量仪的空间几何误差补偿方法

凌四营; 孔玉梅; 赵昌明; 凌明; 王立鼎

doi:10.37188/OPE.20223006.0689

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双滚轮-导轨式渐开线测量仪的空间几何误差补偿方法

微纳技术与精密机械 | 更新时间：2022-04-26

- 双滚轮-导轨式渐开线测量仪的空间几何误差补偿方法
- A compensation method for spatial geometric error of double roller-rail involute measuring instrument
- 光学精密工程 2022年30卷第6期页码：689-701
- 作者机构：
  
  1.大连理工大学精密特种加工教育部重点实验室，辽宁大连 116024
  2.大连理工大学微纳米技术及系统辽宁省重点实验室，辽宁大连 116024
- 作者简介：
  
  [ "凌四营（1978-），男，山东日照人，副教授，硕士生导师，2002年于山东交通学院获得学士学位，2007年于山东理工大学获得硕士学位，2013年于大连理工大学获得博士学位，主要从事精密机械设计，超精密磨齿工艺与测试技术等方面的研究。E-mail： luckling168 @163.com" ]
  [ "孔玉梅（1997-），女，重庆人，硕士研究生，2019年于青海大学获得学士学位，主要从事齿轮渐开线样板的高精度测量技术与仪器精度提升等方面的研究。E-mail：2218916391@qq.com" ]
- 基金信息：
  
  国家重点研发计划资助项目(2018YFB2001400);国家自然科学基金项目(520750670);工信部产业技术基础公共服务平台项目(2020-0095-3-1)
- DOI：10.37188/OPE.20223006.0689
  中图分类号： TG86
- 收稿日期：2021-08-06，
  
  修回日期：2021-09-11，
  
  纸质出版日期：2022-03-25
- 稿件说明：
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凌四营,孔玉梅,赵昌明等.双滚轮-导轨式渐开线测量仪的空间几何误差补偿方法[J].光学精密工程,2022,30(06):689-701.

LING Siying,KONG Yumei,ZHAO Changming,et al.A compensation method for spatial geometric error of double roller-rail involute measuring instrument[J].Optics and Precision Engineering,2022,30(06):689-701.
凌四营,孔玉梅,赵昌明等.双滚轮-导轨式渐开线测量仪的空间几何误差补偿方法[J].光学精密工程,2022,30(06):689-701. DOI： 10.37188/OPE.20223006.0689.

LING Siying,KONG Yumei,ZHAO Changming,et al.A compensation method for spatial geometric error of double roller-rail involute measuring instrument[J].Optics and Precision Engineering,2022,30(06):689-701. DOI： 10.37188/OPE.20223006.0689.

摘要

为解决1级齿轮渐开线样板的精密测量难题，提出了一种基于双滚轮-导轨式渐开线测量仪的空间几何误差补偿新方法。首先，建立了空间几何误差与渐开线齿廓偏差之间映射关系的数学模型；然后，基于该模型对齿轮渐开线样板、基圆盘与芯轴的综合安装误差和基圆盘的圆度误差进行了具体分析；最后，通过改变渐开线展开长度对应的基圆盘使用圆弧段、综合安装偏心量及相位等参数，实测了齿轮渐开线样板的齿廓偏差，并得出以下结论：基圆盘的圆度误差引起的齿廓偏差实测值与理论值之差不大于0.04 μm；以偏心量

为3.46 μm为例，纯滚动组件按照最大齿廓倾斜偏差相位（

=70°）装配时，齿廓倾斜偏差

Hα

的实测值与理论值相差

0.16 μm，相对误差约为4%；按照最大齿廓形状偏差相位（

=160°）装配时，齿廓形状偏差

fα

的实测值与理论值相差0.01 μm，相对误差约为2%。实验结果证明了空间几何误差补偿方法的有效性，该补偿方法为实现1级齿轮渐开线样板的制造提供了测量手段。

Abstract

To solve the difficult problem of precision measurements of class-1 gear involute artefacts， this paper proposes a new method of spatial geometric error compensation of a double roller-rail involute measuring instrument. First， a mathematical model of the mapping relationship between the spatial geometric error and involute tooth profile deviation is established. Subsequently， the comprehensive installation error of the gear involute artefact， the base discs， and the mandrel， and the roundness error of the base discs are analyzed based on the established model. Finally， the tooth profile deviations of the gear involute artefact are measured by changing parameters such as the arc segment of base discs corresponding to the roll path length of involute， the comprehensive installation eccentricity， and phase. The following conclusions are drawn. The difference between the measured and theoretical values of the tooth profile deviation caused by the roundness error of the base discs is no more than 0.04 μm. Considering the eccentricity

of 3.46 μm as an example， when the pure rolling component is assembled according to the maximum profile slope deviation phase （

=70°）， the measured value of the profile slope deviation differs from the theoretical value by

0.16 μm， and the relative error is about 4 %. When assembled according to the maximum profile form deviation phase （

=160°）， the difference between the measured and theoretical values of the profile form deviation is 0.01 μm， and the relative error is about 2%. The experimental results demonstrate the effectiveness of the spatial geometric error compensation method， which provides measurement means for realizing the high-precision manufacturing of class-1 gear involute artefact.

关键词

Keywords

references

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