CNC齿轮测量中心几何误差补偿技术的研究

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1、摘要本文是以如何提高大型数控齿轮测量中心测量精度为目的而展开研究的。在国内外现有研究成果的基础上，针对该领域中存在的问题，以多体系统运动学理论为基础，针对大型衡轮测量中心存几何运动误差分析、误差建模、齿轮几何形状误差测量方法、测头球半径偏置处理和软件误差补偿技术等几个方面井展研究工作，并通过一系列的计算机仿真对本文理论方法进行了验证。f11本文首先以多体系统运动学为基本理论基础，根据实际多体系统的运动情况，在多体系统内引入运动参考坐标系以及丰}

2、应的误差矩阵和误差变换矩阵，建立了多体系统几何误差描述方法，并以该描述方法为基础，在有误差条件下，推导出多体系统的位置方程、姿态

3、方程、位移方程、定位误差方程、位移误差方程的一般表达式，为其后展开的数控齿轮测量中心几何运动误差建模工作奠定了理论基础。(2)数控齿轮测量中心的几何运动误差建模是数控齿轮测量中心运动设计、精度分析和误差补偿的关键环节之一，本文将多体系统运动误差分析方法系统地应用于数控齿轮测量中心的运动误差的分析与研究中去，以3920型齿轮测量中心为例，对它的几何结构进行了描述，详细分析了它的27项几何误差参数产生原因，建立了数摔齿轮测量中心运动模型，并推导出它的精密测量方程式和理想测量方程式。(3)齿轮测量中心的测头球半径偏置处理，是各种接触式测量中心的颂关键技术，对于齿轮测量中心这种专

4、用机床还没有现成的方法可以直接使用。本文针对参数已知的齿轮，提出了测头球半径偏置处理方法并推导出相应的偏置方程式；对于参数未知齿轮，提出了通过微小平面法和曲面拟合法来计算齿面测量点的法矢量，从而列它进行测头球半径偏置处理的方法。(4)根据数控齿轮测量中心的结构和特点(测点效率高，测量点数据采集量大，测量过程灵活．有一定的数据处理能力)，提出了使用齿轮测量中心测量齿轮各项误差的方法，为齿轮测量仿真及测量结果的比较分析提供了相应的算法。(5)在理想和实际条件下，数控齿轮测量中心测头球心坐标值、i个坐标辅光栅与工作转台圆光栅的示值及齿轮齿而测景点坐标值之间的映射关系．是齿轮测量

5、中心软件误差补偿的关键。本文根据齿轮精密测量公式与测头球半径偏置公式，进一步推导出了，在理想和实际条件下，齿轮测量中心的溺头球心坐标值与光栅示值，光搬示值与齿轮齿砸测量点坐标值，测头球心坐标值与齿轮齿压测量点坐标值之间的关系式，为接下来的软件误差补偿和仿真奠定丫理论基础。(6)为了对本文建模方法进行验证，同时对齿轮铡量中心的运动误差情况作搽刻的分析，本文开展了墟轮测量中心测=鏊结果的仿真研究工作。以3920型数控齿轮测量中心为仿冀对象，以M^TLAB计算语亩为工县，编写了误差补差程序和测量结果仿真程序，分别对标准壹齿圆柱齿轮和标准斜齿圆柱齿轮的测量结果避行了仿真分析。实现

6、了对标准齿轮空间齿匠网格、误差补偿兹后的测量结果齿呵空间网格、标准齿轮端面齿形曲线、误羞补偿前后的测量结果端面齿形曲线的仿真，同时列误差补偿前后标准齿轮测量结果的测量误差进行了比较分析，结果表明；本文建模方法正确，误差补偿方法效果明器。关键词：齿轮测量中心；多体系统；测头球半径偏置；误差补偿lIABSTRACTThefocusofttlisp叩erishowtoenhance廿lerneasuringaccuracyofCNCgearmeasuringmachine．Someresearchhasbeendoneontllemainaspectsoferrorcompen

7、satIonwhich_mcludeerroranalysisofMBS，山emodeIingofge0瑚尉ricerforofCNCgearmeasuTemachine，出emeasurememsofgeargeomemcerroLradiusoffbtofins咖rncmheadande∽rcompens撕onbyso俳Ⅵ船inmispaper卸dtheworkh器alsobeenveri丘edmrou曲aseries“simuIati叫tests．(1)AccordiⅡgtothemovementsit岫tionsofMBS，errorVectorsanderror

8、matrixeswllichrclatctotheHnematicreferencecoordiIlatcsystemareusedandmegeometricmemodfor如∞曲堍世喀ki∞maticerrorsofMBsisbuinbascd叽thebasictheoryofMBsThr叭Jghmisgeome砸cmethod，menormale坤ressionsoftllepositionequation，theges嘛cquation，tkmoVementequati。n，thcposn}onerrorequa“日n