CN102829744A - 圆弧端齿的测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种圆弧端齿的测量方法，包括以下步骤：步骤S10：通过三坐标仪对圆弧端齿的圆周进行三维扫描，得到相应的三维数据；步骤S20：将三维数据转化为二维数据，得到圆弧端齿齿形的各项参数。本发明的圆弧端齿的测量方法是通过三坐标仪对圆弧端齿进行测量，并将检测的三维数据转化为二维数据，该方法比较简单、且测量的误差较小、测量数据稳定、重复性好；且用图形软件处理数据方便直观，适用于各种圆弧端齿量规的校准和圆弧端齿的测绘。

Description

圆弧端齿的测量方法
技术领域
本发明涉及测量技术领域，特别地，涉及一种圆弧端齿的测量方法。
背景技术
圆弧端齿现有的测量方法比较原始，特别是测量圆弧端齿的齿顶高时，只能将圆弧端齿放在显微镜上用影像法进行测量，直接使用目镜分化板上的米字线与端齿牙型轮廓影像重合来确定尺寸。然而在显微镜上用影像法测量圆弧端齿有很多缺点和局限性：
1）被测端齿是一圆弧面，不是平面，用影像法测量会因为聚焦距离变化而产生误差；
2）被测端齿有倒圆或倒角，对端面成像的清晰度造成影响，引起检测误差；
3）由于显微镜的量程有限，被测端齿大小范围受限制；
4）测量方法没有规范，测量结果受人为因素影响极大，测量效率低，重复性差。
发明内容
本发明目的在于提供一种圆弧端齿的测量方法，以解决目前不能精确测量圆弧端齿的技术问题。
为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种圆弧端齿的测量方法，包括以下步骤：步骤S10：通过三坐标仪对圆弧端齿的圆周进行三维扫描，得到相应的三维数据；步骤S20：将三维数据转化为二维数据，得到圆弧端齿齿形的各项参数。
进一步地，三维数据包括圆弧端齿的外周圆极半径r、啮合角度α以及端齿齿高h。
进一步地，步骤S20中，由公式L弧长=rαπ/180计算得到圆弧端齿的各段的弧长L弧长，使得三维数据转化为二维数据。
进一步地，三坐标测量仪包括测头，步骤S10前还包括：步骤S1，根据圆弧端齿的直径大小选择与圆弧端齿的直径大小相适应的测头。
进一步地，步骤S1之后还包括步骤S2，将圆弧端齿置放在三坐标测量仪上，以确定其极坐标系。
进一步地，测量圆弧端齿齿型面的测头直径为0.5mm。
进一步地，通过图形软件读出数据并进行测头补偿后，由绘图软件画出圆弧端齿的三维图形。
进一步地，测头补偿为将圆弧端齿的端齿齿高h减去测头的半径重新得到圆弧端齿的端齿齿高h。
本发明具有以下有益效果：本发明的圆弧端齿的测量方法通过三坐标仪对圆弧端齿进行测量，并将检测的三维数据转化为二维数据，该方法比较简单、且测量的误差较小、测量数据稳定、重复性好；且用图形软件处理数据方便直观，适用于各种圆弧端齿量规的校准和圆弧端齿的测绘。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例的圆弧端齿的测量方法的流程示意图；以及
图2是本发明优选实施例的使用的三坐标测量仪的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
参见图1，本发明的优选实施例提供了一种圆弧端齿的测量方法，用于对零部件上的圆弧端齿进行测量。其测量步骤为：步骤S10：通过三坐标仪对圆弧端齿的圆周进行三维扫描，得到相应的三维数据；步骤S20：将所得到的三维数据进行数据处理得到二维数据，得到圆弧端齿齿形的各项参数。
图2示出本发明圆弧端齿测量方法中使用的三坐标测量仪。三坐标测量仪包括底座10、安装在底座10上的测量工作台20、在测量工作台20两侧的两根XYZ轴支撑梁30、在测量工作台上端的测头40以及测量***50。三坐标测量仪的XYZ坐标***中，XY方向是基座平台的表面上正交的两个方向，Z方向是与XY方向正交的方向。
请再次参见图1，在对圆弧端齿进行测量之前，第一步S1：选用与圆弧端齿的大小相适应的测头40。一般地，在测量圆弧端齿的过程中需要使用两个测头40。测量圆弧端齿的外周缘时，根据圆弧端齿的大小，选择直径适中、刚性好的测头40；而测量圆弧端齿齿型面时，选用直径较小的测头40。测量圆弧端齿齿型面的测头40直径越小，测头40与被测曲面接触形成的接触点的面积越小，触测误差就越小；且测量圆弧端齿型面参数是通过扫描测量端齿最大直径处的型面数据得到的，测量时选用测头40直径越小，扫描数据越接近端齿最大直径处，测量的误差就越小。一般地，测量圆弧端齿齿型面的测头40直径为0.5mm。
第二步S2：将圆弧端齿置放在三坐标测量仪的测量工作台20上，根据圆弧端齿的测量基准确定极坐标系。
具体地，首先将圆弧端齿置放在三坐标测量仪的测量工作台上，并调整好测头40，选用直径适中且刚性好的测头40。然后确定圆弧端齿的面基准以及定心基准，再在三坐标测量仪测量***50中建立极坐标系，以方便后述数据的统计及处理。确定圆弧端齿的面基准及定心基准后，只需要在测量***50中输入面基准和定心基准的基本要素后，测量***50即可完成极坐标系的建立。
第三步S10：通过三坐标测量仪对圆弧端齿进行三维扫描，得到相应的三维数据；
具体地，首先更换测头40，一般地，将测头40更换成直径为0.5mm的测头40。三坐标测量仪的测量***50中有QIUNDOS扫描命令，起动QIUNDOS扫描命令的ME2DE，用更换后的测头40在圆弧端齿的最大直径处进行采集一个扫描起始点，需要说明的是，在采集扫描起始点之前和之后都要给路径点CLP点，使三坐标测量仪在测量前后自动停顿提示一下，防止在三坐标测量仪移动过程中发生碰撞。
接着运用QIUNDOS扫描命令ME2DE沿端齿最大直径处进行周向圆柱扫描。周向圆柱扫描方法为设置扫描起始点时改封闭扫描，设置扫描参数SDA时将扫描类型改为圆柱扫描，代码为“CYL”，并输入圆周直径，在确保参数无误的情况下，执行程序，三坐标测量仪将自动开始扫面测量。
三坐标测量仪扫描结束后，运用检测数据输出命令OUTPUT，将圆弧端齿扫描得到的实测三维型面数据，一般地，所得到的数据格式为TXT格式。数据输出后并以相应的文件名保存，就可以得出圆弧端齿相应的三维数据TXT格式的文件。三维数据包括圆弧端齿的外周圆极半径r和啮合角度α以及端齿齿高h。
第四步S20：将三维数据转化为二维数据，得到圆弧端齿齿形的各项参数。
扫描得到的三维数据的圆弧端齿的外周圆极半径r、啮合角度α、端齿齿高h转化为弧长坐标值L弧长及端齿齿高h的二维数据。优选地，通过excel软件将上述的三维数据批量转换为二维数据。具体地，将扫描得到的三维数据按圆弧端齿的外周圆极半径r、啮合角度α、端齿齿高h分三栏导入到excel软件中，利用计算公式L弧长=rαπ/180，将上述的三维数据转化为弧长坐标值L弧长及端齿齿高h的二维数据，并保存在excel表格中相应的位置。将上述的excel表格导成文本档，并按弧长坐标值L弧长、端齿齿高h、0三栏进行保存。
将上述的文本档通过图形软件读出并进行测头40补偿，优选地，图形软件可为MASTERCAM软件。测头40补偿即将圆弧端齿的端齿齿高h减去测头40的半径重新得到新的圆弧端齿的端齿齿高h，最后根据弧长坐标值L弧长及新的圆弧端齿的端齿齿高h，由绘图软件画出圆弧端齿的二维图形。优选地，绘图软件可选用CAD软件。从而从二维图形中分析其图形数据，得到该圆弧端齿齿形参数，如齿顶高、端齿齿底面到基面的距离等。基面为齿宽和槽宽相等时相等时的截面。
本发明的圆弧端齿的测量方法通过三坐标仪对圆弧端齿进行测量，并将检测的三维数据转化为二维数据，该方法比较简单、且测量的误差较小、测量数据稳定、重复性好；且用图形软件处理数据方便直观，适用于各种圆弧端齿量规的校准和圆弧端齿的测绘。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种圆弧端齿的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S10：通过三坐标仪对所述圆弧端齿的圆周进行三维扫描，得到相应的三维数据；
步骤S20：将所述三维数据转化为二维数据，得到所述圆弧端齿齿形的各项参数。
2.根据权利要求1所述的圆弧端齿的测量方法，其特征在于，所述三维数据包括圆弧端齿的外周圆极半径r、啮合角度α以及端齿齿高h。
3.根据权利要求2所述的圆弧端齿的测量方法，其特征在于，所述步骤S20中，由公式L弧 长=rαπ/180计算得到所述圆弧端齿的各段的弧长L弧长，使得所述三维数据转化为二维数据。
4.根据权利要求1所述的圆弧端齿的测量方法，其特征在于，所述三坐标测量仪包括测头（40），所述步骤S10前还包括：步骤S1，根据所述圆弧端齿的直径大小选择与所述圆弧端齿的直径大小相适应的所述测头（40）。
5.根据权利要求4所述的圆弧端齿的测量方法，其特征在于，所述步骤S1之后还包括步骤S2，将所述圆弧端齿置放在所述三坐标测量仪上，以确定其极坐标系。
6.根据权利要求5所述的圆弧端齿的测量方法，其特征在于，测量所述圆弧端齿齿型面的所述测头（40）直径为0.5mm。
7.根据权利要求6所述的圆弧端齿的测量方法，其特征在于，通过图形软件读出数据并进行所述测头（40）补偿后，由绘图软件画出所述圆弧端齿的三维图形。
8.根据权利要求7所述的圆弧端齿的测量方法，其特征在于，所述测头（40）补偿为将所述圆弧端齿的端齿齿高h减去所述测头（40）的半径重新得到所述圆弧端齿的端齿齿高h。
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