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大型齿轮是大型风力发电机组、冶金设备、锻压设备以及船舶传动装置的关键零部件,而大型数控插齿机是其重要的工作母机。在国家科技重大专项“高档数控机床与基础制造装备”的支持下,天津第一机床总厂、天津大学和重庆理工大学联合开展大型高效精密插齿加工方法的研究,并研制开发YKW51250数控插齿机,以期解决大型高精密齿轮加工和测量方法等难题。大型齿轮具有体积大、重量大、装卸不方便等特点,不便于在计量室采用测量仪进行测量。国内外大型磨齿机和滚齿机均采用在线(在机)测量的方式解决大型齿轮的测量问题,并配备专用在线测量软件系统,而对插齿机的在线测量技术研究较少。因此研究大型数控插齿机的在线测量方法及其实现技术对解决大型齿轮的测量问题、改善大型齿轮的加工精度具有重要的学术意义和应用价值。 本文分析了YKW51250数控插齿机的机床结构及运动。针对插齿机缺少切向运动的特点,提出了一种专用的机床测头标定方法,研究了测头运动控制、测量路径规划、测量信息的采集、误差处理方法及误差拓普图形的输出,并利用西门子人机界面开发工具HMI Programming Package开发了一套在线测量软件,软件分为数据交换、测头标定、误差测量和结果分析与评价等几个模块。所开发的软件具有操作简便,便于掌握,易集成,易维护的优点。 将所开发的在线测量软件进行了模拟验证。验证表明了软件系统能根据待测齿轮的基本参数计算测量路径及测量流程,控制数控插齿机实现齿轮齿距、齿廓和螺旋线的自动测量,并按照国标评定测量结果和齿轮精度等级,形成测量报告。 本文的研究工作是 YKW51250数控插齿机课题的重要组成部分,利用本文开发的在线测量软件系统,可以很好的完成大型齿轮在YKW51250数控插齿机上的自动测量及分析,达到控制大型齿轮加工精度的目的。