螺旋线测量点选择技巧

为了便于测量，根据螺旋线102点的坐标，在其中选取12个点：过环面蜗杆轴的水平面附近蜗杆x正侧3个点（第18点、第47点和第77点），正侧附近的K点（第74点），负侧4个点（第4点、第33点、第62点和第92点），以及过环面蜗杆轴的垂直面附近蜗杆上端4个点（第11点、第40点、第69点和第98点），这样，除了蜗杆下端没有点外，其余点基本均匀分布整个螺旋线上。

根据测头半径为1mm，计算这12个点对应的测头中心坐标，并根据12个测头中心坐标（x，y），选定使该坐标（x，y）处于正中间的相应xOy值坐标平面上7×7的网格面片（见附录D附表6～附表17）。

测量设备采用中国航空精密机械研究所生产的PEARL754M三坐标测量机，精度为（3.5+L/300）μm，测头直径2mm。

选用偏摆仪的支架支撑蜗杆心轴，因为受三坐标尺寸的限制，所以偏摆仪的轴线只能大概沿x轴放置，并通过螺钉将偏摆仪拧紧在工作台上。支架两端顶尖顶住蜗杆心轴，蜗杆套在心轴上，心轴一端是带螺纹的轴肩，可以用螺母将蜗杆固定在心轴上，另一端是无螺纹的轴肩。因为蜗杆两端轴肩跳动较大，所以不能用两轴肩作为蜗杆轴线，选择用无螺纹的轴肩测量作为蜗杆的轴线。偏摆仪有两个平行的水平导轨，通过测量发现导轨在宽度方向上不与工作台平行，但在长度方向上与工作台平行，可以认为通过两顶尖顶住蜗杆心轴时，蜗杆轴线与导轨长度方向一致，所以不用导轨平面作工件坐标轴，但蜗杆轴线一定与工作台平行，将蜗杆轴线调整到与三坐标测量机的x轴一致。在三坐标测量机上测量蜗杆的照片如图10-11所示。

选择蜗杆轴线和工作台法矢量分别作为工件坐标系1的两个坐标轴x和z，过蜗杆轴线与工作台平行的平面内确定蜗杆齿顶环面圆中心，将此中心的x方向的坐标取为工件坐标系的原点。

1）测量工作台的“平面”和蜗杆心轴无螺纹一端的“圆柱”，建立工件坐标系1：第一轴为心轴无螺纹一端的圆柱，与“+x”接近；第二轴为工作台平面，与“+z”接近，固定x轴；原点在心轴无螺纹一端的圆柱上，选择偏移轴y和z，偏移量皆为零。

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图10-11 在三坐标测量机上测量环面蜗杆的照片

2）选择测头中心坐标z=0，使球头中心在蜗杆轴线水平面内变化。选择投影面xy、参考坐标系1，测量蜗杆左侧（即靠近机床坐标系0的y轴0点）齿顶圆弧上的4个点（分别在不同的齿上），得“圆”的圆心坐标，建立工件坐标系2：第一轴为心轴无螺纹一端的圆柱，与“+x”接近；第二轴为工作台平面，与“+z”接近，固定x轴；原点选在心轴无螺纹一端的圆柱上，选择偏移轴x，偏移量为“圆”的圆心x坐标。

3）为了使工件坐标系与理论坐标系一致，将坐标系2分别围绕相关轴线做两次回转得到与理论坐标系一致的工件坐标系：将坐标系2围绕x轴“理论旋转”-90°得到坐标系3，此时只有y轴与理论坐标系一致；将坐标系3围绕y轴“理论旋转”90°得到坐标系4，它与理论坐标系一致。

4）环面蜗杆测量位置的确定：按环面蜗杆螺旋线上点K对应测头中心的坐标放置球头，关闭测头半径补偿，将环面蜗杆绕其轴线转动，使蜗杆齿面刚好碰到测头，此位置作为蜗杆测量位置。

5）保持测头半径补偿关闭状态，逐步测量12个面片，每个面片需要测49个点。测得的数据见附录D附表6～附表17。