一种测量轴承三瓣波外滚道波形尺寸的方法

摘要

一种测量轴承三瓣波外滚道波形尺寸的方法，它涉及几何量测量、尺寸测量技术领域。本发明解决了现有的三瓣波外滚道在加工过程中存在无法对三瓣波外滚道轴承波形尺寸进行测量的问题。本发明的测量方法包括以下步骤，步骤一、选用reference600高精度三坐标进行测量；步骤二、采用参考探针，选择竖直探针、盘形探针作为非参考探针进行测量；步骤三、选用磁力吸盘装夹工件；步骤四、校验测量探针；步骤五、粗建坐标系；步骤六、第一次精建坐标系；步骤七、第二次精建坐标系；步骤八、使用盘形探针扫描测量；步骤九、将实际波形数据转换到极坐标系下用于输出360个点数据；步骤十、找到波形最高点及最低点。本发明用于轴承三瓣波外滚道波形尺寸的测量。

权利要求

1.一种测量轴承三瓣波外滚道波形尺寸的方法，其特征在于：所述测量方法是通过以下步骤实现的，步骤一、三坐标测量仪的选择：

选用reference600高精度三坐标测量仪进行测量，根据三瓣波外滚道的测量要求，通过编程实现三瓣波外滚道轴承波形尺寸的测量；

步骤二、测量探针的选择：

采用参考探针、非参考探针进行测量，非参考探针包括竖直探针和盘形探针，其中竖直探针用于测量三瓣波外圈基准：端面、外径、端面窄凸台测量，盘形探针用于测量三瓣波外滚道；

步骤三、工件的装夹：

选用磁力吸盘对工件进行装夹，把工件下端面吸附在磁力吸盘上；

步骤四、测量探针的校验：

校验探针，PRB1、PRB2、PRB3分别为参考探针、竖直探针、盘形探针；

步骤五、粗建坐标系：

用竖直探针PRB2分别测量基准平面、基准圆、凸缘左右各一点构造中点即基准点，手动建立工件坐标系CSY1；

步骤六、第一次精建坐标系：

用竖直探针PRB2分别自动测量基准平面、基准圆、凸缘左右各一点构造中点即基准点，自动建立工件坐标系CSY2；

步骤七、第二次精建坐标系：

为了对凸缘中心更准确的定位，确保三瓣波起始点的位置，用竖直探针PRB2再次分别自动测量凸缘左右各一点构造中点即基准点，结合步骤六中自动测量的基准平面和基准圆再次精建工件坐标系，得到再次精建工件坐标系CSY3；

步骤八、使用盘形探针扫描测量：

调用盘形探针PRB3，根据加工要求在工件坐标系CSY3下生成三瓣波外滚道曲线，然后进行扫描，设置测量完成后，盘形探针移动到工件中心；

步骤九、对扫描后的曲线进行滤波，增加轮廓度评价，将测量数据分成三瓣，将数据排列好，将数据转换到极坐标系下，生成实际波形数据，收集实际波形数据，转换到极坐标系下用于输出360个点数据；

步骤十、用实际波形计算高点和低点，找到波形最高点及最低点，增加绘图报告，增加波形评价，保存绘图报告，保存程序文件。

2.根据权利要求1所述的一种测量轴承三瓣波外滚道波形尺寸的方法，其特征在于：步骤二和步骤四中的参考探针均为φ5mm探针。

3.根据权利要求1所述的一种测量轴承三瓣波外滚道波形尺寸的方法，其特征在于：步骤二、步骤四、步骤五、步骤六和步骤七中的竖直探针均为φ2mm竖直探针。

4.根据权利要求1所述的一种测量轴承三瓣波外滚道波形尺寸的方法，其特征在于：步骤二、步骤四和步骤八中的盘形探针均为φ16mm盘形探针。

说明书

一种测量轴承三瓣波外滚道波形尺寸的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及几何量测量、尺寸测量技术领域,具体涉及一种测量轴承三瓣波外滚道波形尺寸的方法。

背景技术

[0002] 三瓣波形的几何形状是指滚道轮廓线偏移基圆的位移量，滚道基圆是指三瓣波滚道的波形的3个高点构成的圆和3个低点构成的圆的中间圆。波形轮廓分为三个预载区按120°均匀分布，0°、120°、240°三个点为三瓣波沿基圆向外突出的最高点；60°、180°、300°三个点为三瓣波沿基圆向内凹进的最低点，三瓣波滚道轮廓如图1所示，其中，H为三瓣波3个高点外接圆，J为三瓣波3个低点内接圆，I为三瓣波基圆(3个高点和3个低点中间圆)，K为三瓣波轮廓。

[0003] 由于采用预变形方法加工三瓣波外滚道，外滚道轮廓的三个低点、三个高点加工过程中往往不在同一半径上，此时三瓣波滚道轮廓最低点半径和高点半径所构成的内接圆和外接圆的圆度不为0。通常三瓣波低点直径差要求控制在0.003mm以内。

[0004] 传统意义上的三瓣波外滚道轴承波形尺寸的测量是用圆柱度仪测量三瓣波的波形高低点的相互差，而三瓣波的高、低点的具体值及角向位置无法确定。

[0005] 目前还没有一种有效的检测技术对其进行测量，三瓣波轴承外圈滚道的高点、低点尺寸及角向位置是影响径向游隙的关键因素，例如，影响三瓣波系列产品游隙产生卡滞等关键问题。因此开展三瓣波轴承外圈滚道检测技术研究是势在必行的。

[0006] 综上所述，现有的三瓣波外滚道在加工过程中存在无法对三瓣波外滚道轴承波形尺寸进行测量的问题。

发明内容

[0007] 本发明为了解决现有的三瓣波外滚道在加工过程中存在无法对三瓣波外滚道轴承波形尺寸进行测量的问题，进而提供一种测量轴承三瓣波外滚道波形尺寸的方法。

[0008] 本发明的技术方案是：

[0009] 一种测量轴承三瓣波外滚道波形尺寸的方法，所述方法是通过以下步骤实现的，[0010] 步骤一、三坐标测量仪的选择：

[0011] 选用reference600高精度三坐标测量仪进行测量，根据三瓣波外滚道的测量要求，通过编程实现三瓣波外滚道轴承波形尺寸的测量；

[0012] 步骤二、测量探针的选择：

[0013] 采用参考探针、非参考探针进行测量，非参考探针包括竖直探针和盘形探针，其中竖直探针用于测量三瓣波外圈基准：端面、外径、端面窄凸台测量，盘形探针用于测量三瓣波外滚道；

[0014] 步骤三、工件的装夹：

[0015] 选用磁力吸盘对工件进行装夹，把工件下端面吸附在磁力吸盘上；

[0016] 步骤四、测量探针的校验：

[0017] 校验探针，PRB1、PRB2、PRB3分别为参考探针、竖直探针、盘形探针；

[0018] 步骤五、粗建坐标系：

[0019] 手动建立工件坐标系CSY1，用竖直探针PRB2分别测量基准平面、基准圆，凸缘左右各一点构造中点即基准点；

[0020] 步骤六、第一次精建坐标系：

[0021] 自动建立工件坐标系CSY2，用竖直探针PRB2分别自动测量基准平面、基准圆，凸缘左右各一点构造中点即基准点；

[0022] 步骤七、第二次精建坐标系：

[0023] 再次精建工件坐标系CSY3，用竖直探针PRB2分别自动测量凸缘左右各一点构造中点即基准点，用步骤六中自动测量的基准平面和基准圆再次精建工件坐标系，为了对凸缘中心更准确的定位，确保三瓣波起始点的位置；

[0024] 步骤八、使用盘形探针扫描测量：

[0025] 调用盘形探针PRB3，根据加工要求在工件坐标系CSY3下生成三瓣波外滚道曲线，然后进行扫描，设置测量完成后，盘形探针移动到工件中心；

[0026] 步骤九、对扫描后的曲线进行滤波，增加轮廓度评价，将测量数据分成三瓣，将数据排列好，将数据转换到极坐标系下，生成实际波形数据，删除元素，用于存放高低点数据，收集实际波形数据，转换到极坐标系下用于输出360个点数据；

[0027] 步骤十、用实际波形计算高点和低点，找到波形最高点及最低点，增加绘图报告，增加波形评价，保存绘图报告，保存PDF报告，保存程序文件。

[0028] 进一步地，步骤一中的reference600高精度三坐标测量仪最大允许误差为E＝(1.0+L/350)μm。

[0029] 进一步地，步骤二中的参考探针为φ5mm探针。

[0030] 进一步地，步骤二中的竖直探针为φ2mm竖直探针。

[0031] 进一步地，步骤二中的盘形探针为φ16mm盘形探针。

[0032] 本发明与现有技术相比具有以下效果：

[0033] 1、本发明的测量轴承三瓣波外滚道波形尺寸的方法中，使用盘形测针、磁力装夹、测量程序等创新手段，解决了测量三瓣波外滚道轴承高、低点尺寸及角向位置的测量需求，目前公司三瓣波形外滚道尺寸及角向位置均采用此方法进行检测，研发中心利用检测结果进行计算配套游隙，使三瓣波系列产品游隙装配稳定，用户使用反映非常好，解决了三瓣波系列产品游隙产生卡滞等关键问题，为型号定型提供了关键参数。

[0034] 2、本发明的测量轴承三瓣波外滚道波形尺寸的方法中，盘形测针的选择是为了不使用转台和水平测针，减少不确定度分量，使测量更准确高效。

[0035] 3、由于三瓣波外滚道轴承是薄壁轴承，在装夹过程中容易引起变形，从而对测量结果的准确性、重复性有很大的影响。本发明的测量轴承三瓣波外滚道波形尺寸的方法中，选用磁力吸盘对工件进行装夹，把工件下端面(非基面)吸附在磁力吸盘上，这样能够使工件端面垂直受力且受力均匀，避免了其他装夹方式如：三爪夹盘夹力大小的影响、用胶棒固定等其他方式固定引起的套圈径向变形，能够保证测量结果的准确性、重复性。

附图说明

[0036] 图1是三瓣波滚道轮廓图；

[0037] 图2是三瓣波外滚道检测图；

[0038] 图3是图2在M-M处的剖视图；

[0039] 图4是三瓣波检测原理图；

[0040] 图5是图4在N-N处的剖视图；

[0041] 图6是盘形测针现场测量三瓣波外滚道示意图；

[0042] 图7是本发明的测量流程图。

具体实施方式

[0043] 具体实施方式一：结合图2和图3说明本具体实施方式，本具体实施方式的一种测量轴承三瓣波外滚道波形尺寸的方法，所述方法是通过以下步骤实现的，

[0044] 步骤一、三坐标测量仪的选择：

[0045] 选用reference600高精度三坐标测量仪进行测量，根据三瓣波外滚道的测量要求，通过编程实现三瓣波外滚道轴承波形尺寸的测量；

[0046] 步骤二、测量探针的选择：

[0047] 采用参考探针、非参考探针进行测量，非参考探针包括竖直探针和盘形探针，其中竖直探针用于测量三瓣波外圈基准：端面、外径、端面窄凸台测量，盘形探针用于测量三瓣波外滚道；

[0048] 步骤三、工件的装夹：

[0049] 选用磁力吸盘对工件进行装夹，把工件下端面吸附在磁力吸盘上；

[0050] 步骤四、测量探针的校验：

[0051] 校验探针，PRB1、PRB2、PRB3分别为参考探针、竖直探针、盘形探针；

[0052] 步骤五、粗建坐标系：

[0053] 手动建立工件坐标系CSY1，用竖直探针PRB2分别测量基准平面、基准圆，凸缘左右各一点构造中点即基准点；

[0054] 步骤六、第一次精建坐标系：

[0055] 自动建立工件坐标系CSY2，用竖直探针PRB2分别自动测量基准平面、基准圆，凸缘左右各一点构造中点即基准点；

[0056] 步骤七、第二次精建坐标系：

[0057] 再次精建工件坐标系CSY3，用竖直探针PRB2分别自动测量凸缘左右各一点构造中点即基准点，用步骤六中自动测量的基准平面和基准圆再次精建工件坐标系，为了对凸缘中心更准确的定位，确保三瓣波起始点的位置；

[0058] 步骤八、使用盘形探针扫描测量：

[0059] 调用盘形探针PRB3，根据加工要求在工件坐标系CSY3下生成三瓣波外滚道曲线，然后进行扫描，设置测量完成后，盘形探针移动到工件中心；

[0060] 步骤九、对扫描后的曲线进行滤波，增加轮廓度评价，将测量数据分成三瓣，将数据排列好，将数据转换到极坐标系下，生成实际波形数据，删除元素，用于存放高低点数据，收集实际波形数据，转换到极坐标系下用于输出360个点数据；

[0061] 步骤十、用实际波形计算高点和低点，找到波形最高点及最低点，增加绘图报告，增加波形评价，保存绘图报告，保存PDF报告，保存程序文件。

[0062] 本实施方式中，步骤五中所述的粗建坐标系的目的是告诉三坐标被测件在机器中的位置；步骤六中所述的第一次精建坐标系为了按加工要求测量工件的相关尺寸及角度；步骤七中所述的第二次精建坐标系为了工件基准点找的更准确，确保坐标系的零位在凸台中心位置。

[0063] 具体实施方式二：本实施方式的步骤一中的reference600高精度三坐标测量仪最大允许误差为E＝(1.0+L/350)μm。如此设置，保证了轴承三瓣波外滚道波形尺寸的测量精度。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

[0064] 本实施方式的reference600高精度三坐标测量仪为德国Leitz公司的reference600高精度三坐标测量仪。

[0065] 具体实施方式三：本实施方式的步骤二中的参考探针为φ5mm探针。其它组成和连接关系与具体实施方式一或二相同。

[0066] 具体实施方式四：本实施方式的步骤二中的竖直探针为φ2mm竖直探针。如此设置，φ2mm竖直探针用于测量三瓣波外圈基准：端面、外径、端面窄凸台测量。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二或三相同。

[0067] 具体实施方式五：本实施方式的步骤二中的盘形探针为φ16mm盘形探针。如此设置，φ16mm盘形探针用于测量三瓣波外滚道。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三或四相同。

[0068] 实施例一

[0069] 一种测量轴承三瓣波外滚道波形尺寸的方法，所述方法是通过以下步骤实现的，[0070] 步骤一、三坐标测量仪的选择：

[0071] 选用最大允许误差为E＝(1.0+L/350)μm的德国Leitz公司reference600高精度三坐标测量仪进行测量，根据三瓣波外滚道的测量要求，通过编程实现三瓣波外滚道轴承波形尺寸的测量；

[0072] 步骤二、测量探针的选择：

[0073] 选择用φ5mm探针作为参考探针，φ2mm竖直探针、φ16mm盘形探针作为非参考探针进行测量，其中φ2mm竖直探针用于测量三瓣波外圈基准：端面、外径、端面窄凸台测量，φ16mm盘形探针用于测量三瓣波外滚道；

[0074] 步骤三、工件的装夹：

[0075] 选用磁力吸盘对工件进行装夹，把工件下端面吸附在磁力吸盘上；

[0076] 步骤四、测量探针的校验：

[0077] 校验探针，PRB1、PRB2、PRB3分别为φ5mm探针、φ2mm竖直探针、φ16mm盘形探针；

[0078] 步骤五、粗建坐标系：

[0079] 手动建立工件坐标系CSY1，用φ2mm竖直探针PRB2分别测量基准平面、基准圆，凸缘左右各一点构造中点即基准点；

[0080] 步骤六、第一次精建坐标系：

[0081] 自动建立工件坐标系CSY2，用φ2mm竖直探针PRB2分别自动测量基准平面、基准圆，凸缘左右各一点构造中点即基准点；

[0082] 步骤七、第二次精建坐标系：

[0083] 再次精建工件坐标系CSY3，用φ2mm竖直探针PRB2分别自动测量凸缘左右各一点构造中点即基准点，用步骤六中自动测量的基准平面和基准圆再次精建工件坐标系，为了对凸缘中心更准确的定位，确保三瓣波起始点的位置；

[0084] 步骤八、使用盘形探针扫描测量：

[0085] 调用φ16mm盘形探针PRB3，根据加工要求在工件坐标系CSY3下生成三瓣波外滚道曲线，然后进行扫描，设置测量完成后，φ16mm盘形探针移动到工件中心；

[0086] 步骤九、对扫描后的曲线进行滤波，增加轮廓度评价，将测量数据分成三瓣，将数据排列好，将数据转换到极坐标系下，生成实际波形数据，删除元素，用于存放高低点数据，收集实际波形数据，转换到极坐标系下用于输出360个点数据；

[0087] 步骤十、用实际波形计算高点和低点，找到波形最高点及最低点，增加绘图报告，增加波形评价，保存绘图报告，保存PDF报告，保存程序文件。

[0088] 本发明的一种测量轴承三瓣波外滚道波形尺寸的方法的检测项目及要求，以A、B、C为基准测量外滚道三瓣波形(如图2和图3)：

[0089] 1、滚道测量位置在轴向方向距基准平面6.5mm处；

[0090] 2、给出检测波形图；

[0091] 3、检测凸台处波形高点相对基准点的角度；

[0092] 4、给出波形三个高点和三个低点到外径圆心的距离。

[0093] 本发明的一种测量轴承三瓣波外滚道波形尺寸的方法的测量程序：

[0094]

[0095]

[0096]

[0097]

[0098]

[0099]

[0100]

[0101] 本发明与蔡司公司的三坐标进行比对验证测量方法，见表1，

[0102] 比对结果：半径最大差1.5μm，角度最大差了0.77°，能够满足三瓣波低点直径差要求控制在0.003mm以内，角度控制在2°以内的工艺要求。

[0103] 表1：蔡司公司与中国航发哈尔滨轴承有限公司测量轴承三瓣波外滚道波形尺寸的结果比对

[0104]

[0105] 使用三坐标与英国泰勒公司的圆柱度仪测量三瓣波高低点波形的相互差进行比对，见表2，下面是某型号三瓣波外滚道波形试验比对数据，

[0106] 比对结果：波形比对最大差0.72μm，不超过工艺要求0.003mm的要求。

[0107] 表2：三坐标与英国泰勒公司295圆柱度仪测量轴承三瓣波外滚道波形尺寸的结果比对

[0108]

[0109] 通过以上不同仪器的测量结果验证了本发明的测量轴承三瓣波外滚道波形尺寸的方法测量的能力，满足测量需求。

[0110] 使用盘形测针、磁力装夹、测量程序等创新手段，解决了测量三瓣波外滚道轴承高、低点尺寸及角向位置的测量需求，目前公司三瓣波形外滚道尺寸及角向位置均采用此方法进行检测，研发中心利用检测结果进行计算配套游隙，使三瓣波系列产品游隙装配稳定，用户使用反映非常好，解决了三瓣波系列产品游隙产生卡滞等关键问题，为型号定型提供了关键参数。

[0111] 工作原理

[0112] 根据三瓣波检测加工要求给定的理论值(见图2和图3)，确定三瓣波外滚道的检测方案，分别用基准平面(端面)确定工件坐标系的Z轴方向，用基准圆(外径圆)确定工件坐标系的圆心、凸缘左右各一点构造中点即基准点(端面窄凸台中心)与基准圆(外径圆)圆心确定工件坐标系的X轴向，建立工件坐标系(见图4和图5)。在三瓣波滚道中间位置，生成理论圆，用盘形测针对三瓣波外滚道进行扫描，然后利用三坐标QUINDOS7软件的强大功能，通过编程，对被测量外滚道的360个点进行提取、绘图，最终获得三瓣波滚道3个低点到外径圆心的距离及3个低点和3个高点相对端面凸台中心的角度。