近年來(lái)齒輪測(cè)量技術(shù)與儀器的發(fā)展
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時(shí)間：2013-08-05
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1 齒輪測(cè)量技術(shù)的發(fā)展
齒輪測(cè)量技術(shù)的發(fā)展已有近百年的歷史。對(duì)應(yīng)于齒輪精度標(biāo)準(zhǔn)，可將現(xiàn)代齒輪測(cè)量技術(shù)歸納為如下三種類(lèi)型：
（1）齒輪單項(xiàng)幾何形狀誤差測(cè)量技術(shù)
它采用坐標(biāo)式幾何解析測(cè)量法，將齒輪作為一個(gè)具有復(fù)雜形狀的幾何實(shí)體，在所建立的測(cè)量坐標(biāo)系（直角坐標(biāo)系、極坐標(biāo)系或圓柱坐標(biāo)系）上，按照設(shè)計(jì)幾何參數(shù)對(duì)齒輪齒面的幾何形狀偏差進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量方式主要有兩種：離散坐標(biāo)點(diǎn)測(cè)量方式和連續(xù)幾何軌跡點(diǎn)掃描（如展成）測(cè)量方式。所測(cè)得的齒輪誤差是被測(cè)齒輪齒面上被測(cè)點(diǎn)的實(shí)際位置坐標(biāo)（實(shí)際軌跡或形狀）和按設(shè)計(jì)參數(shù)所建立的理想齒輪齒面上相應(yīng)點(diǎn)的理論位置坐標(biāo)（理論軌跡或形狀）之間的差異，通常也就是和幾何坐標(biāo)式齒輪測(cè)量?jī)x器對(duì)應(yīng)測(cè)量運(yùn)動(dòng)所形成的測(cè)量軌跡之間的差異。測(cè)量的誤差項(xiàng)目是齒輪的單項(xiàng)幾何偏差，以齒廓、齒向和齒距等三項(xiàng)基本偏差為主。近年來(lái)由于坐標(biāo)測(cè)量技術(shù)、傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，尤其是數(shù)據(jù)處理軟件功能的增強(qiáng)，三維齒面形貌偏差、分解齒輪單項(xiàng)幾何偏差和頻譜分析等誤差項(xiàng)目的測(cè)量得到了推廣。單項(xiàng)幾何偏差測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)是便于對(duì)齒輪（尤其是首件）加工質(zhì)量進(jìn)行分析和診斷、對(duì)機(jī)床加工工藝參數(shù)進(jìn)行再調(diào)整；儀器可借助于樣板進(jìn)行校正，實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)的傳遞。
（2）齒輪綜合誤差測(cè)量技術(shù)
它采用嚙合滾動(dòng)式綜合測(cè)量法，把齒輪作為一個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)元件，在理論安裝中心距下，和測(cè)量齒輪嚙合滾動(dòng)，測(cè)量其綜合偏差。綜合測(cè)量又分為齒輪單面嚙合測(cè)量，用以檢測(cè)齒輪的切向綜合偏差和單齒切向綜合偏差；以及齒輪雙面嚙合測(cè)量，用以檢測(cè)齒輪的徑向綜合偏差和單齒徑向綜合偏差。為了更有效地發(fā)揮齒輪雙面嚙合測(cè)量技術(shù)的質(zhì)量監(jiān)控作用，增加了偏差的頻譜分析測(cè)量項(xiàng)目;近年來(lái)還從徑向綜合偏差中分解出徑向綜合螺旋角偏差和徑向綜合齒向錐度偏差。這是齒輪徑向綜合測(cè)量技術(shù)中的一個(gè)新發(fā)展。綜合運(yùn)動(dòng)偏差測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量速度快，適合批量產(chǎn)品的質(zhì)量終檢，便于對(duì)齒輪加工工藝過(guò)程進(jìn)行及時(shí)監(jiān)控。儀器可借助于標(biāo)準(zhǔn)元件（如標(biāo)準(zhǔn)齒輪）進(jìn)行校驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)的傳遞。上述兩項(xiàng)測(cè)量技術(shù)基于傳統(tǒng)的齒輪精度理論，然而隨著對(duì)齒輪質(zhì)量檢測(cè)要求的不斷增加和提高，這些傳統(tǒng)的齒輪測(cè)量技術(shù)也在不斷細(xì)化、豐富、更新、提高。
（3）齒輪整體誤差測(cè)量技術(shù)
它所基于的齒輪整體誤差理論，是由我國(guó)機(jī)床工具行業(yè)、尤其是成都工具研究所的科研技術(shù)人員共同努力創(chuàng)建和不斷完善的一種新型齒輪測(cè)量理論。把齒輪作為一個(gè)用于實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)功能的幾何實(shí)體,或采用坐標(biāo)式幾何解析法對(duì)其單項(xiàng)幾何精度進(jìn)行測(cè)量,并按齒輪嚙合傳動(dòng)順序和位置,集成為一條“靜態(tài)”齒輪整體誤差曲線；或按單面嚙合綜合測(cè)量方式，使用特殊測(cè)量齒輪，采用滾動(dòng)點(diǎn)掃描測(cè)量法對(duì)其進(jìn)行測(cè)量，得到齒輪“運(yùn)動(dòng)”整體誤差曲線。上述兩種齒輪整體誤差曲線，經(jīng)過(guò)運(yùn)算和數(shù)據(jù)處理，都可以得到齒輪綜合運(yùn)動(dòng)偏差、各單項(xiàng)幾何偏差、三維齒面形貌偏差，以及接觸區(qū)狀態(tài)，從而能更全面、準(zhǔn)確的評(píng)定齒輪質(zhì)量和齒輪加工工藝的分析和診斷。齒輪整體誤差測(cè)量技術(shù)是對(duì)傳統(tǒng)齒輪測(cè)量技術(shù)的繼承和發(fā)展。尤其是采用單面嚙合、滾動(dòng)點(diǎn)掃描測(cè)量的齒輪整體誤差測(cè)量技術(shù)更具有測(cè)量信息豐富、測(cè)量速度快、測(cè)量精度更接近使用狀態(tài)的特點(diǎn)，特別適合批量產(chǎn)品齒輪精度的檢測(cè)與質(zhì)量的控制。在汽車(chē)齒輪要求100%全部檢測(cè)的態(tài)勢(shì)下，這種由我國(guó)首先開(kāi)發(fā)出來(lái)的齒輪整體誤差測(cè)量技術(shù)得到了重視和推廣，其中，成都工具研究所開(kāi)發(fā)的錐齒輪整體誤差測(cè)量技術(shù)曾于90年代轉(zhuǎn)讓給德國(guó)KLINGELNBERG公司。德國(guó)FRENCO公司近年推向市場(chǎng)的齒輪單面嚙合滾動(dòng)點(diǎn)掃描測(cè)量?jī)x器，采用了完全類(lèi)同的技術(shù)。
當(dāng)前齒輪制造業(yè)的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，是將齒輪測(cè)量技術(shù)和齒輪設(shè)計(jì)、加工制造進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)齒輪制造信息的融合及CAD/CAM/CAT的集成，從而構(gòu)建一個(gè)先進(jìn)的齒輪閉環(huán)制造系統(tǒng)（由于通常由數(shù)字化信息來(lái)實(shí)現(xiàn)，可稱(chēng)為數(shù)字化閉環(huán)制造系統(tǒng)）。美國(guó)GLEASON和德國(guó)KLINGELNBERG開(kāi)發(fā)的錐齒輪閉環(huán)制造技術(shù)和系統(tǒng)是個(gè)典型實(shí)例。
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