齒輪測量技術(shù)的發(fā)展已有近百年的歷史。對應(yīng)于齒輪精度標(biāo)準(zhǔn),
可將現(xiàn)代齒輪測量技術(shù)歸納為如下三種類型:
(1)齒輪單項幾何形狀誤差測量技術(shù)
它采用坐標(biāo)式幾何解析測量法,將齒輪作為一個具有復(fù)雜形
狀的幾何實體,在所建立的測量坐標(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)計幾何參數(shù)對齒輪齒面的幾何形狀偏
差進(jìn)行測量。測量方式主要有兩種:離散坐標(biāo)點測量方式和連續(xù)
幾何軌跡點掃描(如展成)測量方式。所測得的齒輪誤差是被測
齒輪齒面上被測點的實際位置坐標(biāo)(實際軌跡或形狀)和按設(shè)計
參數(shù)所建立的理想齒輪齒面上相應(yīng)點的理論位置坐標(biāo)(理論軌跡
或形狀)之間的差異,通常也就是和幾何坐標(biāo)式齒輪測量儀器對
應(yīng)測量運動所形成的測量軌跡之間的差異。測量的誤差項目是齒
輪的單項幾何偏差,以齒廓、齒向和齒距等三項基本偏差為主。
近年來由于坐標(biāo)測量技術(shù)、傳感器技術(shù)、計算機技術(shù)的發(fā)展,尤
其是數(shù)據(jù)處理軟件功能的增強,三維齒面形貌偏差、分解齒輪單
項幾何偏差和頻譜分析等誤差項目的測量得到了推廣。單項幾何
偏差測量的優(yōu)點是便于對齒輪(尤其是首件)加工質(zhì)量進(jìn)行分析
和診斷、對機床加工工藝參數(shù)進(jìn)行再調(diào)整;儀器可借助于樣板進(jìn)
行校正,實現(xiàn)基準(zhǔn)的傳遞。
(2)齒輪綜合誤差測量技術(shù)
它采用嚙合滾動式綜合測量法,把齒輪作為一個回轉(zhuǎn)運動的
傳動元件,在理論安裝中心距下,和測量齒輪嚙合滾動,測量其
綜合偏差。綜合測量又分為齒輪單面嚙合測量,用以檢測齒輪的
切向綜合偏差和單齒切向綜合偏差;以及齒輪雙面嚙合測量,用
以檢測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)揮齒輪雙面嚙合測量技術(shù)的質(zhì)量監(jiān)控作用,增加了偏差的頻譜
分析測量項目;近年來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量技術(shù)中的
一個新發(fā)展。綜合運動偏差測量的優(yōu)點是測量速度快,適合批量
產(chǎn)品的質(zhì)量終檢,便于對齒輪加工工藝過程進(jìn)行及時監(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,實現(xiàn)基準(zhǔn)的傳遞。
上述兩項測量技術(shù)基于傳統(tǒng)的齒輪精度理論,然而隨著對齒輪質(zhì)
量檢測要求的不斷增加和提高,這些傳統(tǒng)的齒輪測量技術(shù)也在不
斷細(xì)化、豐富、更新、提高。
(3)齒輪整體誤差測量技術(shù)
它所基于的齒輪整體誤差理論,是由我國機床工具行業(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
一種新型齒輪測量理論。把齒輪作為一個用于實現(xiàn)傳動功能的幾
何實體,或采用坐標(biāo)式幾何解析法對其單項幾何精度進(jìn)行測量,并
按齒輪嚙合傳動順序和位置,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量方式,使用特殊測量齒輪,采用滾動
點掃描測量法對其進(jìn)行測量,得到齒輪“運動”整體誤差曲線。
上述兩種齒輪整體誤差曲線,經(jīng)過運算和數(shù)據(jù)處理,都可以得到
齒輪綜合運動偏差、各單項幾何偏差、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。齒輪整體誤差測量技術(shù)是對傳統(tǒng)齒輪測量技術(shù)
的繼承和發(fā)展。尤其是采用單面嚙合、滾動點掃描測量的齒輪整
體誤差測量技術(shù)更具有測量信息豐富、測量速度快、測量精度更
接近使用狀態(tài)的特點,特別適合批量產(chǎn)品齒輪精度的檢測與質(zhì)量
的控制。在汽車齒輪要求100%全部檢測的態(tài)勢下,這種由我國首
先開發(fā)出來的齒輪整體誤差測量技術(shù)得到了重視和推廣,其中,
成都工具研究所開發(fā)的錐齒輪整體誤差測量技術(shù)曾于90年代轉(zhuǎn)讓
給德國KLINGELNBERG公司。德國FRENCO公司近年推向市場的齒輪
單面嚙合滾動點掃描測量儀器,采用了完全類同的技術(shù)。
當(dāng)前齒輪制造業(yè)的一個發(fā)展趨勢,是將齒輪測量技術(shù)和齒輪
設(shè)計、加工制造進(jìn)行集成,實現(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)字化信息來實現(xiàn),可稱為數(shù)字化閉環(huán)制造系統(tǒng))。美
國GLEASON和德國KLINGELNBERG開發(fā)的錐齒輪閉環(huán)制造技術(shù)和系統(tǒng)
是個典型實例。
此外,在儀器測量形態(tài)和檢測系統(tǒng)方面,現(xiàn)代齒輪