隨著現(xiàn)代計算機技術(shù)、傳感器技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)/物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展,齒輪的設(shè)計、制造、測量等領(lǐng)域都發(fā)生著快速的變化,新的技術(shù)方案不斷出現(xiàn)。由于具有測量效率高、信息全等原理優(yōu)勢,齒輪整體誤差測量在新技術(shù)條件下迎來了新的發(fā)展機遇,具有廣闊的應(yīng)用前景。
齒輪整體誤差測量儀器是齒輪整體誤差測量技術(shù) 的載體,是相關(guān)技術(shù)與理論的集中體現(xiàn)。下面從精度、 效率、功能、新技術(shù)應(yīng)用和使用范圍拓展等方面對齒 輪整體誤差測量儀器的發(fā)展趨勢進行展望。受限于測量元件的精度和測量儀器自身的精度, 測量精度相對較低是整體誤差式齒輪測量儀器遜于齒 輪測量中心的主要不足。提高測量元件精度的方法前 文已經(jīng)述及。提高儀器精度的措施很多,包括改進機械結(jié)構(gòu)設(shè)計、提高機械加工和裝配精度、采用高精度的傳感器、采用高性能的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、采用有效的誤差補償算法和數(shù)據(jù)處理算法等。其中借鑒三坐標測量機的誤差補償研究成果,針對整體誤差測量機自身的結(jié)構(gòu)特點開發(fā)專用的誤差分離和補償算法是最容易取得成效的研究領(lǐng)域。測量效率和精度是量儀重要的性能指標。目前, 整體誤差式齒輪測量儀器的效率遠高于齒輪測量中心, 但仍有繼續(xù)提高的空間。
隨著機械動力學的快速發(fā)展 和計算機軟、硬件水平的提升,齒輪傳動領(lǐng)域的動力學研究已經(jīng)非常廣泛和深入,機床動力學對齒輪加工過程也有很多研究,但測量領(lǐng)域的動力學研究目前還很不充分,而整體誤差測量機動力學研究幾乎是一片空白。為了進一步提高整體誤差式齒輪量儀的測量效率,有必要深入研究整體誤差測量機動力學,一方面 解決一定機械結(jié)構(gòu)參數(shù)下最高許用測量速度的理論計算問題,另一方面為提高最高許用測量速度提出機械、 電氣和控制策略方面的優(yōu)化建議。齒輪整體誤差測量中 “脫嚙”現(xiàn)象的形成條件、影響因素及規(guī)律,以及抑制措施等也是亟待研究的重點問題。此外,引入機器人上下料和機器視覺手段減少測量輔助時間也是提 高整體效率的有效措施。目前齒輪整體誤差測量技術(shù)主要用于批量生產(chǎn)的圓柱齒輪測量,有用于錐齒輪測量的儀器但實際應(yīng)用不多,在面齒輪、擺線齒輪等測量領(lǐng)域則沒有產(chǎn)品化的量儀。
隨著我國機器人減速器行業(yè)的快速發(fā)展,用于擺線針輪減速器組件的整體誤差測量儀器也是發(fā)展方向之一。整體誤差式測量儀器的機構(gòu)非常簡單,僅需要兩個回轉(zhuǎn)運動主軸即可完成測量。相比于齒輪測量中心, 不但對環(huán)境因素不敏感,而且誤差形式簡單、誤差項目少,易于實現(xiàn)實時補償。因此,整體誤差式測量儀器是最適合于生產(chǎn)現(xiàn)場的測量儀器。對于難以用常規(guī)方法測量的特大齒輪和微小齒輪,開發(fā)基于整體誤差的在機測量裝置也是有可能取得重要進展的研究方向。
齒輪整體誤差測量在基礎(chǔ)理論方面有兩個需要重點關(guān)注的研究領(lǐng)域。一是進一步解決基礎(chǔ)理論中的核心關(guān)鍵問題,包括在有軸系運動誤差和測量元件誤差 條件下的整體誤差理論單元曲線的精確計算問題、進 一步提高齒廓評定區(qū)域自動確定算法的精度及其魯棒性問題、進一步減小和消除整體誤差測量結(jié)果的差異 問題等; 二是繼續(xù)拓展整體誤差測量技術(shù)的應(yīng)用范圍, 開發(fā)用于圓錐齒輪、面齒輪、擺線齒輪等傳動元件的 整體誤差測量方法、儀器和相應(yīng)的測量數(shù)據(jù)分析與評價方法。此外,測量元件的通用性較差一直是影響整體誤差測量推廣應(yīng)用的重要因素之一。目前的整體誤差測量原理要求測量元件和被測齒輪的模數(shù)、壓力角和基 圓齒距等要取得基本一致,這就限制了測量元件的通 用性。能否在現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)的支持下,采用特殊的測 量元件改善整體誤差測量元件的通用性,也是近期有 可能取得重大突破的研究領(lǐng)域。
齒輪整體誤差測量技術(shù)作為我國首創(chuàng)的齒輪整體誤差理論的重要組成部分,曾經(jīng)為我國齒輪行業(yè)整體 技術(shù)水平的提升發(fā)揮過重要作用。雖然隨著齒輪測量 中心的推廣普及,近20年來齒輪整體誤差測量技術(shù)的 發(fā)展和應(yīng)用進入了瓶頸期,但我們必須看到該技術(shù)在測量原理上的先進性和在一些細分市場上的優(yōu)勢。齒輪測量中心得到大量的應(yīng)用之后,其購置成本高、對環(huán)境要求高、測量效率低,應(yīng)用于現(xiàn)場工藝分析耗費工時且信息量小的不足逐漸顯現(xiàn)出來。隨著齒輪整體 誤差測量基礎(chǔ)理論中關(guān)鍵問題的深入研究和逐步解決, 齒輪整體誤差測量精度較低、柔性較差的不足正在被 克服和彌補,齒輪整體誤差測量的優(yōu)勢正在突顯出來。同時,隨著計算機、傳感器、數(shù)控系統(tǒng)等領(lǐng)域的技術(shù)進步,及物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等使能技術(shù)的不斷發(fā)展,齒輪加工和檢測領(lǐng)域出現(xiàn)了全新的技術(shù)條件。在新技術(shù)條件下,齒輪整體誤差測量中的一些傳統(tǒng)的難題獲得了全新的解決方案,而其測量效率高、 信息全面的傳統(tǒng)優(yōu)勢則更加突出。