目前常用的齒輪精度測(cè)量方法有兩種，一種是齒輪嚙合試驗(yàn)法，用以判斷一對(duì)齒輪副的回轉(zhuǎn)傳動(dòng)性能；另一種是幾何解析測(cè)量法，它將被測(cè)量齒輪實(shí)際齒面形狀和理論值進(jìn)行比較測(cè)量。齒輪大多為漸開(kāi)線齒輪，其測(cè)量原理和非漸開(kāi)線齒輪的測(cè)量原理是不同的。

漸開(kāi)線齒輪的測(cè)量 漸開(kāi)線齒輪的測(cè)量原理

測(cè)量漸開(kāi)線齒輪的齒面形狀時(shí)，測(cè)頭置于被測(cè)齒輪基圓的切線上，被測(cè)齒輪的回轉(zhuǎn)和測(cè)頭的直線運(yùn)動(dòng)，按照展成關(guān)系進(jìn)行控制。在以往機(jī)械式齒輪測(cè)量?jī)x中采用了基圓盤(pán)；如今儀器的軸系導(dǎo)軌上都裝有圓編碼器或長(zhǎng)編碼器(長(zhǎng)刻度尺)，由計(jì)算機(jī)按展成關(guān)系實(shí)現(xiàn)高速、高精度的NC控制(見(jiàn)圖1)。

圖1 漸開(kāi)線齒輪的測(cè)量原理漸開(kāi)線齒輪測(cè)量的可溯源性

近年來(lái)，因生產(chǎn)工程集團(tuán)化，ISO9000得以普及，圖2所示的測(cè)量值可溯源體系的有關(guān)問(wèn)題得到重視。目前，ISO正對(duì)齒輪測(cè)量?jī)x器的精度評(píng)定方法制訂有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，德、美兩國(guó)已經(jīng)確立了溯源體系頂端的國(guó)家機(jī)構(gòu)。在日本，企業(yè)是用基于ISO標(biāo)準(zhǔn)建立起的JIS標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確立齒輪精度的等級(jí)，由于沒(méi)有建立如圖2所示的可溯源體系，因而測(cè)量誤差值的保證體系還沒(méi)有建立起來(lái)。所以，日本齒輪工業(yè)協(xié)會(huì)組建了一個(gè)項(xiàng)目組，對(duì)“超精密齒輪精度檢驗(yàn)評(píng)定方法的標(biāo)準(zhǔn)化”進(jìn)行了研究，開(kāi)發(fā)了高精度齒輪測(cè)量?jī)x器，它適用于檢驗(yàn)一般齒輪測(cè)量?jī)x器用樣板。

圖2 精度溯源體系由大阪精機(jī)承擔(dān)制造的高精度CNC齒輪測(cè)量?jī)x，其測(cè)量精度(重復(fù)性)為0.2～0.3μm，我們進(jìn)行了如下技術(shù)開(kāi)發(fā)：

(1)上下頂尖采用氣浮軸承，提高了主軸回轉(zhuǎn)精度；

(2)主軸氣浮軸承中內(nèi)裝有高精度圓光柵，提高了輸出性能；

(3)齒形和齒向的測(cè)量滑座都采用了氣浮導(dǎo)軌，提高了測(cè)量運(yùn)動(dòng)性能；

(4)采用激光測(cè)長(zhǎng)儀來(lái)檢查誤差，測(cè)量放大倍數(shù)可達(dá)10000倍。

該儀器的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，測(cè)頭的直線運(yùn)動(dòng)也采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，二者用NC控制來(lái)實(shí)現(xiàn)漸開(kāi)線或齒向的展成運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)測(cè)量。齒距誤差按齒距等分、與齒面接觸的測(cè)頭的位移變化量，通過(guò)激光測(cè)長(zhǎng)系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)。位移檢測(cè)元件安裝在平行簧片上，而測(cè)座上裝有反射鏡，激光束照射其上進(jìn)行齒面精度的測(cè)量(見(jiàn)圖3)。

圖3 利用激光測(cè)量齒面目前，該儀器已安置于日本電氣通訊大學(xué)內(nèi)，進(jìn)行儀器測(cè)試、數(shù)據(jù)采集，以分析測(cè)量的不確定度。

非漸開(kāi)線齒輪的測(cè)量

在所討論的漸開(kāi)線齒輪齒面的檢測(cè)中，其檢測(cè)儀器主軸的回轉(zhuǎn)和測(cè)頭的直線運(yùn)動(dòng)均采用CNC控制以實(shí)現(xiàn)同步