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齒輪測量技術(shù)新進(jìn)展
作者：
時(shí)間：2013-08-05
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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目前常用的齒輪精度測量方法有兩種，一種是齒輪嚙合試驗法，用以判斷一對齒輪副的回轉傳動(dòng)性能；另一種是幾何解析測量法，它將被測量齒輪實(shí)際齒面形狀和理論值進(jìn)行比較測量。齒輪大多為漸開(kāi)線(xiàn)齒輪，其測量原理和非漸開(kāi)線(xiàn)齒輪的測量原理是不同的。
漸開(kāi)線(xiàn)齒輪的測量 漸開(kāi)線(xiàn)齒輪的測量原理
測量漸開(kāi)線(xiàn)齒輪的齒面形狀時(shí)，測頭置于被測齒輪基圓的切線(xiàn)上，被測齒輪的回轉和測頭的直線(xiàn)運動(dòng)，按照展成關(guān)系進(jìn)行控制。在以往機械式齒輪測量?jì)x中采用了基圓盤(pán)；如今儀器的軸系導軌上都裝有圓編碼器或長(cháng)編碼器(長(cháng)刻度尺)，由計算機按展成關(guān)系實(shí)現高速、高精度的NC控制(見(jiàn)圖1)。 
圖1 漸開(kāi)線(xiàn)齒輪的測量原理
漸開(kāi)線(xiàn)齒輪測量的可溯源性
近年來(lái)，因生產(chǎn)工程集團化，ISO9000得以普及，圖2所示的測量值可溯源體系的有關(guān)問(wèn)題得到重視。目前，ISO正對齒輪測量?jì)x器的精度評定方法制訂有關(guān)標準，德、美兩國已經(jīng)確立了溯源體系頂端的國家機構。在日本，企業(yè)是用基于ISO標準建立起的JIS標準來(lái)確立齒輪精度的等級，由于沒(méi)有建立如圖2所示的可溯源體系，因而測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)項目組，對“超精密齒輪精度檢驗評定方法的標準化”進(jìn)行了研究，開(kāi)發(fā)了高精度齒輪測量?jì)x器，它適用于檢驗一般齒輪測量?jì)x器用樣板。 
圖2 精度溯源體系
由大阪精機承擔制造的高精度CNC齒輪測量?jì)x，其測量精度(重復性)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，提高了主軸回轉精度；
(2)主軸氣浮軸承中內裝有高精度圓光柵，提高了輸出性能；
(3)齒形和齒向的測量滑座都采用了氣浮導軌，提高了測量運動(dòng)性能；
(4)采用激光測長(cháng)儀來(lái)檢查誤差，測量放大倍數可達10000倍。
該儀器的驅動(dòng)系統，主軸回轉運動(dòng)采用步進(jìn)電機驅動(dòng)，測頭的直線(xiàn)運動(dòng)也采用步進(jìn)電機驅動(dòng)，二者用NC控制來(lái)實(shí)現漸開(kāi)線(xiàn)或齒向的展成運動(dòng)，以實(shí)現測量。齒距誤差按齒距等分、與齒面接觸的測頭的位移變化量，通過(guò)激光測長(cháng)系統進(jìn)行檢測。位移檢測元件安裝在平行簧片上，而測座上裝有反射鏡，激光束照射其上進(jìn)行齒面精度的測量(見(jiàn)圖3)。 
圖3 利用激光測量齒面
目前，該儀器已安置于日本電氣通訊大學(xué)內，進(jìn)行儀器測試、數據采集，以分析測量的不確定度。
非漸開(kāi)線(xiàn)齒輪的測量
在所討論的漸開(kāi)線(xiàn)齒輪齒面的檢測中，其檢測儀器主軸的回轉和測頭的直線(xiàn)運動(dòng)均采用CNC控制以實(shí)現同步，而非漸開(kāi)線(xiàn)齒形的齒輪，特別是錐齒輪等，其齒面形狀是三元函數的，測量時(shí)，必須將實(shí)際齒面的坐標位置和預先計算出來(lái)的理論齒面三維坐標值進(jìn)行比較測量。準雙曲面齒輪齒面的測量以及用測量的結果來(lái)評定準雙曲面齒輪的性能就是一典型事例。
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