齿轮测量技术新进展

目前常用的齿轮精度测量方法有两种，一种是齿轮啮合试验法，用以判断一对齿轮副的回转传动性能；另一种是几何解析测量法，它将被测量齿轮实际齿面形状和理论值进行比较测量。齿轮大多为渐开线齿轮，其测量原理和非渐开线齿轮的测量原理是不同的。

渐开线齿轮的测量 渐开线齿轮的测量原理

测量渐开线齿轮的齿面形状时，测头置于被测齿轮基圆的切线上，被测齿轮的回转和测头的直线运动，按照展成关系进行控制。在以往机械式齿轮测量仪中采用了基圆盘；如今仪器的轴系导轨上都装有圆编码器或长编码器(长刻度尺)，由计算机按展成关系实现高速、高精度的NC控制(见图1)。

图1 渐开线齿轮的测量原理渐开线齿轮测量的可溯源性

近年来，因生产工程集团化，ISO9000得以普及，图2所示的测量值可溯源体系的有关问题得到重视。目前，ISO正对齿轮测量仪器的精度评定方法制订有关标准，德、美两国已经确立了溯源体系顶端的国家机构。在日本，企业是用基于ISO标准建立起的JIS标准来确立齿轮精度的等级，由于没有建立如图2所示的可溯源体系，因而测量误差值的保证体系还没有建立起来。所以，日本齿轮工业协会组建了一个项目组，对“超精密齿轮精度检验评定方法的标准化”进行了研究，开发了高精度齿轮测量仪器，它适用于检验一般齿轮测量仪器用样板。

图2 精度溯源体系由大阪精机承担制造的高精度CNC齿轮测量仪，其测量精度(重复性)为0.2～0.3μm，我们进行了如下技术开发：

(1)上下顶尖采用气浮轴承，提高了主轴回转精度；

(2)主轴气浮轴承中内装有高精度圆光栅，提高了输出性能；

(3)齿形和齿向的测量滑座都采用了气浮导轨，提高了测量运动性能；

(4)采用激光测长仪来检查误差，测量放大倍数可达10000倍。

该仪器的驱动系统，主轴回转运动采用步进电机驱动，测头的直线运动也采用步进电机驱动，二者用NC控制来实现渐开线或齿向的展成运动，以实现测量。齿距误差按齿距等分、与齿面接触的测头的位移变化量，通过激光测长系统进行检测。位移检测元件安装在平行簧片上，而测座上装有反射镜，激光束照射其上进行齿面精度的测量(见图3)。

图3 利用激光测量齿面目前，该仪器已安置于日本电气通讯大学内，进行仪器测试、数据采集，以分析测量的不确定度。

非渐开线齿轮的测量

在所讨论的渐开线齿轮齿面的检测中，其检测仪器主轴的回转和测头的直线运动均采用CNC控制以实现同步