珩磨機技術：整體誤差測量方法及儀器
發布日期：2012-12-21 15:27:41 來源： www.xfwl99.cn 點擊量：
錐齒輪整體誤差測量是在同一個回轉角度位移坐標上按嚙合順序將錐齒輪工作齒面上各檢測點所測得的所有單項幾何誤差集成為一個錐齒輪整體誤差圖，并以此為基礎，完成對于錐齒輪單項幾何精度、綜合運動精度以及錐齒輪副接觸狀態的分析計量，實現對于錐齒輪使用性能和質量的評估和監控。錐齒輪整體誤差測量方法和儀器，目前可分為二類三種。一類為坐標式幾何解析測量法，該方法又分為"點到點測量法"和"點掃描測量法"，兩種方法采用的儀器都為CNC齒輪測量中心，但配用的測量軟件包有所不同；另一類為嚙合式運動幾何測量法（即嚙合式點掃描測量法，該方法為我國首創），所采用的儀器為錐齒輪單面嚙合檢查儀，配有專用的測量錐齒輪和測量軟件包。
（1）坐標式點到點錐齒輪整體誤差的測量
在齒輪測量中心上，用三維測頭沿錐齒輪的齒廓和齒向兩個方向，按預先確定的間距，對被測齒面各檢測點（通常為齒廓上5處、齒向上9處，共45點）的幾何形狀誤差進行一點一點的測量。這種方法可以避免三維測頭和被測齒面間在測量時產生摩擦力而影響測量結果。該測量方法采用的是"直接測量" 原理，具體步驟為：首先根據錐齒輪加工機床的調整參數和刀具幾何參數，通過計算得到被加工大、小錐齒輪理想加工齒面的幾何參數；將該齒面作為參照齒面，分別與實際加工（或經熱處理后）的大、小齒輪的齒面進行比較，測得實際齒面與理想齒面的幾何偏差。借助于專用的MATCH程序，確定相應于被測實際齒面的假象機床加工參數；再按照嚙合模型進行TCA分析，計算得到錐齒輪副的切向綜合偏差和接觸狀況，檢驗是否滿足要求。如有必要，相應軟件將根據測量結果，重新計算并調整機床加工參數，以便再次試切時，能加工出質量更滿意的產品。
（2）坐標式點掃描錐齒輪整體誤差的測量
日本大阪珩磨機近來提出的、采用二維測頭對錐齒輪齒面進行點掃描測量的方法，得到了可靠滿意的測量結果。該方法具有以下特點：通過控制工件的回轉、測頭的平行位移運動，避免了測頭與齒面間的摩擦力對測量的不利影響；由于采用掃描測量方式，測量區域可覆蓋整個齒面包括齒頂以及接近大、小端的區域；測量路徑可有多種選擇，通常齒形數及齒向數各為3條，共6條；每條掃描線上的采樣數可達113個點，由于采樣密度大，能夠反映齒面上的微小波紋度（該波紋往往是不悅耳噪音的主要來源，用常規的點到點測量方法難以測量）。該方法采用的是"共軛測量"原理，其具體步驟為：首先根據機床加工參數和刀具參數計算得到大齒輪理想加工齒面的幾何參數，計算出與它相共軛、無傳動誤差的虛擬共軛小齒輪的齒面幾何參數；將實際加工的大齒輪齒面與理想加工大齒輪齒面進行對比測量，檢測出齒廓及齒向上的相對偏差；將實際加工的小齒輪齒面與計算得到的虛擬共軛小齒輪齒面進行對比測量，檢測出齒廓及齒向上的相對偏差。根據所測得的相對偏差，計算得到該錐齒輪副的三維齒面綜合偏差形貌圖、切向綜合偏差和接觸形態（包括接觸路徑，接觸區域形狀、大小位置等）。經實物測量、比對驗證，點到點測量法和點掃描測量法的測量計算結果是一致的。
（3）嚙合式點掃描錐齒輪整體誤差的測量
成都工具研究所提出的錐齒輪嚙合式點掃描測量法，是在錐齒輪單面嚙合檢查儀上，按設計安裝位置、采用特殊測量錐齒輪與被測錐齒輪進行單面嚙合的滾動測量。這種測量錐齒輪副的"基礎"幾何參數和被測錐齒輪副的幾何參數是完全一樣的。測量時采用腐蝕方法或粘貼方法，在大、小測量齒輪相間的輪齒上做成所需的齒廓或齒向測量棱線，通過測量錐齒輪的齒廓或齒向測量棱線與相配對的被測錐齒輪齒面接觸傳動，完成錐齒輪的嚙合點掃描整體誤差測量。測量路徑數與測量齒輪齒數有關，一般為3+3共6條。錐齒輪嚙合式點掃描整體誤差測量采用的是"局部基準相對測量"原理。具體測量步驟如下：根據錐齒輪副實際跑車/試車實驗（或經驗），由廠方選出能最佳滿足使用要求的錐齒輪副作為"基準"錐齒輪副（稱為局部基準），它的切向綜合偏差、一齒切向綜合偏差及接觸區形態被確認為評定該對錐齒輪副精度的主要參照指標。測量錐齒輪和局部基準錐齒輪相嚙合，在錐齒輪單面嚙合檢查儀上測得綜合齒廓偏差局-測(局部基準錐齒輪副-測量基準錐齒輪副，下同)、綜合齒向偏差局-測、切向綜合偏差局-測、一齒綜合偏差局-測、接觸區形態局-測以及三維齒面綜合偏差形貌圖局-測等，并被確認為批量錐齒輪檢測時評定該單個錐齒輪主要精度指標的參考基準數據。被測工件錐齒輪和測量錐齒輪按同樣方法進行測量，得到各項偏差的工件錐齒輪-測量錐齒輪數據；經運算得到相應各項偏差工-局數據（即工件錐齒輪相對于局部基準錐齒輪的相應各項精度指標的偏差）。然后根據所測得的工-局偏差數據和制定的精度指標公差范圍，來判定錐齒輪的質量及可互換性水平。