小模数齿轮测量的现状与趋势

关键 词 ： 小模 数 齿轮 ； 渐开线； 齿轮 测 量仪 器
１齿轮 测 量概 述 为并 联测 量 。 在 串联 测量 中 ， 需要 对 齿 轮 的表 面进 行逐 个 采 点 ， 然后 齿 轮 测 量 一般 分 为 ： 以齿 廓 、 螺旋 线 和齿 距 测 量 为 基 础 的分 析 将 每 一个 点 综合 联 系起 来 ， 这 种测 量 方 法存 在 的不 足就 是 对 于 齿轮 式测量 ； 以综 合 测 量 （ 双面啮合 、 单 面 啮合 测 量 ） 为基 础 的 功 能 式 测 表 面获 取 的 信 息不 够 丰 富 ， 从 而影 响 到 测量 的效 率 ， 而并 联 测 量 就 量； 将单项和综合集成于一体的齿轮整体误差测量。齿轮测量技术 很 好 的解 决 了 这个 问题 。 的发展有近百年的历史 ， 从整体上考察 ， 其发展主要表现在 ３个方 ４ ． ２ 基 于光 纤测 头 的齿 轮 分 析测 量技 术 光纤 测 头是 近几 年 精 密测 头 的 研究 热 点 ， 将 该测 头应 用 到微 小 面： ①在测量原理方面 ， 实现了由“ 比较测量 ” 到“ 啮合运动测量” ， 直 至“ 模 型化 测 量 ” 的发 展 ； ② 在 实 现 测 量原 理 的技 术 手段 上 ， 历经 了 齿轮 测 量 中 已取得 实 质性 进 展 。光 纤测 头种 类 较 多 ， 比较 成 熟 的 工 “ 以机 械 为主 ” 到“ 机 电 结合 ” 。直 至 当今 的“ 光 一 机一 电” 与“ 信 息 技 作 原理 为 采用 光 纤 头进 行 定 位 、 使 用光 学 测 头进 行 位 置 测 量 ． 目前 ， 术” 综 合 集 成 的演 变 ； ③ 在 测 量结 果 的表 述 与 利 用方 面 ， 历经了“ 指 世 界 上 最小 的接 触 式 光 纤 测 头 ， 最小直径为 ２ ５ ｍ， 最 小测 力 为 １ Ｎ。 示 表 加 肉眼 读取 ” 到“ 记 录器 记 录加 人 工研 判 ” 。 直至“ 计算 机 自动 分 这 种 测 头 在 精 密 测 量 机 上 测 量 微 小 齿 轮 ，其 测 量 不 确 定 度 可 达 ０． ５ｍ。 析 并 将测 量结 果 反馈 到制 造 系统 ” 的飞跃 。 ２ 对 小模 数 齿轮 测量 现 状 的分 析 ４ ． ３齿 轮单 面 啮合 测 量技 术 对于 小模 数来 讲 主 要 是指 模 数 小 于 ｌ ｍ ｍ 的齿 轮 ， 目前 在 机 械 “ 齿 轮 单 面 啮合 测 量 ” 是符 合 齿 轮 使 用 状 态 的 高 效 精 密测 量方 制 造 中应 用 的 比较 广 泛 。 我 国对 于齿 轮 的测 量 主要 是 集 中在 中模 数 式 ， 这一概念从提出至今 已有 ８ ０ 余年 ， 人们逐渐认识到了它在齿轮 齿 轮 上 ，对 于大 模数 和微 小模 数 齿 轮都 是 属 于绝 端 测 量 范畴 的 ， 对 误差测量中的重要地位。 基于齿轮单面啮合测量原理， 在不 同时期 ， 于小 模数 齿 轮 的测 量 在技 术 上还 比较 落后 ， 需 要 不 断 的改 进 。测 量 人们 构 建 了不 同的测 量 系统 ， 产 生 了基 于 不 同传 感 器 原 理 的齿 轮 单 技 术 的落 后 远 远不 能满 足 科 学 的发 展 速 度 ， 在工业生产中 ， 发 展 的 面 啮合 检 查仪 。 目前 ， 中模 数齿 轮单 啮 仪 是非 常成 熟 的技 术 ； 已有 针 速度 非 常 快 ， 这 就 需 要 齿 轮 的标 准 要 完 全 符合 工 业 生 产 需 求 ， 以便 对 模数 ０ ． ２ ～ ｌ ｍ ｍ齿 轮 的单 啮 仪 ，但 在 齿 轮 直 径 上有 非 常 严 格 的 限 更 好 的 服务 于 工业 生 产 。 但 是现 在 的测 量 技术 还 不能 够 完全 符 合工 制 。 业 生 产 的需 求 ， 究其原因 ， 主要 是 因为小 模 数 齿 轮 的结 构 造成 的 ， 齿 由于小 模 数齿 轮（ 特 别是 微小 模 数 塑料 齿 轮１ 的尺 寸小 、 刚 度小 、 轮 间 的齿 槽 间 隙小 ， 轮 齿 刚性 较 差 ， 这些 都 是 造 成测 量 难 度 的 因素 。 惯 性小 、 受力 易 变 形 ， 而 常规 齿 轮 单面 啮 合测 量 仪 的 主 轴 系统 （ 包 括 在 对 其 进 行 测 量 的过 程 中 ， 由于 齿 槽 间 隙 较小 ， 所 以测 头很 难 进 入 轴 系 、 光栅 传 感 器 、 联 轴器 、 电机 等 ） 的惯 性 大 、 阻 力大 ， 致使“ 单 面 啮 到齿 槽 内 ， 加 之 测杆 的刚性 较 差 ， 在 测量 的过 程 中 ， 对 于精 度 和反 复 合 测量 ” 原 理未 能 在微 小 模 数齿 轮 的测 量 中得 到应 用 。 因此 ， 微 小 模 度就无法真实的保证 ， 有时候甚至无法进行测量 。 数 齿轮 的单 啮测 量技 术 一直 是 世界 性技 术 难题 。 ３小模 数 齿 轮 的分 析式 测 量 ５结 论 小模 数齿 轮 的齿 槽 小 ， 使 分 析 式测 量 难 以进 行 ， 因 此在 美 国等 以上 对 于小模 数 齿 轮测 量 的 现状 、 发 展 趋 势 和测 量技 术 都 进 行 国家 的小 模 数齿 轮 标 准 中 ， 曾经 只规 定 了综 合 误 差 项 目， 而对 齿 廓 、 了相应 的分析 ，小 模 数齿 轮 的 测量 精 度 将关 系 到 机械 制 造 的 质量 ， 螺旋线和齿距误差项 目没作规定 ， 小模数齿轮的功能性测量也因此 所 以要 对 测量 技 术 给予 足够 的重 视 。随 着科 学 技 术 的进 步 ， 各 项 新 是唯 一 的测 量 方式 。随着 分析 式 齿 轮测 量 仪 器 的发 展 ， 小 模 数齿 轮 测 量技 术 在不 断 的应 用 到齿 轮 测量 中 ， 促 进 了测量 技 术 的 发展 。在 的分 析式 测 量 才渐 渐 被覆 盖 。 目前 ， 齿 轮分 析 式 测 量 的主 要 手段 是 信 息处 理 技术 和 数字 技 术方 面 将会 不 断 的进 行 改 进 ， 光 纤 测头 也 应 齿 轮 测量 中心 ， 它采 用 坐 标 测 量原 理 ， 实 际 上 是 圆柱 ｆ 极） 坐 标 测 量 用到了微小齿轮测量中， 对于测量的精度和准确性有 了很大程度的 机， 通 常 由主机 、 Ｃ Ｎ Ｃ数 控 单元 、 数 据 采集 单 元 、 机 电通 讯 接 口、 计 算 提 高 ， 在齿 轮测 量 技术 方 面 有所 提高 。 在 未来 的发展 过 程 中 ， 随着 技 机及 外 设 、 测 量 软件 和 数据 处 理 软 件 等部 分 组 成 ． 从 原理 上 讲 ， 小 模 术 的不 断进 步 ， 测量 技 术 还 会 有新 的改 进 ， 对 于 齿 轮 的测 量 也 将 会 数齿 轮测 量 中 心与 常 见 的 中大模 数 齿 轮测 量 中心是 完 全 一样 的 ， 只 更 加 的精 密 ， 准确 ， 为 机械 制 造 的质 量创 造 了更 加 有利 的条件 。 是针对小模数齿轮的特点 ， 在仪器的机械结构 、 特别是测头方面 ， 进 参 考 文献 行 了专 门设 计 ， 测头 的关键 技 术是 微 小 测 量力 的控 制 与微 细 测杆 的 ［ １ ］ Ｇｏ Ｃ Ｈ Ｇ． Ｇ ｅ ａ ｒ ｍｅ ｔ ｒ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ［ Ｊ 】 ． Ａｎ ｎ ａ ｌ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ Ｃ Ｉ Ｒ Ｐ， ２ ０ ０ ３， ５ ２（ ２ ） ： ６ ５９ ． ６ ９ ５． 加工 ， 在 功 能上 。 ４小 模数 齿 轮 测量 的发展 趋 势 ［ ２ ］ 姚福 生 ， 石 照耀 ． 张 兆龙 ． 中 国特 色的 齿轮 测量 一 齿轮 整 体 误 差 测 在齿 轮 的发 展 史 中 ， 因为 工 业 生产 的发展 而 在 机 械制 造 方 面也 量 技 术冲 国科 学技 术前 沿 【 Ｍ 】 ． 上海 ： 上 海教 育 ． １ ９ ９ ７ ： ３ ９ ８ — ４ １ ３ ． 在不 断 的提 高 ， 那 么 对 于 齿 轮 的技 术 也 就 不 断 的有 所 改 进 ， 越来 越 ［ ３ 】 ， ｊ 、 岛秀芳 ， 小笠原真智． 精 密工学会志【 Ｍ】 ． 东京 ： 精 密工学会 志编 多 的小模 数 齿 轮应 用 到 了工业 生 产 中 ， 那 么对 于 这些 小 模 数 齿 轮 的 辑 委 员会 ， ２ ０ ０ ３ ： ４ ７ ． ６ ０ ． 测量 就成 了研 究 的热 点 。因 为小 模 数齿 轮 的齿 槽 间 隙较 小 ， 测杆 很 难进入 ， 并 且 测 杆 的 刚 性较 差 ， 由 此在 测 量 的过 程 中会 产 生一 定 的 误差影响到测量精度。微小模数齿轮的出现 ， 对于小模数齿轮来讲 是一 种 挑 战 。传 统 的 测量 方 法 根本 不 能 够满 足 现有 齿 轮 使 用状 况 ， 分析 式 测 量在 模 数 上始 终 不 能 够突 破 ０ ． ２ ｍｍ， 而 双 啮综 合 测 量 突破 不 了模 数 ０ ． １ ｍ ｍ， 使 用 双 啮测 量 技 术对 小 模数 齿 轮 进行 测 量 是 不得 已 的办法 。 所 以在 近些 年 来 研究 小模 ��
科技 创新 与应 用 ｌ ２ ０ １ ３ ｆ ｌ ￣３ 期
工 业 技 术
小模 数齿轮测 量 的现 ห้องสมุดไป่ตู้ 与趋势
徐 浩
（ 哈 尔 滨智 达 测 控技 术有 限公 司 ， 黑龙 江 哈 尔滨 １ ５ ０ ０ ０ ０ ）
摘 要： 随着科 学技术的不断发展 ， 在工业生产中， 小模数齿轮越来越 多的应用到机械生产 中， 并且还有向微小尺寸发展的趋势 ， 随着 齿轮 尺 寸 的 变小 ， 对其 进行 的测 量 工作 将会 越 来越 难 ， 在 测量 精度 和 准确 度 方 面要 求越 来 越严 。 我 国在 这 方 面的 测量 技 术也
在 不 断 的发展 ， 但 是 以 目前 传 统 的测 量 方法 已经无 法 满足 实际 的需要 ， 所 以在 技 术 上 呈现 出新 的发展 趋 势 。经过 技 术 改 革 ， 各 种 新 的测 量方 法应 运 而 生 ， 在 小模数 齿 轮 测量 中发 挥 了显 著 的作 用 ， 为 我 国的 ： － ． ｒ － ３ ， ｋ 发展 做 出 了贡 献 。