齒輪測(cè)量?jī)x與齒輪測(cè)量技術(shù)的發(fā)展

        按照齒輪設(shè)計(jì)圖樣加工后得到的齒輪工件，為判斷其是否符合相應(yīng)的齒輪精度標(biāo)準(zhǔn)要求并給質(zhì)量是否合格的過程稱為齒輪測(cè)量或齒輪檢驗(yàn)。這種檢驗(yàn)是齒輪的終結(jié)檢驗(yàn)（驗(yàn)收檢驗(yàn)）。

        齒輪的另一種檢驗(yàn)形式稱為工藝檢驗(yàn)。它是指在齒輪的加工過程中檢驗(yàn)，其目的是為了揭露侖在加工過程中產(chǎn)生誤差的根源，評(píng)定機(jī)床一刀具一夾具一工件系統(tǒng)的精度，改進(jìn)齒輪加工質(zhì)量。

        齒輪檢驗(yàn)所使用的量具或儀器統(tǒng)稱為齒輪量?jī)x。

        齒輪量?jī)x的發(fā)展歷程一直是與齒輪嚙合理論的深人與進(jìn)步以及齒輪精度理論的進(jìn)展相輔相成的。齒輪精度理論的發(fā)展又推動(dòng)了齒輪測(cè)量技術(shù)和齒輪量?jī)x的發(fā)展和進(jìn)步。

        回顧齒輪精度的歷史可知，齒輪精度理論自從1765年 L . Enler 將漸開線應(yīng)用于齒輪傳動(dòng)后，迄今為止經(jīng)歷了齒輪誤差幾何學(xué)理論、齒輪誤差運(yùn)動(dòng)學(xué)理論和齒輪誤差動(dòng)力學(xué)理論的發(fā)展過程。其中，齒輪動(dòng)力學(xué)理論目前還在進(jìn)一步探索中。第一種理論把齒輪看做純幾何體，認(rèn)為齒輪是一些空間曲面的組合，任一曲面都可由三維空間中點(diǎn)的坐標(biāo)來描繪，實(shí)際曲面上點(diǎn)的實(shí)際位置和理論位置的偏離即為齒輪誤差。第二種理論將齒輪看做剛體，認(rèn)為齒輪不僅僅是幾何體，也是個(gè)傳動(dòng)件，并認(rèn)為齒輪誤差在嚙合運(yùn)動(dòng)中通過嚙合線方向影響其傳動(dòng)特性，因此嚙合運(yùn)動(dòng)誤差反映了齒面誤差信息。第三種理論將齒輪看做彈性體，對(duì)輪齒齒廓故意地進(jìn)行修形，使其按一定規(guī)律偏離理論漸開線齒形，用于補(bǔ)償輪齒承載后的彈性變形，從而獲取最佳的動(dòng)態(tài)性能，由此形成了齒輪動(dòng)態(tài)精度的新概念，如傳動(dòng)誤差、設(shè)計(jì)齒廓的引人就是很好的例證。由于齒輪精度理論的發(fā)展，導(dǎo)致了齒輪精度標(biāo)準(zhǔn)的不斷豐富和更新；反過來齒輪測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，也為齒輪精度理論的應(yīng)用和齒輪標(biāo)準(zhǔn)的貫徹提供了技術(shù)支撐。

        追溯齒輪量?jī)x的發(fā)展歷程，到今天算來，已有近百年的歷史。

        作為齒輪量?jī)x的中小型量具，瑞士的馬格（ MAAG ）公司于1922年研制出周節(jié)儀，1926年制成了手提式基節(jié)儀。1923年德國的蔡司（ Zeiss ）公司在世界上首次研制成功機(jī)被展成式，基圓直徑可以任意調(diào)節(jié)的萬能漸開線檢查儀，并于1925年正式投人市場(chǎng)。該儀器調(diào)整被測(cè)齒輪基圓直徑的長度基準(zhǔn)采用的是光學(xué)玻璃線紋尺，刻線間距為 I mm ，由于采用于阿基來德螟旋線讀數(shù)裝置，其分度值為1um，因此基圓直徑調(diào)整精度達(dá)到微米級(jí)。后來，該類型儀器的改進(jìn)型一VG450型萬能漸開線檢查儀開始銷往世界各國。

        20世紀(jì)50年代初，德國蔡司公司又推出了機(jī)械展成式萬能螺旋線檢査儀，標(biāo)志著全面控制齒輪質(zhì)量成為現(xiàn)實(shí)。

        1965年英國研制出了光柵式單嚙儀，標(biāo)志著高精度測(cè)量齒輪動(dòng)態(tài)誤差成為可能。

        1970年以我國成都工具研究所齒輪專家黃潼年為首的課題組研發(fā)出了齒輪整體誤差測(cè)量技術(shù)，標(biāo)志著運(yùn)動(dòng)幾何法測(cè)量齒輪的開始。黃潼年在1973年發(fā)表在《中國科學(xué)》第4期上的《齒輪的動(dòng)態(tài)全誤差曲線及其測(cè)量方法》，在國內(nèi)外引起了不小的震動(dòng)，并從此開啟了在國內(nèi)外研究齒輪動(dòng)態(tài)誤差的測(cè)量熱潮。隨后我國的成都工具研究所生產(chǎn)的CZ450型齒輪整體誤差測(cè)量?jī)x、CSZ500型錐齒輪測(cè)量機(jī)和CQB700型擺線齒輪測(cè)量?jī)x相繼推向市場(chǎng)，其中錐齒輪整體誤差測(cè)量技術(shù)專利已經(jīng)轉(zhuǎn)讓到德國，德國也開發(fā)了圓柱齒輪整體誤差測(cè)量技術(shù)及其儀器。

        1970年，美國 Eelows 公司研制出Mierolog50，并在芝加哥博覽會(huì)展出，標(biāo)志著數(shù)控齒輪測(cè)量中心的開始。

        20世紀(jì)80年代末，日本大阪精機(jī)推出了基于光學(xué)全息原理的非接觸點(diǎn)面分析機(jī) FS -35，標(biāo)志著齒輪非接觸測(cè)量法的開始。

        CNC 坐標(biāo)測(cè)量技術(shù)是1959年夏季在法國巴黎召開的國際機(jī)床博覽會(huì)上由英國 Ferranti 公司首先提出的。這一概念的提出是對(duì)傳統(tǒng)測(cè)量概念的重大突破，其重要意義在于把測(cè)量概念的理解從單純的“比較測(cè)量”引申到“模型化測(cè)量”的新領(lǐng)域。

       齒輪 CNC 坐標(biāo)測(cè)量技術(shù)的基本原理起源于20世紀(jì)70年代的電子展成技術(shù)。它是通過由計(jì)算機(jī)、控制器、伺服驅(qū)動(dòng)裝置及傳動(dòng)裝置組成的展成系統(tǒng)，形成齒席線、螺旋線等的特定曲線電子展成法一般是按被測(cè)齒輪的理論方程進(jìn)行控制的。進(jìn)人20世紀(jì)90年代以后， CNC 齒輪測(cè)量技術(shù)出現(xiàn)了跟蹤測(cè)量法，如測(cè)頭跟蹤法就是在測(cè)量過程中根據(jù)測(cè)頭的示值對(duì)相應(yīng)坐標(biāo)軸的測(cè)量位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，測(cè)頭跟蹤被測(cè)齒面運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)齒輪的精確測(cè)量。

       最近幾十年來， CNC 坐標(biāo)測(cè)量法成為齒輪測(cè)量技術(shù)的世界性的主要潮流，它在齒輪刀具、蝸輪蝸桿、錐齒輪、小模數(shù)齒輪、大齒輪和齒輪在線測(cè)量方面得到了廣泛的應(yīng)用，與之相配套的齒輪測(cè)量中心在國內(nèi)外能有幾十種、上百種之多（詳見后面的資料）。概括起來，在過去的一個(gè)世紀(jì)里，齒輪測(cè)量技術(shù)的發(fā)展可以總結(jié)為三個(gè)方向。首先在測(cè)量原理方面，實(shí)現(xiàn)了由“比較測(cè)量”到“嚙合運(yùn)動(dòng)的測(cè)量”再到“模型化測(cè)量”的發(fā)展。在實(shí)現(xiàn)測(cè)量原理的技術(shù)手段上，經(jīng)歷了“以機(jī)械為主”到“機(jī)電結(jié)合”，直至當(dāng)今的“光﹣機(jī)﹣電”與“信息技術(shù)”綜合集成的演變。在測(cè)量結(jié)果的獲得方面，歷經(jīng)了從“用肉眼從指示表讀取”到“記錄器記錄加工讀取”，直到“計(jì)算機(jī)自動(dòng)分析并將測(cè)試結(jié)果反饋到制造系統(tǒng)”的飛躍。

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