珩磨机技术：整体误差测量方法及仪器

      锥齿轮整体误差测量是在同一个回转角度位移坐标上按啮合顺序将锥齿轮工作齿面上各检测点所测得的所有单项几何误差集成为一个锥齿轮整体误差图，并以此为基础，完成对于锥齿轮单项几何精度、综合运动精度以及锥齿轮副接触状态的分析计量，实现对于锥齿轮使用性能和质量的评估和监控。锥齿轮整体误差测量方法和仪器，目前可分为二类三种。一类为坐标式几何解析测量法，该方法又分为"点到点测量法"和"点扫描测量法"，两种方法采用的仪器都为CNC齿轮测量中心，但配用的测量软件包有所不同；另一类为啮合式运动几何测量法（即啮合式点扫描测量法，该方法为我国首创），所采用的仪器为锥齿轮单面啮合检查仪，配有专用的测量锥齿轮和测量软件包。

　　（1）坐标式点到点锥齿轮整体误差的测量

　　在齿轮测量中心上，用三维测头沿锥齿轮的齿廓和齿向两个方向，按预先确定的间距，对被测齿面各检测点（通常为齿廓上5处、齿向上9处，共45点）的几何形状误差进行一点一点的测量。这种方法可以避免三维测头和被测齿面间在测量时产生摩擦力而影响测量结果。该测量方法采用的是"直接测量" 原理，具体步骤为：首先根据锥齿轮加工机床的调整参数和刀具几何参数，通过计算得到被加工大、小锥齿轮理想加工齿面的几何参数；将该齿面作为参照齿面，分别与实际加工（或经热处理后）的大、小齿轮的齿面进行比较，测得实际齿面与理想齿面的几何偏差。借助于专用的MATCH程序，确定相应于被测实际齿面的假象机床加工参数；再按照啮合模型进行TCA分析，计算得到锥齿轮副的切向综合偏差和接触状况，检验是否满足要求。如有必要，相应软件将根据测量结果，重新计算并调整机床加工参数，以便再次试切时，能加工出质量更满意的产品。

　　（2）坐标式点扫描锥齿轮整体误差的测量

　　日本大阪珩磨机近来提出的、采用二维测头对锥齿轮齿面进行点扫描测量的方法，得到了可靠满意的测量结果。该方法具有以下特点：通过控制工件的回转、测头的平行位移运动，避免了测头与齿面间的摩擦力对测量的不利影响；由于采用扫描测量方式，测量区域可覆盖整个齿面包括齿顶以及接近大、小端的区域；测量路径可有多种选择，通常齿形数及齿向数各为3条，共6条；每条扫描线上的采样数可达113个点，由于采样密度大，能够反映齿面上的微小波纹度（该波纹往往是不悦耳噪音的主要来源，用常规的点到点测量方法难以测量）。该方法采用的是"共轭测量"原理，其具体步骤为：首先根据机床加工参数和刀具参数计算得到大齿轮理想加工齿面的几何参数，计算出与它相共轭、无传动误差的虚拟共轭小齿轮的齿面几何参数；将实际加工的大齿轮齿面与理想加工大齿轮齿面进行对比测量，检测出齿廓及齿向上的相对偏差；将实际加工的小齿轮齿面与计算得到的虚拟共轭小齿轮齿面进行对比测量，检测出齿廓及齿向上的相对偏差。根据所测得的相对偏差，计算得到该锥齿轮副的三维齿面综合偏差形貌图、切向综合偏差和接触形态（包括接触路径，接触区域形状、大小位置等）。经实物测量、比对验证，点到点测量法和点扫描测量法的测量计算结果是一致的。

　　（3）啮合式点扫描锥齿轮整体误差的测量

　　成都工具研究所提出的锥齿轮啮合式点扫描测量法，是在锥齿轮单面啮合检查仪上，按设计安装位置、采用特殊测量锥齿轮与被测锥齿轮进行单面啮合的滚动测量。这种测量锥齿轮副的"基础"几何参数和被测锥齿轮副的几何参数是完全一样的。测量时采用腐蚀方法或粘贴方法，在大、小测量齿轮相间的轮齿上做成所需的齿廓或齿向测量棱线，通过测量锥齿轮的齿廓或齿向测量棱线与相配对的被测锥齿轮齿面接触传动，完成锥齿轮的啮合点扫描整体误差测量。测量路径数与测量齿轮齿数有关，一般为3+3共6条。锥齿轮啮合式点扫描整体误差测量采用的是"局部基准相对测量"原理。具体测量步骤如下：根据锥齿轮副实际跑车/试车实验（或经验），由厂方选出能最佳满足使用要求的锥齿轮副作为"基准"锥齿轮副（称为局部基准），它的切向综合偏差、一齿切向综合偏差及接触区形态被确认为评定该对锥齿轮副精度的主要参照指标。测量锥齿轮和局部基准锥齿轮相啮合，在锥齿轮单面啮合检查仪上测得综合齿廓偏差局-测(局部基准锥齿轮副-测量基准锥齿轮副，下同)、综合齿向偏差局-测、切向综合偏差局-测、一齿综合偏差局-测、接触区形态局-测以及三维齿面综合偏差形貌图局-测等，并被确认为批量锥齿轮检测时评定该单个锥齿轮主要精度指标的参考基准数据。被测工件锥齿轮和测量锥齿轮按同样方法进行测量，得到各项偏差的工件锥齿轮-测量锥齿轮数据；经运算得到相应各项偏差工-局数据（即工件锥齿轮相对于局部基准锥齿轮的相应各项精度指标的偏差）。然后根据所测得的工-局偏差数据和制定的精度指标公差范围，来判定锥齿轮的质量及可互换性水平。