双盘式渐开线测量仪精度分析

　　1　引　言

　　在渐开线圆柱齿轮的若干精度指标中,齿形误差是一个检测难度较大的项目。按照测量原理,渐开线齿形的测量方法主要可以分为标准曲线法、标准轨迹法和坐标法[1]。当前测量高精度渐开线齿形主要采用单盘式和电子展成式齿形测量仪。单盘式渐开线测量仪结构简单,测量原理完全符合渐开线展成原理。在电子展成式渐开线测量仪中,标准渐开线由一套电子展成机构生成,它的测量精度主要取决于测头位置调整与光栅等传感器的精度,以及直线导轨与旋转主轴的制造与调整精度。以上二种量仪测量渐开线齿形的原理属于标准轨迹法,具有较高的测量精度,但对1级(GB/T10095. 1—2001)精度渐开线圆柱齿轮齿形的测量仍略显不足。当前一些高精度齿轮测量仪器采用激光测量技术进行长度测量或对测量误差进行修正,测量精度与电子展成式量仪相比有一定提高,但相应制造成本更高[2]。双盘式渐开线测量仪测量渐开线齿形原理属于机械展成法。相比上述渐开线齿形测量仪器,双盘式渐开线测量仪的测量误差源最少。只要保证仪器结构设计合理以及关键零部件的制造精度,双盘式渐开线测量仪能够满足1级精度渐开线圆柱齿轮齿形的测量要求。对主要测量误差源进行补偿后,它的测量精度将进一步提高。

　　本文论述了提高双盘式渐开线测量仪中基圆盘、齿轮与芯轴装配精度的方法,对仪器的所有测量误差源进行了分析,得出了双盘式渐开线测量仪的测量不确定度。

　　2　双盘式渐开线测量仪测量原理[2]

　　双盘式渐开线测量仪主体如图1所示,测量仪的基圆盘直径等于被测渐开线圆柱齿轮的基圆直径。被测齿轮与两个基圆盘安装在同一芯轴上,齿轮安装在芯轴的一端。测头位于基准导尺侧面,须调整测头的测点与基准导尺处于同一平面。开始测量前,双基圆盘须在驱动系统的作用下同时紧靠仪器左侧基准板,使轴线精确定位。调正位置后,双基圆盘沿基准导尺向右侧滚动,测头微力压紧齿面,在基圆盘滚动的过程中,测头的偏移量即为齿形误差。

　　双盘式渐开线测量仪与单盘式渐开线测量仪相比,导尺与导轨同一化,免除了导轨直线度误差与两者平行度误差的影响;主轴与芯轴变成一根,消除了不同轴度误差;芯轴处于自由状态,没有大的受压变形;测头位置固定在基准导尺同一平面上,完全避免了阿贝误差。

　　与电子展成式齿形测量仪相比,双盘式渐开线测量仪形成的标准渐开线轨迹是连续的,且直观地符合渐开线展成原理;传递环节少,易保证精度;不存在由于测头位置变化引起的阿贝误差;基圆盘可选择与齿轮相同材料,消除了环境温度变化对测量精度的影响。