1 概述

    錐齒輪傳動機(jī)構(gòu)在汽車、直升飛機(jī)、機(jī)床及電動工具制造業(yè)中，得到了廣泛的應(yīng)用。不同的用途對錐齒輪性能質(zhì)量的要求也不同，歸納起來包括：①有良好的接觸區(qū)，能可靠的傳遞動力扭矩；②有良好匹配的幾何形狀，能平穩(wěn)的傳遞運(yùn)動，從而保證載荷均勻、傳動平穩(wěn)、振動小、噪音低。工廠通常采用雙嚙儀及檢測接觸斑點(diǎn)的滾動檢查儀來控制錐齒輪的質(zhì)量，但實(shí)際上很難精確判定錐齒輪的使用性能。
    錐齒輪的精度測量方法和圓柱齒輪類同，通常可分為三種：①坐標(biāo)式幾何解析測量法。即把錐齒輪作為一個(gè)幾何實(shí)體，對其幾何元素分別進(jìn)行單項(xiàng)幾何精度的測量；齒輪測量中心是其主要測量儀器。②嚙合式綜合精度測量法。即把錐齒輪作為一個(gè)傳動元件，對其傳動精度、接觸斑點(diǎn)、振動噪音進(jìn)行綜合測量。其測量儀器主要有錐齒輪單面嚙合檢查儀、錐齒輪雙面嚙合測量儀及錐齒輪滾動檢驗(yàn)機(jī)。③錐齒輪整體誤差測量法。它將錐齒輪作為一個(gè)用于實(shí)現(xiàn)傳動功能的幾何實(shí)體，或用坐標(biāo)測量法按單項(xiàng)幾何精度測量方式測量出錐齒輪的整體誤差，實(shí)現(xiàn)錐齒輪單項(xiàng)幾何誤差和傳動精度、質(zhì)量之間內(nèi)在聯(lián)系的分析研究；或按單面嚙合測量方式、采用嚙合點(diǎn)掃描測量方法，對錐齒輪的整體誤差進(jìn)行測量，得到錐齒輪的綜合運(yùn)動精度、接觸斑點(diǎn)以及各單項(xiàng)幾何精度。因此，錐齒輪整體誤差測量法是前兩種測量方法的集成和發(fā)展。
    隨著坐標(biāo)測量技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制與測量技術(shù)的發(fā)展，近年來對錐齒輪整體誤差測量技術(shù)的研究得到很快的發(fā)展。由于齒輪測量中心等圓柱式多坐標(biāo)多功能測量儀器的測量性能、數(shù)據(jù)處理能力的提高，錐齒輪的坐標(biāo)式幾何解析測量技術(shù)，已由單項(xiàng)幾何誤差測量發(fā)展到錐齒輪整體誤差測量，提高了錐齒輪設(shè)計(jì)、加工、精度質(zhì)量的檢測判定以及使用性能的預(yù)測等整個(gè)錐齒輪制造技術(shù)的水平。由我國自行開發(fā)、基于“可控點(diǎn)運(yùn)動—幾何測量原理”的錐齒輪單面嚙合點(diǎn)掃描測量技術(shù)及基于該技術(shù)開發(fā)的錐齒輪整體誤差測量儀，也正在更多地走向生產(chǎn)第一線，使我國錐齒輪測量理論、測量技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用得到了進(jìn)一步的提高和發(fā)展。

    2 錐齒輪精度主要測量方法及儀器

    2．1坐標(biāo)式幾何解析測量方法及儀器
    機(jī)械展成坐標(biāo)式直錐齒輪測量儀較早就有產(chǎn)品，以瑞士馬格KP42型為代表，精度很高但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。自1990年前后，CNC齒輪測量中心推向市場，坐標(biāo)式弧錐齒輪幾何形狀誤差測量方法才有了迅速發(fā)展并得到推廣應(yīng)用。現(xiàn)今市場上國外的齒輪測量中心，無論是德國克林伯格的P63，還是美國格里森/馬爾的GMX275、M＆M的西格馬3，都已具備了測量錐齒輪的功能。這些儀器都達(dá)到VDI/VDE等級規(guī)定的1級，空間測量不確定度在2微米以上；可對錐齒輪的單項(xiàng)幾何誤差進(jìn)行檢測，如齒距偏差（包括單個(gè)齒距偏差、齒距累計(jì)偏差、齒距累計(jì)總偏差）、齒廓偏差（包括齒廓總偏差、齒廓形狀偏差、齒廓傾斜偏差）、齒向偏差（包括齒向總偏差、齒向形狀偏差、齒向傾斜偏差）并可輸出三維齒面形狀偏差形貌圖等。

    2．2 單面嚙合滾動檢驗(yàn)綜合測量方法及儀器
    錐齒輪單面嚙合滾動檢測方法在生產(chǎn)中已經(jīng)使用多年。以美國格里森N0.513滾動檢驗(yàn)機(jī)為例，在被測錐齒輪副單面嚙合的情況下，模擬其工作狀態(tài)，加以一定的速度和載荷，調(diào)整V/H，進(jìn)行著色接觸區(qū)（斑點(diǎn)）的檢測，以判定該被測錐齒輪副的接觸狀況；借助于加速度傳感器、拾音器測量其振動和噪音，對齒頻諧波進(jìn)行掃描檢測。這種方法屬于“準(zhǔn)動態(tài)”測量方法，它對于錐齒輪的精度檢測是不夠完整、不夠準(zhǔn)確的。而采用光電編碼器作為角度基準(zhǔn)、用于錐齒輪切向綜合精度檢測的錐齒輪單面嚙合檢查儀，如德國克林伯格公司的PSKE900，因其檢測項(xiàng)目單一，尤其難以根據(jù)檢測結(jié)果對錐齒輪加工機(jī)床參數(shù)的調(diào)整給以指導(dǎo)、以改進(jìn)錐齒輪加工質(zhì)量。性價(jià)比較差，故生產(chǎn)中不多采用。
    近年來格里森公司推出的鳳凰500HCT數(shù)控錐齒輪滾動檢驗(yàn)機(jī)則同時(shí)具備了滾動檢驗(yàn)機(jī)和單面嚙合檢查儀的測量功能，既能測量錐齒輪的切向綜合誤差，又能數(shù)字化測量錐齒輪接觸區(qū)、進(jìn)行三維結(jié)構(gòu)噪音分析等。該機(jī)型功能先進(jìn)，代表了該類產(chǎn)品當(dāng)代的發(fā)展水平，雖價(jià)格昂貴，但在國內(nèi)已有個(gè)別用戶。與此類似的還有克林伯格GKC60、奧立孔T50等數(shù)控錐齒輪檢驗(yàn)機(jī)。

    2．3 整體誤差測量方法及儀器
    錐齒輪整體誤差測量是在同一個(gè)回轉(zhuǎn)角度位移坐標(biāo)上按嚙合順序?qū)㈠F齒輪工作齒面上各檢測點(diǎn)所測得的所有單項(xiàng)幾何誤差集成為一個(gè)錐齒輪整體誤差圖，<