基于CNC齒輪測量中心的齒條滾刀測量
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齒條滾刀的基本幾何特性
齒條滾刀又稱為環(huán)形扣滾刀或環(huán)形齒條滾刀，是螺旋升角為0的特殊齒輪滾刀。齒條滾刀的頭數(shù)為被加工齒條的齒數(shù)z+1，周節(jié)p等于被加工齒條的周節(jié)，為π乘以滾刀模數(shù)m，在分度圓處齒條滾刀的齒厚和齒間距相等，都為p/2，其齒形與被加工齒條的齒形相同。由于齒條滾刀的連續(xù)切削和高加工效率的特點，其在齒條的加工中被廣泛使用[1]。
CNC齒輪測量中心測量齒條滾刀的實現(xiàn)原理
CNC齒輪測量中心采用坐標測量原理，是由計算機控制的極坐標測量機，它的機械運動包括軸向（Z軸）、徑向（X 軸）、切向（Y 軸）3個方向的直線運動和一個主軸（A 軸）的旋轉運動以及微位移傳感器測頭的小范圍移動[2]。CNC 齒輪測量中心的系統(tǒng)結構如圖1所示。
整體運動控制流程
通過齒條滾刀的頭數(shù)、模數(shù)、壓力角、容屑槽數(shù)、鏟背量以及偏位值等基本參數(shù)推導出其他用于測量運動的各參數(shù)，用戶可根據(jù)需要選擇待測量誤差項，計算機根據(jù)已選擇測量項的幾何模型生成連續(xù)測量的運動軌跡。其測量運動控制流程如圖2所示。
測量的運動軌跡及實例
基于坐標測量原理的CNC齒輪測量中心能快速、準確、自動地測量齒條滾刀的螺旋線誤差、齒形誤差、刀齒前面徑向性、容屑槽周節(jié)誤差、容屑槽導程誤差以及外圓徑向跳動誤差等各項目，下面以基本參數(shù)為mn=2，an=20°，z =27，zk =16，k =9，e =4.5，Dao=150的齒條滾刀為例，介紹各誤差項的運動軌跡及實測結果[3-5]。
1 螺旋線誤差的測量
齒條滾刀裝卡時，規(guī)定滾刀前刀面要朝向操作者的右側，則在上側的齒面為右齒面，在下側的齒面為左齒面。由于實際齒條滾刀的側后刀面需要鏟齒以形成側后角和頂后角，導致滾刀左右齒面的導程與其基本蝸桿螺旋面的導程不同，除兩側刀刃處于基本蝸桿螺旋面上外，其他點并不在基本蝸桿螺旋面上。
根據(jù)國家標準GB/T6084—2001關于滾刀螺旋線誤差的規(guī)定：相鄰切削刃的螺旋線誤差是相鄰切削刃與內孔同心圓柱表面的交點對滾刀理論螺旋線的最大軸向誤差。在進行滾刀螺旋線誤差測量時，測量得到分度圓螺旋線上的一系列刃口點，計算出被測齒條滾刀的螺旋線誤差值，并可根據(jù)相鄰切削刃螺旋線誤差計算出一轉內切削刃螺旋線誤差和三轉內切削刃螺旋線誤差。
測量齒條滾刀的螺旋線誤差時，需要將測頭手動調整到待測螺旋線的完整齒上方的齒槽內，則該齒即為滾刀螺旋線的1號齒，也是螺旋線誤差計算的基準齒，把X軸的坐標值控制在齒條滾刀的分度圓半徑處，Y軸坐標為0，由于齒條滾刀螺旋升角γ為0的特殊性，只需控制主軸旋轉即可，測頭從起測齒開始共掃描測量Zk個切削刃。圖3為齒條滾刀的實測螺旋線誤差曲線。
國家標準GB/T6084—2001關于滾刀齒形誤差的規(guī)定為在檢查截面中的測量范圍內，容納實際齒形的兩條理論直線齒形間法向距離。在測量齒條滾刀時，不論其容屑槽是直槽的還是螺旋槽的，若存在偏距或徑向前角不為零時，其刃口齒形都是曲線，但切削刃口上的各點還是在其基本蝸桿的螺旋面上，因而可逐點測出切削刃口的齒形誤差。
齒條滾刀的齒形有“刃口齒形”和“鏟背齒形”之分，但兩者測量的理論基準都是滾刀的設計齒形。測量刃口齒形時，控制測頭的Y軸坐標不變，旋轉主軸至測頭脫離齒面，則完成對側鏟面的一次掃描，獲取該處的刃口坐標，以此可以獲得齒條滾刀不同半徑的各點刃口坐標，實測誤差曲線如圖4所示。測量鏟背齒形時，滾刀處于靜止狀態(tài)，控制測頭的Y軸坐標位于齒條滾刀的偏位值處不變，X和Z軸聯(lián)動從側鏟面齒根向齒頂進行掃描，實測誤差曲線如圖5所示。
刀齒前面的徑向性是檢驗滾刀前刀面重磨后是否合格的重要標準。滾刀剛生產(chǎn)出來時需要測量刀齒前面的徑向性，使用一段時間以后由于刃口磨損變形，需要通過重磨前刀面來獲得新的刃口，重磨前刀面后也需要測量其精度。國家標準GB/T6084— 2001關于滾刀刀齒前面的徑向性的規(guī)定：在測量范圍內，容納實際刀齒前面的2個平行于理論前面的平面間的距離。
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