目前常用的齒輪精度測量方法有兩種，一種是齒輪嚙合試驗(yàn)法，用以判斷一對齒輪副的回轉(zhuǎn)傳動性能；另一種是幾何解析測量法，它將被測量齒輪實(shí)際齒面形狀和理論值進(jìn)行比較測量。齒輪大多為漸開線齒輪，其測量原理和非漸開線齒輪的測量原理是不同的。 

漸開線齒輪的測量 漸開線齒輪的測量原理 

測量漸開線齒輪的齒面形狀時，測頭置于被測齒輪基圓的切線上，被測齒輪的回轉(zhuǎn)和測頭的直線運(yùn)動，按照展成關(guān)系進(jìn)行控制。在以往機(jī)械式齒輪測量儀中采用了基圓盤；如今儀器的軸系導(dǎo)軌上都裝有圓編碼器或長編碼器(長刻度尺)，由計(jì)算機(jī)按展成關(guān)系實(shí)現(xiàn)高速、高精度的NC控制

圖1 漸開線齒輪的測量原理

漸開線齒輪測量的可溯源性 

近年來，因生產(chǎn)工程集團(tuán)化，ISO9000得以普及，圖2所示的測量值可溯源體系的有關(guān)問題得到重視。目前，ISO正對齒輪測量儀器的精度評定方法制訂有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，德、美兩國已經(jīng)確立了溯源體系頂端的國家機(jī)構(gòu)。在日本，企業(yè)是用基于ISO標(biāo)準(zhǔn)建立起的JIS標(biāo)準(zhǔn)來確立齒輪精度的等級，由于沒有建立如圖2所示的可溯源體系，因而測量誤差值的保證體系還沒有建立起來。所以，日本齒輪工業(yè)協(xié)會組建了一個項(xiàng)目組，對“超精密齒輪精度檢驗(yàn)評定方法的標(biāo)準(zhǔn)化”進(jìn)行了研究，開發(fā)了高精度齒輪測量儀器，它適用于檢驗(yàn)一般齒輪測量儀器用樣板。

圖2 精度溯源體系

由大阪精機(jī)承擔(dān)制造的高精度CNC齒輪測量儀，其測量精度(重復(fù)性)為0.2～0.3μm，我們進(jìn)行了如下技術(shù)開發(fā)： 

(1)上下頂尖采用氣浮軸承，提高了主軸回轉(zhuǎn)精度； 

(2)主軸氣浮軸承中內(nèi)裝有高精度圓光柵，提高了輸出性能； 

(3)齒形和齒向的測量滑座都采用了氣浮導(dǎo)軌，提高了測量運(yùn)動性能； 

(4)采用激光測長儀來檢查誤差，測量放大倍數(shù)可達(dá)10000倍。 

該儀器的驅(qū)動系統(tǒng)，主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，測頭的直線運(yùn)動也采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，二者用NC控制來實(shí)現(xiàn)漸開線或齒向的展成運(yùn)動，以實(shí)現(xiàn)測量。齒距誤差按齒距等分、與齒面接觸的測頭的位移變化量，通過激光測長系統(tǒng)進(jìn)行檢測。位移檢測元件安裝在平行簧片上，而測座上裝有反射鏡，激光束照射其上進(jìn)行齒面精度的測量(見圖3)。

圖3 利用激光測量齒面

目前，該儀器已安置于日本電氣通訊大學(xué)內(nèi)，進(jìn)行儀器測試、數(shù)據(jù)采集，以分析測量的不確定度。 

非漸開線齒輪的測量 

在所討論的漸開線齒輪齒面的檢測中，其檢測儀器主軸的回轉(zhuǎn)和測頭的直線運(yùn)動均采用CNC控制以實(shí)現(xiàn)同步，而非漸開線齒形的齒輪，特別是錐齒輪等，其齒面形狀是三元函數(shù)的，測量時，必須將實(shí)際齒面的坐標(biāo)位置和預(yù)先計(jì)算出來的理論齒面三維坐標(biāo)值進(jìn)行比較測量。準(zhǔn)雙曲面齒輪齒面的測量以及用測量的結(jié)果來評定準(zhǔn)雙曲面齒輪的性能就是一典型事例。