超精密蝸輪副加工成套工藝研究

彭東林 石照耀 鄭 永 周啟武 楊繼森 徐 是

1.重慶理工大學(xué)機(jī)械檢測(cè)技術(shù)與裝備教育部工程研究中心，重慶，4000542.北京工業(yè)大學(xué)北京市精密測(cè)控技術(shù)與儀器工程技術(shù)研究中心，北京，1001243. 重慶理工大學(xué)時(shí)柵傳感及先進(jìn)檢測(cè)技術(shù)重慶市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶，400054

0 引言

蝸輪蝸桿傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)的一種，具有傳動(dòng)比大、傳動(dòng)平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，在制造領(lǐng)域應(yīng)用廣泛[1]。例如，某些機(jī)床中采用蝸輪蝸桿傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，部分磨齒機(jī)使用蝸輪蝸桿傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)精密分度。蝸輪副的加工分為蝸輪的加工和蝸桿的加工兩部分，蝸桿的加工通常采用蝸桿磨床，而蝸輪的加工通常采用滾齒機(jī)。我國(guó)在50多年前曾加工出3級(jí)精度蝸輪副，此后一直難以超越或?qū)崿F(xiàn)技術(shù)普及。機(jī)械行業(yè)內(nèi)，為了提高某一個(gè)零部件的精度，通常的做法是提高其加工設(shè)備的精度。高精度加工設(shè)備的獲取途徑只有購(gòu)買(mǎi)或由更高精度的零部件組裝而成。為了跳出高精度零部件制造與高精度設(shè)備組裝互相制約這個(gè)“死循環(huán)”，須另辟蹊徑。

本文第一作者所帶領(lǐng)的課題組在2010年成功將一臺(tái)普通滾齒機(jī)提高了精度，獲得高精度蝸輪母機(jī)，即在檢測(cè)得到原始誤差后，通過(guò)人為制造一個(gè)反向誤差來(lái)抵消原有的誤差。這種利用誤差修正誤差的方案以較低的成本實(shí)現(xiàn)了機(jī)床精度的提高，進(jìn)而可加工出精度更高的零件，再用這些零件組裝成精度更高的機(jī)床。

借鑒通過(guò)誤差的精準(zhǔn)抵消來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)床精度提高的技術(shù)方法，課題組開(kāi)展了超精密蝸輪副的制造工藝研究，以期進(jìn)一步提高國(guó)產(chǎn)蝸輪副的精度。

1 基于誤差誘導(dǎo)重塑與自我精準(zhǔn)抵消的加工測(cè)量一體化新工藝

為了提高蝸輪副精度，先對(duì)蝸輪的主要誤差進(jìn)行分析。蝸輪蝸桿傳動(dòng)對(duì)應(yīng)的傳動(dòng)誤差曲線可以通過(guò)算法分解為周期誤差和累積誤差。蝸桿的誤差會(huì)影響周期誤差；蝸輪的誤差既會(huì)影響累積誤差，又會(huì)影響周期誤差。通過(guò)提高滾齒機(jī)的精度，可以有效減小累積誤差。周期誤差的減小比較困難，需要依賴(lài)蝸輪加工刀具，而普通的蝸輪加工刀具精度往往不夠高，這就需要另尋他法。蝸輪加工時(shí)是刀具與蝸輪進(jìn)行展成運(yùn)動(dòng)，而實(shí)際使用時(shí)是蝸桿與蝸輪嚙合運(yùn)動(dòng)，這個(gè)過(guò)程是刀具將自身的誤差鏡像“復(fù)制”到蝸輪上，如果能夠使蝸桿的誤差和刀具誤差一致，蝸桿的誤差和蝸輪上的誤差就可以精準(zhǔn)抵消。

據(jù)此，彭東林等[2]設(shè)計(jì)了基于誤差誘導(dǎo)重塑與自我精準(zhǔn)抵消的加工測(cè)量一體化新工藝。具體方法如下：按照蝸桿參數(shù)加工一把剃刀，在同一臺(tái)蝸桿磨床上磨削，對(duì)蝸輪進(jìn)行強(qiáng)力剃齒，再將剃刀換成蝸桿，調(diào)整蝸桿的安裝位置，使其誤差精準(zhǔn)抵消，繼續(xù)跑合，直至可投入使用。該工藝不是簡(jiǎn)單消除誤差(易受加工設(shè)備和工人技能的限制)，而是借用、重塑甚至制造一個(gè)誤差去精準(zhǔn)抵消誤差，所以目標(biāo)不是誤差最小，而是誤差一致。

這套工藝與傳統(tǒng)的跑合、竄位工藝具有相似性。首先，為減小振動(dòng)、降低溫升、提高效率而對(duì)蝸輪減速機(jī)進(jìn)行拖動(dòng)跑合時(shí)，可采用與傳統(tǒng)方法相似的工藝，但本課題組改進(jìn)了刀具的磨削和剃齒的方法，在將剃刀換回蝸桿后，分別找到蝸輪蝸桿的誤差高低點(diǎn)并進(jìn)行竄位配相，使得蝸輪蝸桿的誤差規(guī)律和大小一致，再通過(guò)竄位使二者誤差抵消，從而在蝸桿和刀具精度都不高的情況下實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)精度的顯著提高。傳統(tǒng)工藝是對(duì)蝸輪副扭矩傳遞性能的改善，新工藝則是對(duì)蝸輪副位置傳遞精度的提高，分別對(duì)應(yīng)蝸輪副傳遞扭矩、傳遞位置的兩項(xiàng)功能。其次，傳統(tǒng)的蝸輪副裝配工藝中，也有通過(guò)蝸桿前后竄位(錯(cuò)位)來(lái)尋求最佳位置，以達(dá)到誤差抵消、提高精度的目的。蝸輪誤差與蝸桿誤差具有相似的周期性，所以確實(shí)可抵消一部分誤差，但是二者來(lái)自于不同母機(jī)，不可能剛好一致或高度相似。另外，無(wú)法發(fā)揮儀器的監(jiān)視作用來(lái)調(diào)整抵消過(guò)程，也就無(wú)法實(shí)現(xiàn)更好的抵消效果。最重要的是，這種竄位工藝只發(fā)生在裝配環(huán)節(jié)，只可能遷就蝸輪左旋或右旋其中一面，并且一面精度提高往往會(huì)伴隨另一面精度降低，而絕不可能兩面同時(shí)提高。新工藝中將竄位工藝從裝配環(huán)節(jié)延伸至加工環(huán)節(jié)，利用刀具竄位，兩面分別制造最佳點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)雙面均可達(dá)到高精度的目的。

該工藝可認(rèn)為是對(duì)兩項(xiàng)傳統(tǒng)工藝的繼承和改進(jìn)，可顯著降低對(duì)蝸桿磨床和刀具的精度要求。在使用嵌入了儀器的高精度蝸輪母機(jī)的情況下，采用普通精度的磨床和刀具加工出高精度蝸輪副成為可能。

2 機(jī)械傳動(dòng)誤差檢測(cè)智能儀器

基于早期自主研發(fā)并成功使用30多年的全微機(jī)化傳動(dòng)誤差檢測(cè)(FMT)儀器[3]，研制了以?xún)x器單元形式出現(xiàn)的新一代嵌入式儀器——智能全微機(jī)化傳動(dòng)誤差檢測(cè)(iFMT)儀器。表1列出了iFMT與FMT兩種儀器的結(jié)構(gòu)、性能對(duì)比結(jié)果。對(duì)iFMT的儀器單元作如下定義：在信息處理器共用的前提下，由獨(dú)立傳感器及其輔助測(cè)試裝置組成，像細(xì)胞一樣分別永久性嵌入工作母機(jī)各部位，按其特殊功能設(shè)計(jì)參與加工、裝配等各工藝環(huán)節(jié)工作，完成各項(xiàng)檢測(cè)和智能修正任務(wù)的多組小型檢測(cè)系統(tǒng)群。

表1 iFMT儀器與FMT儀器對(duì)比

將加工好的工件拆下送至計(jì)量室的“等待式儀器”效率較低且易引起二次裝夾誤差；工件不拆，臨時(shí)將儀器裝上機(jī)床的“上置式儀器”受現(xiàn)場(chǎng)空間限制且難以標(biāo)定自檢。筆者按照儀器單元設(shè)計(jì)思想，將傳感器及其輔助檢測(cè)裝置提前嵌入加工裝備，形成儀器與裝備一體的嵌入式儀器，可徹底解決傳感器的現(xiàn)場(chǎng)反復(fù)安裝和自我檢定難題，實(shí)現(xiàn)了負(fù)載加工狀態(tài)下的系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢測(cè)，這對(duì)最終得到1級(jí)精度蝸輪副起到關(guān)鍵作用。

在時(shí)柵位移傳感器(精度為0.8″)的基礎(chǔ)上，寄生式時(shí)柵和納米時(shí)柵[4-8]先后被研制出來(lái)。前者在極端條件(污染振動(dòng)環(huán)境等)和特殊條件(空間結(jié)構(gòu)尺寸約束等)限制下，直接利用被測(cè)對(duì)象的機(jī)械等分(齒輪等分齒、軸承等分鋼球、電機(jī)等分槽等)構(gòu)成時(shí)柵位移傳感器而達(dá)到計(jì)量等分效果。后者解決更高精度的問(wèn)題，改用電場(chǎng)構(gòu)建時(shí)柵所需運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系，精度指標(biāo)達(dá)到0.06″(進(jìn)口產(chǎn)品光柵1″，禁運(yùn)光柵0.4″，國(guó)家圓分度基準(zhǔn)引進(jìn)光柵0.05″)。這兩種時(shí)柵配合光柵和儀器單元使iFMT儀器達(dá)到“特高精度指標(biāo)、靈活組裝形式”的苛刻研制要求。

3 執(zhí)行加工測(cè)量一體化工藝的新型蝸輪母機(jī)

彭東林等[9]設(shè)計(jì)了7種滿(mǎn)足各類(lèi)專(zhuān)門(mén)要求的儀器單元特種裝置(時(shí)柵、寄生式時(shí)柵與光柵并用)，分別嵌入蝸輪母機(jī)各部位，形成嵌入儀器單元、執(zhí)行加工測(cè)量一體化工藝的新型蝸輪母機(jī)。在此蝸輪母機(jī)上可依次先后完成蝸輪加工(滾刀粗加工，剃刀、珩輪精加工)、蝸輪蝸桿配相以及蝸輪副傳動(dòng)精度的檢測(cè)。將儀器的檢測(cè)功能擴(kuò)展至加工裝配全過(guò)程，不但可評(píng)價(jià)最終產(chǎn)品蝸輪副(不限于蝸輪)的質(zhì)量，而且可以在早期加工中發(fā)現(xiàn)誤差、尋求誤差根源、分析誤差規(guī)律、實(shí)現(xiàn)誤差抵消。

在將機(jī)床傳動(dòng)誤差測(cè)準(zhǔn)、測(cè)穩(wěn)后，可以明確正反兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向的累積誤差(長(zhǎng)周期誤差)和周期誤差(短周期誤差)共4條變化規(guī)律曲線。圖1示出了蝸輪母機(jī)精度提高的過(guò)程。

圖1 提高蝸輪母機(jī)精度的過(guò)程Fig.1 The process of improving the accuracy of worm gear mother machine

進(jìn)行測(cè)量，可對(duì)蝸輪母機(jī)按2個(gè)方向、3種傳動(dòng)比共6種工況測(cè)得6組曲線(各測(cè)量3圈)。表2給出了這6種工況下的單圈測(cè)量誤差，其中周期誤差指標(biāo)全部控制在0.64″～0.79″范圍內(nèi)。圖2是最新的一組(3圈)檢測(cè)曲線，可看出曲線重復(fù)性良好，從而證明儀器和機(jī)床的穩(wěn)定性高。機(jī)床動(dòng)態(tài)測(cè)試數(shù)據(jù)已達(dá)到優(yōu)于1級(jí)、相當(dāng)于0級(jí)的精度。圖3、圖4示出了蝸輪母機(jī)的研制過(guò)程和裝配后樣機(jī)。

表2 蝸輪母機(jī)正/反轉(zhuǎn)誤差

4 計(jì)算機(jī)數(shù)控測(cè)控技術(shù)、刀具和標(biāo)準(zhǔn)

圖2 2021年測(cè)得的一組(3圈)蝸輪母機(jī)傳動(dòng)誤差檢測(cè)曲線Fig.2 A set (3 turns) of transmission errordetection curves by worm gear mother machinein 2021

在綜合機(jī)床傳動(dòng)誤差分析、有限元分析、動(dòng)力學(xué)分析、壓力場(chǎng)和溫度場(chǎng)分析等基礎(chǔ)上，研究并形成了一套適用于iFMT儀器、時(shí)柵傳感器，匹配于德國(guó)力士樂(lè)數(shù)控系統(tǒng)，滿(mǎn)足本蝸輪母機(jī)測(cè)量與控制要求的計(jì)算機(jī)數(shù)控(CNC)測(cè)控技術(shù)。

圖3 研制中的YGK37125數(shù)控蝸輪母機(jī)Fig.3 YGK37125 CNC worm gear mother machineunder development

圖4 YGK37125數(shù)控蝸輪母機(jī)Fig.4 YGK37125 CNC worm gear mother machine

為使機(jī)床達(dá)到較高的精度，采用時(shí)間序列預(yù)測(cè)實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)誤差的CNC實(shí)時(shí)修正。對(duì)于n個(gè)傳動(dòng)誤差采樣點(diǎn)，每個(gè)采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻Ti-(n-1),Ti-(n-2),…，Ti-1，Ti可視為一個(gè)時(shí)間序列。假設(shè)第j條傳動(dòng)誤差曲線角度θj對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)為kji，對(duì)于m條傳動(dòng)誤差曲線，kj-(m-1)，i，kj-(m-2)，i，…，kj-1，i,kj,i也可以視為一個(gè)時(shí)間序列,則可以通過(guò)建立時(shí)間序列模型的方法進(jìn)行時(shí)間預(yù)測(cè)和傳動(dòng)誤差預(yù)測(cè),如圖5所示。

由傳動(dòng)誤差動(dòng)態(tài)測(cè)量原理可知，按照等空間間隔輸出數(shù)據(jù)，每經(jīng)過(guò)一個(gè)間隔角度Δθ就輸出一個(gè)傳動(dòng)誤差k，前n個(gè)角度間隔的傳動(dòng)誤差測(cè)量值(從角度θj-(n-1)至θj)為kj-(n-1)，kj-(n-2)，…，kj-1，kj可視為一個(gè)時(shí)間序列。同樣地，得到傳動(dòng)誤差在下一個(gè)Δθ的傳動(dòng)誤差預(yù)測(cè)值Δk和采樣時(shí)間預(yù)測(cè)值ΔT，令傳動(dòng)誤差補(bǔ)償系統(tǒng)在ΔT內(nèi)將-Δk傳動(dòng)誤差均勻地補(bǔ)償至傳動(dòng)鏈中。

(a)時(shí)間預(yù)測(cè)

(b)傳動(dòng)誤差預(yù)測(cè)圖5 模型預(yù)測(cè)示意圖Fig.5 Schematic diagram of model prediction

筆者研究了蝸輪的周節(jié)誤差和蝸輪蝸桿傳動(dòng)誤差與加工機(jī)床傳動(dòng)誤差之間的關(guān)系。蝸輪的周節(jié)累積誤差對(duì)應(yīng)著蝸輪蝸桿傳動(dòng)誤差曲線中的長(zhǎng)周期誤差曲線。假設(shè)蝸輪分度圓的直徑為d，齒數(shù)為Z，那么每次齒距測(cè)量時(shí)對(duì)應(yīng)的公稱(chēng)角度θ=2π/Z。假設(shè)第i個(gè)齒的齒距偏差為δi，那么此時(shí)對(duì)應(yīng)的角度偏差θ′=2πδi/(dZπ)=2δi/(dZ),求得每一個(gè)齒的齒距誤差對(duì)應(yīng)的θ′，對(duì)θ′進(jìn)行積分，可得蝸輪的齒距累積誤差曲線。將齒距累積誤差轉(zhuǎn)化為角度累積誤差曲線，如圖6所示。

(a)齒距偏差 (b)齒距累積誤差 (c)角度累積誤差圖6 齒距偏差轉(zhuǎn)化為角度累積誤差示意圖Fig.6 Schematic diagram of transforming pitchdeviation into angle cumulative error

蝸輪蝸桿傳動(dòng)屬一級(jí)傳動(dòng)，影響傳動(dòng)誤差的零部件只有蝸桿和蝸輪。蝸桿處于傳動(dòng)鏈的高速端，蝸桿安裝、加工引起的誤差會(huì)影響蝸輪蝸桿傳動(dòng)誤差。傳動(dòng)誤差根據(jù)誤差傳遞規(guī)律按照傳動(dòng)比折算到蝸輪(低速端)，而蝸輪蝸桿傳動(dòng)的傳動(dòng)比較大，那么就對(duì)應(yīng)著傳動(dòng)誤差曲線中的高頻部分。蝸輪自身的誤差是按照1∶1比例傳遞到傳動(dòng)誤差的。因此，通過(guò)濾波可以將蝸桿產(chǎn)生的高頻誤差去掉，剩下蝸輪自身的誤差。該誤差曲線對(duì)應(yīng)蝸輪的角度累積誤差，這和上文推導(dǎo)的齒距誤差曲線轉(zhuǎn)化的角度累積誤差曲線相對(duì)應(yīng),如圖7所示。

(a)蝸輪蝸桿傳動(dòng)誤差(b)蝸輪角度累積誤差圖7 蝸輪蝸桿傳動(dòng)誤差轉(zhuǎn)化示意圖Fig.7 Schematic diagram of worm gear transmissionerror transformation

通過(guò)檢測(cè)蝸輪蝸桿傳動(dòng)誤差求解得到角度累積誤差，這種方式最大的優(yōu)點(diǎn)是檢測(cè)是在實(shí)際傳動(dòng)中連續(xù)檢測(cè)，檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)實(shí)際的傳動(dòng)，而測(cè)量齒距每次是在齒面上選取單個(gè)點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，該點(diǎn)不一定參與實(shí)際的傳動(dòng)(即該點(diǎn)不一定與蝸桿接觸)，所以通過(guò)檢測(cè)傳動(dòng)誤差得到蝸輪角度累積誤差的方法比測(cè)量齒距的方法更準(zhǔn)確。

對(duì)于蝸輪的加工安裝，二次安裝會(huì)引入誤差，如果被加工蝸輪的分度圓直徑為412 mm，調(diào)整同心時(shí)有5 μm的差別，那么將會(huì)給測(cè)量引入的誤差為5″，這個(gè)誤差會(huì)附加到蝸輪的累積誤差中。為了提高蝸輪的加工效率和避免二次安裝引入誤差，研制了蝸輪在線檢測(cè)裝置。

在線檢測(cè)裝置有一個(gè)可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)的工作臺(tái)面，下方安裝角度傳感器，工作臺(tái)面可以通過(guò)鎖死機(jī)構(gòu)與工作臺(tái)下部相連接，構(gòu)成一個(gè)整體。利用在線檢測(cè)裝置，在加工過(guò)程中將刀具換成蝸桿并打開(kāi)裝置的鎖死機(jī)構(gòu)就可以進(jìn)行檢測(cè)，將檢測(cè)結(jié)果通過(guò)算法解算轉(zhuǎn)化為機(jī)床附加傳動(dòng)誤差，通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)補(bǔ)償誤差，從而提高加工效率。

本課題組設(shè)計(jì)并研制了滿(mǎn)足蝸輪加工新工藝的特種刀具，尤其是可以高效率、高質(zhì)量加工此刀具的專(zhuān)用數(shù)控加工機(jī)床，如圖8所示，其中圖8a為滿(mǎn)足新工藝的特種剃齒刀具，圖8b為加工特種刀具的數(shù)控專(zhuān)機(jī)。

圖8 特種剃齒刀具及其加工數(shù)控專(zhuān)機(jī)Fig.8 Special shaving cutter and its machiningCNC machine

結(jié)合蝸輪母機(jī)的研發(fā)，與合作企業(yè)共同制定并發(fā)布了《YGK37125型高精度數(shù)控蝸輪母機(jī)》標(biāo)準(zhǔn)。與現(xiàn)行JBT8361.1-2013《高精度蝸輪滾齒機(jī)第1部分：精度檢驗(yàn)》等標(biāo)準(zhǔn)相比，新標(biāo)準(zhǔn)在幾何精度和定位精度各項(xiàng)指標(biāo)上均達(dá)到或超過(guò)原標(biāo)準(zhǔn)；在動(dòng)態(tài)精度和工作(切齒)精度方面率先與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)完全接軌：以?xún)x器傳動(dòng)誤差檢測(cè)結(jié)果作為機(jī)床合格與否的唯一標(biāo)準(zhǔn)。

5 1級(jí)精度超精密蝸輪副

為對(duì)蝸輪進(jìn)行切齒驗(yàn)證，首先將已經(jīng)粗加工的蝸輪A安裝至圖4所示的YGK37125數(shù)控蝸輪母機(jī)上進(jìn)行加工。整個(gè)加工過(guò)程包含多次循環(huán)，每次循環(huán)分為加工環(huán)節(jié)和檢測(cè)環(huán)節(jié)。

加工環(huán)節(jié)中使用圖8a所示的專(zhuān)業(yè)特種剃齒刀具B，如圖9a所示。此刀具已經(jīng)在蝸桿磨床上進(jìn)行磨削加工，蝸輪配套的蝸桿C如圖9b所示，也在同一個(gè)蝸桿磨床上采用與B相同的加工參數(shù)進(jìn)行磨削加工，刀具B的誤差規(guī)律與蝸桿C誤差規(guī)律相同。在刀具加工過(guò)程中，使用iFMT儀器實(shí)時(shí)監(jiān)控傳動(dòng)誤差，如圖10所示，根據(jù)實(shí)時(shí)傳動(dòng)誤差結(jié)果調(diào)整機(jī)床加工參數(shù)。圖10中，①表示未進(jìn)刀時(shí)的曲線，②表示開(kāi)始進(jìn)刀并進(jìn)行加工參數(shù)調(diào)整過(guò)程，③表示調(diào)整加工參數(shù)完成后加工中的檢測(cè)曲線。

圖9 蝸輪加工和在線檢測(cè)照片F(xiàn)ig.9 Photos of worm gear machining andon-line detection

圖10 加工中機(jī)床加工參數(shù)調(diào)整Fig.10 Adjustment of machine tool machiningparameters in machining

加工環(huán)節(jié)結(jié)束后，取下刀具B，換上蝸桿C。通過(guò)數(shù)控蝸輪母機(jī)上專(zhuān)用工作臺(tái)，實(shí)現(xiàn)蝸輪A和蝸桿C的精度檢測(cè)。蝸輪蝸桿的傳動(dòng)誤差動(dòng)態(tài)檢測(cè)結(jié)果近似于圖7a，它反映了蝸輪蝸桿的精度狀況。進(jìn)入下一次循環(huán)，將蝸桿C換成刀具B，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果調(diào)整加工參數(shù)。重復(fù)多次循環(huán),直到檢測(cè)結(jié)果符合要求，加工過(guò)程結(jié)束。

在整個(gè)加工過(guò)程中，高精度蝸輪母機(jī)可以較好地控制加工蝸輪的累積誤差。采用特種剃齒刀具和蝸桿(同蝸輪配對(duì)使用)在同一臺(tái)蝸桿磨床上加工以使它們誤差一致，在加工過(guò)程中穿插檢測(cè)并調(diào)整加工參數(shù)，可以較好地控制蝸輪和蝸桿傳動(dòng)過(guò)程中的周期誤差。

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的探索，2020年6月26日，本課題組第一次加工裝配出單面達(dá)到1級(jí)精度的蝸輪副，此后又多次裝配出1～2級(jí)精度的蝸輪副。2021年1月31日，第一套雙面同時(shí)達(dá)到1級(jí)精度的超精密蝸輪副誕生。采用捷克GEARSPECT蝸輪副精度動(dòng)態(tài)檢測(cè)儀(圖11)對(duì)該蝸輪副進(jìn)行了檢測(cè)。蝸輪副齒數(shù)為108，模數(shù)為3.8 mm。對(duì)照蝸輪副DIN標(biāo)準(zhǔn)，1級(jí)精度的傳動(dòng)誤差和周期誤差允差值分別為10.3 μm和4.2 μm，而測(cè)得值為左旋9.8 μm和3.9 μm，右旋9.2 μm和3.2 μm，即雙面同時(shí)達(dá)到蝸輪副DIN標(biāo)準(zhǔn)1級(jí)精度。

圖11 蝸輪副精度動(dòng)態(tài)檢測(cè)儀Fig.11 Dynamic precision tester for worm gear pair

6 結(jié)語(yǔ)

課題組在研發(fā)出FMT儀器、時(shí)柵傳感器的基礎(chǔ)上，通過(guò)進(jìn)一步研究開(kāi)發(fā)出嵌入iFMT智能儀器的新型蝸輪母機(jī)，使傳統(tǒng)機(jī)械加工工藝蛻變?yōu)榧庸づc測(cè)量一體的智能化工藝，同時(shí)促進(jìn)了新工藝、新母機(jī)、新儀器、新刀具、新標(biāo)準(zhǔn)的問(wèn)世，形成了一項(xiàng)便于推廣的成套普適工藝，該工藝可望助推我國(guó)高端裝備自主核心關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展。