齿轮CT测量技术
CT的数学基础早在1917年已由J.Radon建立,而在计算机出现并与放射学结合后CT才成为实用的检测技术。我国引入和制造工业CT始于1990年代,经过近30年的发展,已能设计制造系列化工业CT。工业CT的主要应用是无损探伤,用于精密测量却是这20年的发展。国内外生产工业CT的厂家不少,能用于精密测量的并不多,主要制造商都在德国,如Zeiss、Werth、Wenzel等,另外有日本的Nikon和美国的GE。值得注意的是,这些厂家大都是著 名精密量仪生产厂家。
与其它齿轮测量仪器(如齿轮测量中心)和光学测量方法相比,工业CT在齿轮测量方面具有无可比拟的独特优势。明显的优势是全信息:没有死角、没有挡光,一次测量不但可以得到齿轮内外部尺寸与形状、裂纹缺陷等信息,还同时获得齿轮精度相关的全部误差信息,如齿廓偏差、螺旋线偏差、齿距偏差等等。此外,未知齿轮参数的情况下,也能完成齿轮测量。更为重要的是解决了诸多齿轮“可测性”难题,如小模数内齿轮、微小齿轮、新齿廓齿轮、未知参数复杂齿轮的测量。因此,目前工业CT在齿轮测量领域主要用于小模数齿轮、塑料齿轮、新型齿轮研发中的测量,以及齿轮反求测量,能实现多个齿轮无需装夹同时快速测量。
10年前,国际上曾出现齿轮CT测量技术的研究高潮,主要集中在两方面,一是工业CT机的标定方法,二是与其他齿轮测量仪器的比对测量。以此研究成果为基础,形成了工业CT测量齿轮的两个重要标准:德国VDI/VDE 2630-2.1(2015)和国 际 标 准ISO10360-11。
在工业CT精密尺寸测量的标定方面,国内外常采用小森林球作为实物标准器,以圆的直径和中心距作为标准量进行空间尺寸标定。试验结果表明,用小森林球标准器标定工业CT得到的球心距误差在±2μm以内。但这是尺寸标定,不是形状标定。目前还没有针对工业CT测量齿轮的专门标准器及校准方法,没有建立直接溯源到渐开线的量值传递体系。工业CT测量齿轮的精度还没有突破10μm,精度偏低是齿轮CT测量的主要局限,提高齿轮CT测量精度是关键技术难题。