美國格里森GRSL質量中心將快速齒輪檢測功能引入車間現場，助力打造更高質量的齒輪 。
2018年，格里森（Gleason）硬精加工單元（Hard Finishing Cell，簡稱HFC）的問世，為汽車變速箱齒輪及電驅動系統(tǒng)（e-drives）齒輪的大批量生產帶來了范式革新。
如今，首次實現了對每一個齒輪、每一個輪齒的100%在線檢測——且不會影響齒輪硬精加工所需的高速生產節(jié)奏。同時，實時識別并修正可能導致齒輪產生不合格噪聲的工況，也終于成為現實。
相比之下，齒輪制造商的傳統(tǒng)檢測方式則存在明顯局限。在連續(xù)展成磨削等典型硬精加工作業(yè)中，通常僅在每個修整周期內或機床調試完成后檢測1-2個工件。根據修整周期的不同，被檢測工件數量僅占總產量的約5%。為保證近100%的可靠性，企業(yè)需通過統(tǒng)計評估來驗證所生產齒輪的合格性。
典型的測量特性可通過高斯曲線（Gaussian bell curve）呈現并進行統(tǒng)計分析。通過刻意縮小被測零件的公差范圍，可確保以足夠高的概率（通常>99.99994%）滿足圖紙規(guī)定的公差要求。
這種方法廣泛應用于機器及過程能力研究，且在全球范圍內得到認可。作為常用依據的機器或過程能力值（cmk與cpk），通常需設定在1.67以上。
從統(tǒng)計數據來看，這種情況下的不合格率僅為每100萬個工件中0.57個，但這也意味著，僅有約50%的圖紙設計公差可作為實際制造公差使用。
而如今，隨著質量要求的不斷提高（尤其是電驅動系統(tǒng)齒輪，受NVH等因素影響），公差范圍日益收緊，這一現狀進一步加劇。對于越來越多的齒輪制造商而言，這種高度依賴統(tǒng)計數據的檢測方式已成為一項重大挑戰(zhàn)。
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GRSL：整合多類檢測方法于單一平臺
傳統(tǒng)檢測的另一大難題是：從取下零件進行檢測到獲取實際測量結果，往往需要漫長的等待。根據檢測室容量不同，零件轉運、等待及檢測時間合計易達到30-45分鐘。
檢測完成后，還需判斷是否需要調整機床參數，而這些調整需由機床操作人員執(zhí)行，又會額外耗費時間——在此期間，無論合格與否，齒輪仍在持續(xù)生產。
為解決這兩大長期存在的痛點，格里森HFC單元集成了一項卓越的新型檢測方案——GRSL（集成激光掃描的齒輪滾檢系統(tǒng)，Gear Rolling System with Integrated Laser Scanning）。
該系統(tǒng)結合了雙面嚙合滾檢與激光掃描技術，將多種檢測方法整合到單一平臺：
- 齒廓、齒向與齒距的光學檢測；
- 齒距偏差（DOP）與齒厚檢測；
- 雙面嚙合綜合檢測；
- 精密在線齒輪噪聲分析。
所有檢測過程僅需數秒即可完成，實現了對每個齒輪的100%檢測，且無需犧牲寶貴的生產周期。
GRSL：不止于HFC，更可獨立應用
幸運的是，GRSL的諸多優(yōu)勢并非僅局限于HFC單元。如今，隨著獨立式GRSL質量中心的推出，任何制造商都能滿足100%檢測的需求，同時大幅縮短各類高精度、低噪聲要求圓柱齒輪的硬精加工與檢測時間。
此外，GRSL質量中心具備“車間適應性”設計，可直接安裝在生產車間內、靠近零件加工機床的位置。借助集成的協作機器人（cobot）上料機，一臺獨立式GRSL即可取代傳統(tǒng)耗時費力的檢測流程——傳統(tǒng)流程通常需多臺檢測設備（分析型檢測系統(tǒng)、滾檢儀、DOP量規(guī)）、專業(yè)操作人員，且需在多個檢測工位間轉運零件。
相比之下，這一單一GRSL平臺可一站式完成所有檢測任務，且耗時僅為傳統(tǒng)方式的一小部分，具體包括：
- 工件所有輪齒的齒距、齒向與齒廓光學檢測；
- 雙面嚙合滾檢（含齒面損傷檢測、雙面嚙合總偏差、雙面嚙合工作誤差、功能跳動、齒向偏差（DOB）測量、平均齒厚等）。
最重要的是，檢測結果可實時獲取，并通過連續(xù)閉環(huán)反饋至生產機床，從而實時進行必要調整——無需像傳統(tǒng)方法那樣等待數分鐘甚至數小時才能拿到檢測結果。
通過對多達100%的零件進行檢測，制造商可實時監(jiān)控趨勢，在零件超出公差前提前采取預防性調整措施，甚至能預判工件裝配到變速箱后是否可能產生噪聲問題。
噪聲分析：精準定位噪聲根源
隨著電動汽車（EV）的普及，降低乃至消除齒輪噪聲已成為齒輪設計師的首要目標。相關研究仍在持續(xù)，但目前尚無單一、簡單的解決方案——齒輪噪聲的成因復雜多樣。當出現齒輪噪聲問題時，生產商往往僅聚焦于制造過程，然而這并非總能找到根本原因。
要讓齒輪系統(tǒng)實現靜音運行，首先需根據齒輪箱實際工作中的載荷特性進行合理設計?；诶硐牍r的齒輪設計，已無法準確預判齒輪在實際應用中的靜音效果。
更可靠的方法是采用承載齒面接觸分析（loaded tooth contact analysis），該方法會綜合考慮真實的齒輪幾何形狀、實際載荷及變速箱部件的變形。
即便設計完美的齒輪，也可能因制造誤差產生一種名為“幽靈噪聲”（ghost noise）的噪聲問題。因此，具備能夠檢測潛在噪聲問題、區(qū)分“制造根源”與“設計根源”的分析工具至關重要——而GRSL質量中心在這一方面表現卓越。
與傳統(tǒng)檢測方法（及其在排查噪聲根源（無論是設計還是制造相關）時的應用）相比，GRSL的優(yōu)勢可謂“天差地別”。激光掃描可獲取海量的全面數據，遠超齒廓、齒向、齒距、跳動、尺寸等標準齒輪特性參數——且耗時僅為傳統(tǒng)方法的一小部分。
通過深入了解所有輪齒的齒廓與齒向特性，可開展高級波紋度分析（advanced waviness analysis），進而完成齒輪表面形貌的階次分析（order analysis）及對應振幅評估。
如今，借助該技術可檢測出“幽靈階次”（ghost orders）等潛在噪聲問題——這類問題與齒輪的嚙合諧波無關，通常由制造過程或相關生產設備產生的微小不規(guī)則偏差導致。
一旦“幽靈階次”的振幅超過特定閾值，就會引發(fā)噪聲問題。而通過高級波紋度分析及對多達100%齒輪的檢測，制造商可在零件裝配到變速箱前篩選出存在隱患的關鍵零件。
