齒輪在線測量技術(shù)探討

王維毅哈爾濱量具刃具集團(tuán)有限責(zé)任公司

齒輪在線測量技術(shù)探討

王維毅
哈爾濱量具刃具集團(tuán)有限責(zé)任公司

齒輪的擁有有著悠久的歷史，由于在進(jìn)行制造與安裝過程中，實際齒輪總是存在著一些誤差，而這些誤差將直接影響到傳動系統(tǒng)的精度與動態(tài)特征，所以表征、測量、分析、利用并控制齒輪誤差是人們一直在探索的技術(shù)，其中齒輪在線測量主要是依據(jù)齒輪精度理論，檢測制造生產(chǎn)線上加工的齒輪幾何參數(shù)、精度參數(shù)指標(biāo)以及表面粗糙度等項目。本文作者主要對齒輪在線測量技術(shù)進(jìn)行深入探討，介紹了針對不同測量目的采用的不同檢測技術(shù)與設(shè)備以及依據(jù)的測量原理。

齒輪測量；在線測量；齒輪誤差

前言：

齒輪在線測量主要是指對制造生產(chǎn)線上的齒輪加工質(zhì)量進(jìn)行檢測，檢測項目主要包括機(jī)測量裝置、分選設(shè)備、生產(chǎn)線上的各種檢測儀器與器具，進(jìn)行測量的目的主要有兩點，一是調(diào)整機(jī)床的加工參數(shù)，這里要依據(jù)對試件檢測的結(jié)果，在短時間內(nèi)完成對機(jī)床中各項加工參數(shù)的調(diào)整工作，因此，要求高度的檢測精度，一般多數(shù)的齒輪檢測量儀與量具都能用于這項檢測。二是篩選大批量齒輪，這里要通過檢測大批量加工完成的齒輪來判斷其質(zhì)量，進(jìn)一步篩選出合格的產(chǎn)品，因此，這里不但要求測量精度，同時要求應(yīng)具備一定的檢測效率，所以這里的檢測應(yīng)選用測量原理簡單、檢測裝置比較簡單并且對生產(chǎn)現(xiàn)場沒有較高要求的容易實現(xiàn)高效率、自動化的檢測方法來進(jìn)行測量。本文作者根據(jù)這兩點不同測量目的中所采取的不同測量技術(shù)進(jìn)行深入探討，進(jìn)一步分析其中依據(jù)的測量原理以及所使用到的主要設(shè)備。

1 齒輪雙面嚙合的在線測量技術(shù)探討

1.1 齒輪雙面嚙合的測量原理

通常對齒輪的徑向綜合偏查進(jìn)行檢驗時采用齒輪雙面嚙合的方法來測量，其中運(yùn)用到的基本原理主要是將產(chǎn)品齒輪安裝于固定軸上，而測量齒輪則裝在浮動軸上，由于彈性裝置的作用令這兩個齒輪緊密的嚙合在徑向上，將產(chǎn)品齒輪轉(zhuǎn)動一周時，徑向綜合總偏差就等同于中心距的最大變化量，當(dāng)產(chǎn)品齒輪轉(zhuǎn)過一個齒距角時，一具的徑向綜合偏差則等同于中心距的變動量。而徑向綜合偏差又屬于綜合參數(shù)偏差，此時曲線近似于正弦的形狀，其幅值就是產(chǎn)品齒輪的偏心距，從徑向綜合偏差可確定徑向跳動，另外，還能看出齒廓偏差與齒距偏差或是損傷的輪齒。

1.2 齒輪雙面嚙合的測量目的

應(yīng)用齒輪雙面嚙合測量法主要用于對加工機(jī)床、工具或產(chǎn)品類齒輪裝夾等產(chǎn)生質(zhì)量缺陷信息的反饋，由于這些測量所涉及到的測量裝置較為簡單，同時測量效率很高，方便實現(xiàn)自動化，可檢測加工齒輪，因此適用于大批量齒輪的生產(chǎn)線上的測量。因為徑向綜合偏差中包括左、右側(cè)齒面的綜合偏差成為，所以，要確定同側(cè)齒輪的單向偏差較為困難，而檢測結(jié)果受測量齒輪精度的影響較大，因此，測量齒輪的精度應(yīng)當(dāng)高于產(chǎn)品齒輪兩個等級。

1.3 齒輪雙面嚙合測量使用到的主要設(shè)備

運(yùn)用齒輪雙在嚙合測量法進(jìn)行檢測時使用的主要設(shè)備為雙嚙儀，也稱齒輪雙面嚙合綜全測量儀，根據(jù)數(shù)據(jù)輸出方式的不同雙分為純機(jī)械式測量儀與智能型測量儀兩種，機(jī)模式測量儀測出的徑向綜合偏差值通過指示表顯示，從讀數(shù)中直接判斷齒輪產(chǎn)品是否合格，但是卻不能給出徑向綜合偏差曲線圖，也不能進(jìn)行偏差的分析?，F(xiàn)在常用的是一款3101型齒輪雙面嚙合綜合測量儀，它具備結(jié)構(gòu)簡單，成本較低以及操作方便等優(yōu)點，適合在現(xiàn)場使用。而智能型雙嚙儀則是由計算計控制完成測量過程的，可以顯示并打印輸出徑向綜合偏差曲線圖與徑向跳動曲線圖，同時還能自動判別、挑撿出齒面存在大毛刺的輪齒，現(xiàn)在常用的是一款3100A型智能齒輪雙面嚙合綜合測量儀，它具備較高的測量精度，并實現(xiàn)自動化測量，適用于需檢測報告的測量。

2 齒輪徑向跳動在線測量技術(shù)探討

2.1 齒輪徑向跳動的測量原理

齒輪徑向跳動主要是在齒輪轉(zhuǎn)動過程中，相繼將適當(dāng)?shù)臏y頭放置到每個齒槽中，以齒輪基準(zhǔn)軸線為準(zhǔn)，其中最大與最小徑向位置的差就是徑向跳動，得出的值大概為偏心距廠的兩倍加上齒輪齒距與齒廓的偏差。

2.2 齒輪徑向跳動的測量目的

對于需要在最小側(cè)隙下運(yùn)行的齒輪與測量徑向綜合偏差中的測量齒輪來講，對徑向跳動的控制是十分重要的，并且，徑向跳動可反映雙側(cè)齒面的信息，單側(cè)齒面偏差則不能通過這種測量方法獲得。雖然這種測量方法原理較為簡單，實現(xiàn)方法也有很多，但是由于在檢測過程中，還需要有測頭的動作，所以這種方法的測量效率遠(yuǎn)不如雙面嚙合的測量方法，不能用來對大批量齒輪在線的檢測。

2.3 齒輪徑向跳動中使用的主要儀器設(shè)備

目前采用的徑向跳動檢測儀主要有機(jī)械式測量儀、自動測量與三坐標(biāo)測量，像現(xiàn)在通常使用的3602型齒輪徑向中運(yùn)測量儀，不但結(jié)構(gòu)簡單，由指示表顯示，同時手動操作容易，但是測量效率較低，具精度一般。而自動測量儀是利用計算機(jī)來控制并實現(xiàn)測量的全過程，同時可給出徑向跳動偏差曲線圖，測量效率與精度都較高。三坐標(biāo)測量機(jī)的檢測度高，但成本也高，因此一般不適用用于在線測量。

3 齒廓、螺旋線偏差在線測量技術(shù)探討

齒廓偏差測量原理主要是依據(jù)漸開線發(fā)生的原理，即一條線在圓周上作無滑動滾動時，直線上某一點的軌跡就是漸開線，當(dāng)被測齒輪與基圓盤同軸時，測頭和直尺一起移動，且測頭工作點在直尺與基圓盤的切平面面上。在一定的工作壓力下，測頭接觸測齒輪齒面。而在直尺與基圓盤作純滾動運(yùn)動時，測頭相對于基圓盤與被測齒輪走出了一條理論漸開線軌跡，其與被測齒輪的實際漸開線齒廓的偏差就會通過測頭與相聯(lián)指示系統(tǒng)顯示出來。而螺旋線偏差測量的原理主要是由于同一斜齒輪的螺旋角雖然然隨其半徑變化而變化，但是其導(dǎo)程日是不變的，根據(jù)相關(guān)公式既可算出導(dǎo)程的值。因此，只要讓儀器形成一個標(biāo)準(zhǔn)螺旋線運(yùn)動，將測頭與被測工件的實際螺旋線表面接觸，如此，當(dāng)測頭走完一個行程，兩者之差就會通過與其相關(guān)的指示系統(tǒng)顯示。

結(jié)束語：

總的來說，我國應(yīng)向國外齒輪在線測量技術(shù)發(fā)展較快的國家學(xué)習(xí)，美國在相關(guān)汽車齒輪生產(chǎn)廠中全部裝有快速高精度齒輪檢測儀器，來實現(xiàn)對生產(chǎn)齒輪的百分百測量、監(jiān)控并進(jìn)行分選，保證齒輪的質(zhì)量。因此為了提高產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)率，進(jìn)一步解決大批量成品齒輪的現(xiàn)場檢測。

[1]石照耀.張旭.齒輪單面嚙合測量技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用[J]工具技術(shù).2008.（02）.

[2]王鵬飛.大型漸開線圓柱齒輪在線檢測及修整工藝研究[J]河南科技大學(xué).2012.

[3]王世民.高精度尺寸在線測量與控制系統(tǒng)[J]航天工藝.1922.（05）.