高精度齒輪質(zhì)量檢測(cè)方法研究

劉飛

（哈爾濱東安發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限公司 黑龍江哈爾濱 150066）

高精度齒輪質(zhì)量檢測(cè)方法研究

劉飛

（哈爾濱東安發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限公司 黑龍江哈爾濱 150066）

隨著我國(guó)汽車(chē)、摩托車(chē)行業(yè)的快速發(fā)展，在齒輪加工制造行業(yè)，高精度的加工裝備不斷涌現(xiàn)，新材料、新技術(shù)、新工藝的創(chuàng)新和應(yīng)用也取得了豐碩的成果。高精度齒輪的加工方法有很多，如珩齒、插齒、滾齒、銑齒、剃齒、磨齒、研齒等。由于高精度齒輪檢驗(yàn)是一個(gè)非常專(zhuān)業(yè)的范疇，所以對(duì)于科技工作者來(lái)講認(rèn)證研究高精度齒輪質(zhì)量檢驗(yàn)方法具有重要意義。

齒輪；檢驗(yàn)；零件；精度

高精度齒輪用途廣泛，可用于打印機(jī)、健身設(shè)備、碎紙機(jī)、醫(yī)療設(shè)備、電動(dòng)輪椅、小型變速箱、機(jī)械設(shè)備、玩具、木工機(jī)械、電子、等。加工范圍主要為專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)滾齒加工中小模數(shù)（模數(shù)M0.3～M4，直徑φ200以下）的高精度齒輪。

1 檢測(cè)內(nèi)容及方法

1.1 齒形誤差

齒形誤差是指在輪齒齒高的工作部分內(nèi)，包容實(shí)際齒形的兩條設(shè)計(jì)齒形線之間的法向距離，在實(shí)際加工過(guò)程中不可能獲得完全正確的漸開(kāi)線齒形，總是存在各種誤差，從而影響傳動(dòng)的平穩(wěn)性。國(guó)家齒輪標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，齒形誤差在齒廓的工作部分內(nèi)評(píng)定，并從工作圓至修緣起點(diǎn)范圍內(nèi)計(jì)算測(cè)量長(zhǎng)度。測(cè)量長(zhǎng)度的確定對(duì)正確評(píng)定齒輪的質(zhì)量是很重要的。選得過(guò)長(zhǎng)往往會(huì)把合格產(chǎn)品當(dāng)成廢品，選得過(guò)短就有可能將廢品當(dāng)合格產(chǎn)品，從而影響齒輪的使用質(zhì)量。在硬齒面齒輪加工中，加工機(jī)床的運(yùn)動(dòng)誤差對(duì)工件的齒形誤差影響較大。通過(guò)對(duì)試切后的工件進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)硬齒面齒輪加工的齒形誤差與普通齒輪加工相比波動(dòng)較大，表明硬齒面滾切加工精度對(duì)于齒輪硬度相當(dāng)敏感，加工系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性對(duì)齒形誤差具有決定性影響，也影響運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性。因此，提高被加工齒輪齒形精度的主要措施：①提高刀具制造精度；②提高機(jī)床運(yùn)動(dòng)精度（尤其是工作臺(tái)回轉(zhuǎn)精度）。有效減小被加工齒輪的齒形誤差，還要必須提高齒輪安裝軸和立柱的剛度，盡可能避免或減小機(jī)床運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)在切削力作用下產(chǎn)生的扭振及支承件位置變化。

1.2 齒向誤差

齒向誤差是在分度圓柱面上，齒寬有效范圍內(nèi)，包容實(shí)際齒形最小兩條設(shè)計(jì)齒線之間的端面距離。主要反映齒輪加工時(shí)的軸向誤差，在齒輪加工時(shí)，它主要影響齒輪的接觸精度。對(duì)于圓柱斜齒輪的齒向誤差，主要反映在齒輪的螺旋角誤差上，從而影響載荷的分布的均勻性。在實(shí)際加工過(guò)程中不可能獲得完全準(zhǔn)確的漸開(kāi)線齒形，老是存在各種誤差，從而影響傳動(dòng)的平穩(wěn)性。齒輪的基圓是決定漸開(kāi)線齒形的惟一參數(shù)，假如在滾齒加工時(shí)基圓產(chǎn)生誤差，齒形勢(shì)必也會(huì)有誤差。引起齒向誤差的主要原因是機(jī)床、刀架的垂直進(jìn)給方向與零件軸線有偏移，或上尾座頂尖中央與工作臺(tái)回轉(zhuǎn)中央不一致，還有滾切斜齒輪時(shí)，差動(dòng)掛輪計(jì)算誤差大，差動(dòng)傳動(dòng)鏈齒輪制造和調(diào)整誤差太大。另外夾具和齒坯制造、安裝、調(diào)整精度低也會(huì)引起齒向誤差。

1.3 徑向跳動(dòng)

徑向跳動(dòng)是在齒輪一轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，測(cè)頭在齒槽內(nèi)或在輪齒上與齒高中部與齒的雙面接觸，測(cè)頭相對(duì)于齒輪軸心線的最大變動(dòng)量.它主要反映齒輪運(yùn)動(dòng)誤差中因基圓的幾何偏心所引起的徑向誤差分量。它有兩個(gè)因素決定：①精度等級(jí)；②齒輪的大?。ㄒ话惆捶侄葓@直徑分段）。一般機(jī)械的齒輪，按我的經(jīng)驗(yàn)應(yīng)該為0.05mm。最主要的是安裝誤差，即齒輪孔與心軸（夾具）之間的間隙，造成運(yùn)動(dòng)偏心。一般齒輪徑向跳動(dòng)的數(shù)值，是偏心量的2倍。在實(shí)際測(cè)量中還要根據(jù)實(shí)際情況和設(shè)備選擇合適的測(cè)量方法，但最終目的都是盡可能的減小齒圈徑向跳動(dòng)誤差，在節(jié)約成本的情況下，提高徑向跳動(dòng)的精度，達(dá)到生產(chǎn)所需要的精度值，其中利用數(shù)據(jù)采集儀連接百分表來(lái)測(cè)量是操作最簡(jiǎn)單，效率最高一種方法。

2 其它質(zhì)量檢驗(yàn)方法

2.1 加載跑合光澤法

將裝配好的減速機(jī)內(nèi)腔清洗干凈的安裝在加載跑合測(cè)試臺(tái)上，注入適量的潤(rùn)滑油，在施加不超過(guò)額定載荷和不超過(guò)額定轉(zhuǎn)速的條件下正反轉(zhuǎn)各運(yùn)轉(zhuǎn)5～30min，允許分級(jí)加載，但每次運(yùn)轉(zhuǎn)不得超過(guò)10min，以能分辨接觸擦亮痕跡為準(zhǔn)。

2.2 對(duì)齒面著色

將被測(cè)齒輪的各個(gè)齒面，用濕潤(rùn)的紅丹粉涂抹均勻，然后與“標(biāo)準(zhǔn)齒輪”在正確的安裝距下安裝，用大齒輪驅(qū)動(dòng)小齒輪，分別按照順時(shí)針和逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)后，則在嚙合的部位形成黑色的區(qū)域，其為嚙合區(qū)。當(dāng)在規(guī)定范圍內(nèi)選定某一嚙合間隙值后，將齒輪軸向移動(dòng)，通過(guò)增加或減薄調(diào)整墊來(lái)改變其軸向位移以便調(diào)整兩齒輪的嚙合間隙；要求在齒輪的齒面上涂上普士蘭油；然后轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪，使兩齒輪嚙合旋轉(zhuǎn)，在此傳動(dòng)過(guò)程中，嚙合接觸的表面就會(huì)粘上油料形成著色印痕；對(duì)此印痕在齒面上的位置、尺寸進(jìn)行分析判定，是否符合要求。

2.3 利用數(shù)據(jù)采集儀實(shí)現(xiàn)高效測(cè)量

數(shù)據(jù)采集儀軟件里已嵌入計(jì)算徑向跳動(dòng)誤差的公式在里面，采集儀會(huì)自動(dòng)計(jì)算徑向跳動(dòng)誤差值，無(wú)需人工去計(jì)算跳動(dòng)誤差值。數(shù)據(jù)采集儀會(huì)自動(dòng)根據(jù)所測(cè)得的跳動(dòng)誤差值，以軸類(lèi)零件規(guī)定的徑向跳動(dòng)公差值進(jìn)行比較，一旦徑向跳動(dòng)誤差值大于徑向跳動(dòng)公差值，則系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警，表示該軸類(lèi)零件測(cè)量結(jié)果不合格。

2.4 三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x

三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)能完成齒輪單向截面整體誤差、雙向截面整體誤差、單向全齒寬整體誤差、雙向全齒寬整體誤差并導(dǎo)入數(shù)據(jù)模型，從中可得出截面的切向綜合誤差，分析齒輪的傳動(dòng)質(zhì)量并進(jìn)行齒向工藝誤差分析等。具體方法是將齒輪平放在測(cè)量工作臺(tái)上，用測(cè)頭在齒輪孔“打點(diǎn)”，確定齒輪中心；在齒輪分度圓上、同側(cè)齒廓上，依次用測(cè)頭“打點(diǎn)”；計(jì)算出每個(gè)周節(jié)測(cè)量數(shù)值（弧長(zhǎng)），結(jié)合理論周節(jié)（齒距）數(shù)值，可以計(jì)算周節(jié)偏差、周節(jié)累計(jì)偏差等。

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和工業(yè)水平的提高，對(duì)齒輪傳動(dòng)性能的要求也越來(lái)越高，對(duì)齒輪的品質(zhì)要求和變速噪音要求越來(lái)越高。因此，要達(dá)到品質(zhì)、噪音的雙重目標(biāo)，這就要求進(jìn)行精度更高的齒輪加工及質(zhì)檢要求。所以，在不斷提高齒輪加工工藝水平的同時(shí)，還必須不斷地完善各種齒輪檢驗(yàn)檢測(cè)方法和設(shè)備，把齒輪檢測(cè)技術(shù)提高到一個(gè)新的水平。

[1]徐向陽(yáng)，朱才朝，張曉蓉，汪文霖，陳虎毅.大功率船用齒輪箱試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析[J].振動(dòng)與沖擊，2011（07）.

[2]王時(shí)龍，祁鵬，周杰，楊勇，李川，康玲.數(shù)控滾齒機(jī)熱變形誤差分析與補(bǔ)償新方法[J].重慶大學(xué)學(xué)報(bào)，2011（03）.

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