內(nèi)齒圈成形銑齒留量齒廓精度檢測

王曰輝，翟晶，柴希

太原重工齒輪傳動分公司 山西太原 030024

1 序言

成形銑齒生產(chǎn)效率高，是內(nèi)齒圈齒形半精加工的主要方法。按照質(zhì)量控制計劃，采用新刀具、新機(jī)床、新程序，或者工藝變更如刀具、機(jī)床更換或維修后，對于首件加工的內(nèi)齒圈齒部應(yīng)留余量進(jìn)行齒廓精度檢測，以驗證加工工藝、刀具、機(jī)床和程序的正確性。檢測滿足要求后，可按工藝加工至銑齒工序要求。

檢測過程一般為同一零件檢測3個齒的齒形、齒向及齒輪齒距累積誤差。在實際生產(chǎn)過程中，齒圈銑齒留余量用齒輪檢測儀（P350）檢測，發(fā)現(xiàn)檢測完3齒同側(cè)齒廓后，無法按程序規(guī)定檢測另一側(cè)齒廓，同時無法進(jìn)行齒距累積誤差檢測。在檢測完一側(cè)齒廓后，測頭無法找到所檢齒槽的檢測位置，測頭停留在一齒齒頂。齒輪檢測儀測頭停留位置如圖1所示。

圖1 齒輪檢測儀測頭停留位置

2 造成無法檢測的原因分析

初步分析造成無法檢測的原因可能是銑齒分度誤差、齒輪檢測儀分度誤差、銑齒程序或檢測程序不正確以及齒廓參數(shù)輸入錯誤等外在因素造成的。經(jīng)對銑齒機(jī)、齒輪檢測儀分度精度、程序以及齒廓參數(shù)進(jìn)行逐項排除，確定這些因素均不是造成無法檢測的原因。

對齒圈銑齒過程進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，由于粗銑齒時齒廓留有余量，所以對于成形銑齒加工，切削深度將產(chǎn)生變化，相當(dāng)于齒圈的變位系數(shù)發(fā)生變化。不同變位系數(shù)同側(cè)齒廓分度和不同變位系數(shù)異側(cè)齒廓分度分別如圖2、圖3所示。同模數(shù)、同齒數(shù)、同壓力角、不同變位系數(shù)的齒形，其不同變位系數(shù)同側(cè)齒廓的角度不受變位系統(tǒng)的影響，即α＝β；不同變位系數(shù)異側(cè)齒廓的角度受變位系統(tǒng)的影響，即δ＞γ。根據(jù)齒廓及齒輪加工原理，齒廓留余量越多，角度偏差越大。

圖2 不同變位系數(shù)同側(cè)齒廓分度

圖3 不同變位系數(shù)異側(cè)齒廓分度

3 參數(shù)換算

根據(jù)齒輪參數(shù)關(guān)系及齒輪加工原理，變位系數(shù)換算式為

式中，Δh是銑齒加工過程中切削深度變動量（mm）；ΔW是公法線變動量（mm）；ΔX是由于公法線變化引起齒圈變位系數(shù)的變動量；Mn是內(nèi)齒圈模數(shù)；α是內(nèi)齒圈的壓力角（°）；X1是成品內(nèi)齒圈的變位系數(shù)；X2是留余量內(nèi)齒圈的變位系數(shù)。注意留余量內(nèi)齒圈變位系數(shù)變化量取負(fù)值。

4 試驗驗證

本試驗以目前廠內(nèi)實際加工的內(nèi)齒圈進(jìn)行驗證，內(nèi)齒圈齒部相關(guān)參數(shù)Mn＝10mm，Z＝84，α＝20°，Δh＝6.5mm。由式（1）～式（3）可得：ΔW＝2Δhsinα＝2×6.5×sin20°＝4.446（mm）；ΔX＝ΔW/（2Mnsinα）＝－4.446/（2×10×sin20°）＝－0.650；X2＝ΔX＋X1＝－0.650＋0.18＝－0.47。

內(nèi)齒圈銑齒留余量后用齒輪檢測儀檢測，變位系數(shù)按－0.47輸入而不是成品內(nèi)齒圈的0.18，齒廓檢測如圖4所示。在檢測完一側(cè)齒廓后，齒輪檢測儀測頭按程序規(guī)定找到所檢齒槽的另一側(cè)齒廓，同時可進(jìn)行齒距累積誤差檢測。經(jīng)檢測，刀具正確，加工精度滿足工序圖樣要求，后續(xù)可直接切削加工至設(shè)計要求。

圖4 齒廓檢測

5 結(jié)束語

采用成形銑齒法加工內(nèi)齒圈齒廓，為驗證工藝過程留余量進(jìn)行齒廓檢測時，應(yīng)進(jìn)行變位系數(shù)換算，且檢測過程中應(yīng)輸入換算后的變位系數(shù)，否則無法按標(biāo)準(zhǔn)程序進(jìn)行異側(cè)齒廓的檢測，也無法進(jìn)行齒距累積誤差檢測。

專家點評

本例中，成形銑齒是內(nèi)齒圈齒形半精加工的主要方法，首件加工應(yīng)留有余量。作者在檢測過程中發(fā)現(xiàn)無法按標(biāo)準(zhǔn)程序進(jìn)行異側(cè)齒廓的檢測，經(jīng)過原因分析和實際驗證，并根據(jù)齒廓及齒輪加工原理，進(jìn)行變位系數(shù)換算，得出齒廓留余量越多、角度偏差越大的結(jié)論。

文章來源于齒輪加工的現(xiàn)場檢測，內(nèi)容真實準(zhǔn)確、實用性強。作者善于從細(xì)節(jié)中發(fā)現(xiàn)問題，從變化中查找原因，從驗證中解決問題，最終得出正確的結(jié)論。