高精度齒輪質量檢測方法研究

劉飛

（哈爾濱東安發動機（集團）有限公司 黑龍江哈爾濱 150066）

高精度齒輪質量檢測方法研究

劉飛

（哈爾濱東安發動機（集團）有限公司 黑龍江哈爾濱 150066）

隨著我國汽車、摩托車行業的快速發展，在齒輪加工制造行業，高精度的加工裝備不斷涌現，新材料、新技術、新工藝的創新和應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是一個非常專業的范疇，所以對于科技工作者來講認證研究高精度齒輪質量檢驗方法具有重要意義。

齒輪；檢驗；零件；精度

高精度齒輪用途廣泛，可用于打印機、健身設備、碎紙機、醫療設備、電動輪椅、小型變速箱、機械設備、玩具、木工機械、電子、等。加工范圍主要為專業生產滾齒加工中小模數（模數M0.3～M4，直徑φ200以下）的高精度齒輪。

1 檢測內容及方法

1.1 齒形誤差

齒形誤差是指在輪齒齒高的工作部分內，包容實際齒形的兩條設計齒形線之間的法向距離，在實際加工過程中不可能獲得完全正確的漸開線齒形，總是存在各種誤差，從而影響傳動的平穩性。國家齒輪標準規定，齒形誤差在齒廓的工作部分內評定，并從工作圓至修緣起點范圍內計算測量長度。測量長度的確定對正確評定齒輪的質量是很重要的。選得過長往往會把合格產品當成廢品，選得過短就有可能將廢品當合格產品，從而影響齒輪的使用質量。在硬齒面齒輪加工中，加工機床的運動誤差對工件的齒形誤差影響較大。通過對試切后的工件進行檢測，發現硬齒面齒輪加工的齒形誤差與普通齒輪加工相比波動較大，表明硬齒面滾切加工精度對于齒輪硬度相當敏感，加工系統的動態特性對齒形誤差具有決定性影響，也影響運動的平穩性。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提高機床運動精度（尤其是工作臺回轉精度）。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床運動系統在切削力作用下產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，包容實際齒形最小兩條設計齒線之間的端面距離。主要反映齒輪加工時的軸向誤差，在齒輪加工時，它主要影響齒輪的接觸精度。對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。在實際加工過程中不可能獲得完全準確的漸開線齒形，老是存在各種誤差，從而影響傳動的平穩性。齒輪的基圓是決定漸開線齒形的惟一參數，假如在滾齒加工時基圓產生誤差，齒形勢必也會有誤差。引起齒向誤差的主要原因是機床、刀架的垂直進給方向與零件軸線有偏移，或上尾座頂尖中央與工作臺回轉中央不一致，還有滾切斜齒輪時，差動掛輪計算誤差大，差動傳動鏈齒輪制造和調整誤差太大。另外夾具和齒坯制造、安裝、調整精度低也會引起齒向誤差。

1.3 徑向跳動

徑向跳動是在齒輪一轉范圍內，測頭在齒槽內或在輪齒上與齒高中部與齒的雙面接觸，測頭相對于齒輪軸心線的最大變動量.它主要反映齒輪運動誤差中因基圓的幾何偏心所引起的徑向誤差分量。它有兩個因素決定：①精度等級；②齒輪的大小（一般按分度園直徑分段）。一般機械的齒輪，按我的經驗應該為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，造成運動偏心。一般齒輪徑向跳動的數值，是偏心量的2倍。在實際測量中還要根據實際情況和設備選擇合適的測量方法，但最終目的都是盡可能的減小齒圈徑向跳動誤差，在節約成本的情況下，提高徑向跳動的精度，達到生產所需要的精度值，其中利用數據采集儀連接百分表來測量是操作最簡單，效率最高一種方法。

2 其它質量檢驗方法

2.1 加載跑合光澤法

將裝配好的減速機內腔清洗干凈的安裝在加載跑合測試臺上，注入適量的潤滑油，在施加不超過額定載荷和不超過額定轉速的條件下正反轉各運轉5～30min，允許分級加載，但每次運轉不得超過10min，以能分辨接觸擦亮痕跡為準。

2.2 對齒面著色

將被測齒輪的各個齒面，用濕潤的紅丹粉涂抹均勻，然后與“標準齒輪”在正確的安裝距下安裝，用大齒輪驅動小齒輪，分別按照順時針和逆時針旋轉后，則在嚙合的部位形成黑色的區域，其為嚙合區。當在規定范圍內選定某一嚙合間隙值后，將齒輪軸向移動，通過增加或減薄調整墊來改變其軸向位移以便調整兩齒輪的嚙合間隙；要求在齒輪的齒面上涂上普士蘭油；然后轉動齒輪，使兩齒輪嚙合旋轉，在此傳動過程中，嚙合接觸的表面就會粘上油料形成著色印痕；對此印痕在齒面上的位置、尺寸進行分析判定，是否符合要求。

2.3 利用數據采集儀實現高效測量

數據采集儀軟件里已嵌入計算徑向跳動誤差的公式在里面，采集儀會自動計算徑向跳動誤差值，無需人工去計算跳動誤差值。數據采集儀會自動根據所測得的跳動誤差值，以軸類零件規定的徑向跳動公差值進行比較，一旦徑向跳動誤差值大于徑向跳動公差值，則系統會自動報警，表示該軸類零件測量結果不合格。

2.4 三坐標測量儀

三坐標測量機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入數據模型，從中可得出截面的切向綜合誤差，分析齒輪的傳動質量并進行齒向工藝誤差分析等。具體方法是將齒輪平放在測量工作臺上，用測頭在齒輪孔“打點”，確定齒輪中心；在齒輪分度圓上、同側齒廓上，依次用測頭“打點”；計算出每個周節測量數值（弧長），結合理論周節（齒距）數值，可以計算周節偏差、周節累計偏差等。

3 結束語

隨著科學技術的發展和工業水平的提高，對齒輪傳動性能的要求也越來越高，對齒輪的品質要求和變速噪音要求越來越高。因此，要達到品質、噪音的雙重目標，這就要求進行精度更高的齒輪加工及質檢要求。所以，在不斷提高齒輪加工工藝水平的同時，還必須不斷地完善各種齒輪檢驗檢測方法和設備，把齒輪檢測技術提高到一個新的水平。

[1]徐向陽，朱才朝，張曉蓉，汪文霖，陳虎毅.大功率船用齒輪箱試驗模態分析[J].振動與沖擊，2011（07）.

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1004-7344（2016）01-0293-01

2015-12-25