雙聯齒輪對齒角度的測量

陸琮瑜

【摘 要】雙聯齒輪對齒加工后，需要對齒輪對齒角度進行測量，以確定是否加工零件的對齒角度符合技術要求，本文對我們公司GF9項目開發過程中，對雙聯齒輪對齒角度測量方法的一些經驗教訓作小結。

【關鍵詞】對齒角度；測量；齒輪測量儀；專用檢具；嚙合檢測

中圖分類號： TG75 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）24-0030-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.24.015

【Abstract】After machining the double gear pair，it is necessary to measure the tooth angle of the gear to determine whether the tooth angle of the machined part meets the technical requirements.In this paper，the tooth angle measurement of the double gear is developed during the development of our company GF9 project.Some lessons learned from the method are summarized.

【Key words】Tooth angle measurement；Gear measuring instrument；Special inspection tool；Meshing detection

我們公司開發的GF9項目中，超越從動支架行星輪（雙聯齒），有在以前我們公司生產的齒輪中從來沒有過一個特殊要求，雙聯齒兩齒輪的齒牙需要對牙加工，齒輪A的齒牙與齒輪B的齒牙有相對位置要求，如下圖1，齒輪A在截面“G”上的齒牙與齒輪B在截面“F”上的齒牙，其對齒角度誤差需控制在0±0.099°。

目前，我們在雙聯齒開發過程中，使用了以下幾種對齒角度測量方法：

（1）齒輪測量儀測量對齒角度。

（2）專用對齒角度測量檢具。

（3）用嚙合檢測方法來測量對齒角度。

下面我們分別介紹這些測量方法：

1 齒輪測量儀測量

齒輪測量儀是我們最常用的齒輪測量方法，可測量漸開線圓柱齒輪的齒廓偏差、螺旋線偏差、齒距偏差、徑向跳動，以及剃齒刀、插齒刀的齒廓偏差、齒距偏差、徑向跳動等各種齒輪參數。

在齒輪測量儀中有一軟件“正是關系測量軟件”，可以用來測量雙聯齒的對齒角度誤差，測量圖1雙聯齒對齒角度時，探針先找到測量基準面（齒輪A端面），安設定的基準面至截面的距離，探針移動至截面“G”，檢測齒輪在A截面“G”上齒牙中心，安設定的兩截面間距離，探針移動至截面“F”， 檢測到齒輪B在截面“F”上齒牙中心，讀取兩齒牙中心相對角度位置，得到兩齒輪齒牙的對齒角度誤差。

目前，齒輪測量儀有只能一次測一牙對齒角度，有可以連續多牙測量的。

1.1 每次測量一牙的齒輪測量儀

每次只能測量一牙對齒角度的齒輪測量儀，測量完一牙對齒角度后，用手動轉到所要測量下一牙，再測量此牙對齒角度，如，格里森齒輪測量儀。

1.2 可以連續多牙測量的齒輪測量儀

可以連續多牙測量的齒輪測量儀，自動連續測量所有要測量的齒牙對齒角度，如克林貝格齒輪測量儀。

2 專用對齒角度測量檢具

為了能使生產現場能快速測量雙聯齒對齒角度，設計制造專用檢具是最好方法，圖2是雙聯齒對齒角度專用檢具檢測示意圖，銷A插入齒輪A齒槽中，，銷B插入齒輪B齒槽中，

銷A與銷B在垂直于底板的方向上產生相對距離“S”，通過這個距離，我們可以計算出雙聯齒輪的對齒角度。由于銷需要運動，銷與銷孔有配合間隙，安裝軸與工件與間隙，以及需要距離轉換成角度等其它問題，該檢具測量誤差較大，無法滿足Cg和R&R;考核要求，因此，除了一次用于磨齒前零件對齒角度分選外，沒有使用過。

后期經與多家檢具供應商聯系，共同反復商討檢具具體設計方案，有的方案在理論上已相當符合雙聯齒輪對齒角度檢測要求，由于一些具體細節問題，否定了檢具方案，因此，未有第二個檢具制造出來。

3 嚙合檢測方法測量齒輪對齒角度

為了滿足高效、精確雙聯齒輪對齒角度檢測的要求，一種采用嚙合檢測專用設備的設計方案得到了確定，通過嚙合齒輪與工件無間隙嚙合，測得雙聯齒齒牙位置，得到兩齒輪的對齒角度。圖3，是嚙合檢測示意圖，中間是裝夾工件的夾具，工件固定在中間高精度的芯軸部件上。左右兩邊是帶有相位檢測裝置的嚙合輪，用于檢測雙聯齒輪的上下齒輪的角度，包含一個專門設計制造的安裝在高精度軸部件上的滾動標準件，在旋轉扼部件間轉換，旋轉扼允許軸在齒輪螺旋和錐度方向上移動，確保旋轉的嚙合輪和雙聯齒輪的齒牙緊密嚙合。

測量時，工件安裝在夾具軸上，左右兩個嚙合輪與工件無間隙嚙合，工件旋轉，帶動兩邊與其嚙合的嚙合輪旋轉，測得大小兩齒輪的所有齒牙相位的數值，通過計算機計算處理，得到雙聯齒的對齒角度誤差值。

嚙合檢查測量齒輪對齒角度的測量，按檢具考核要求，進行一型和二型分析，對檢具重復性、再現性、檢測能力進行考核分析，得到的CG值=2.03，R&R;=16.04%符合檢具考核要求。目前，嚙合對齒角度檢測專用設備，在公司的現場生產中應用。

4 齒輪測量儀與嚙合檢測對齒角度比較

我們來比較一下，齒輪測量儀測量值與嚙合檢測測量齒輪對齒角度的設備測量值，我們用6件工件來作對比，6件工件分別在齒輪測量儀上測量和嚙合檢測測量設備上測量，同樣全牙測量，所測得齒輪全齒共24牙的每個齒輪對齒角度值見表1，從表中我們看出，兩種檢測方法誤差較小，兩種檢測方法的對齒角度誤差小于0.01574°，占公差的百分比在10%以內，測量誤差在我們可接受和范圍內，都可以用作測量對齒角度，齒輪測量用于加工設備調試或實驗測量對齒角度時使用，嚙合檢測對齒角度設備，在現場生產使用。

5 小結

現在我們來對三種對齒角度測方法作小結：

（1）齒輪測量儀測量對齒角度，測量精度保證，只要編制程序就可以測量，適合測量不同零件，測量速度慢，須在測量實驗室檢測，不能在生產制造現場檢測，適合機床加工零件調試時測量，不適合大量檢測。

（2）專用對齒角度測量檢具，測量速度較快，成本低，適合測量對齒精度要求不高零件，不適合于對齒精度要求高零件，如雙聯齒這樣，對齒角度誤差需控制在0±0.099°的零件。

（3）用嚙合檢測方法來測量對齒角度，測量精度保證，適合測量單一零件，測量速度快，適合大批量檢測，測量設備成本高。