一種新型的齒輪相位檢測工裝

雷明偉 駱凱 史文譜 劉德慶

摘 要：為了能在齒輪加工完畢后，實現快速檢測齒輪齒廓和內花鍵的相位差的目的，本文采用一種對內花鍵自定心的方式設計一套制造簡單工作效率高的齒輪相位檢測工裝，它具有操作簡單且容易上手的特點。不僅能滿足生產現場的檢測需要，方便快捷，又對工人的操作技能要求不高。經過車間現場的生產試驗檢驗，發現使用效果很好，可以在一線加工場合代替現有較為復雜的檢測方式。具有一定的推廣價值，現已申報發明專利。

關鍵詞：相位要求 檢測工裝 自定心

中圖分類號： TH13 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2018）01（a）-0114-03

Abstract： In order to be able to quickly detect the phase between the outer tooth profile and the internal spline in the gear machining. In this paper， a set of craft equipment of phase detection of gears with high efficiency has been designed in a self-centering way. It is easy to operate and easy to use. Not only can meet the detecting needs of the production site by a more convenient and fast way， but also the processing workers do not require high skills. Through field test inspection， we found that the Tooling has great results in use and the test of production on site can replace the existing detection methods which is more complicated. It has the certain popularization value. We have been applied for the invention patent.

Key Words： Phase； Craft equipment； Self-centering

目前齒輪類零件的加工方法多種多樣，包括滾齒、插齒、剃齒、線切割等加工方法[1，2]。在單純的加工外齒或內齒的時候針對不同的精度和加工要求選擇不同的加工方法，完全可以滿足生產加工的需要。但有些時候，零件同時具有外齒和內花鍵的加工要求且同一零件上的內外齒形具有相位要求。所謂相位要求即是指外齒廓的任一齒頂（或齒底）與基圓圓心的連線和內花鍵齒廓的任一齒頂（或齒底）與基圓圓心的連線，兩條直線共線或成某一角度。如圖1所示，圖中所示齒輪的外齒廓的某一齒頂與基圓圓心的連線和內花鍵某一齒底與其基圓圓心的連線在同一條直線上。具有這種加工要求的零部件，加工時由于裝夾工裝或操作不當的原因，兩根連線會有不可避免的偏差[3，4]。當然，這個偏差是有允許范圍的，在誤差允許范圍之內的可以當作成品使用，超出偏差的當然要剔除。具有這種加工要求的齒輪零件，常用的檢測方法一般都是在加工完成后去三坐標測量儀上進行打點檢測，通過探針與零件的接觸在電腦上擬合出相應的輪廓數據再進行判斷[5，6]。但是三坐標測量儀成本高，而且工作效率低，不能很好地滿足一線生產時檢測的需要，并且在三坐標測量儀上檢測時，探針的運動是按控制電腦設定好的參數進行的，其測量端具有耐磨設計往往端頭較大，可能會大過齒形間距，不能準確地探測到齒底，易出現撞針情況（如圖2）。

設計制作這一新型的齒輪檢測工裝，目的是為了在一線生產場合能盡早且快速地實現對齒輪相位的檢測，在生產階段就能判斷相位要求是否符合誤差允許范圍。

1 檢測工裝的工作原理

1.1 技術方案

本設計采用的技術方案是采用自定心的機構使得外齒和內花鍵的分度圓圓心與檢測工裝的圓心保持一致，并使得內花鍵具有相位要求的齒廓固定在零刻度線的位置上，通過讀數確定外齒的具有相位要求的齒廓與內花鍵齒廓的具體偏差度數。

本設計可以即時檢測出內外齒的相位偏差，結構簡單，加工便利，使用方便。

1.2 工裝設計方案

圖3為檢測工裝分解圖。圖4為檢測工裝的設計總圖，它總共有五部分組成，包括起固定支撐作用的底座，底座上有滿足推桿和卡爪滑動的溝槽以及安裝彈簧所用的彈簧槽。左右兩端對稱安裝的卡爪，卡爪的底部與底座上的溝槽配合安裝，底部加工成半圓形，可以使得推桿在向前推動的時候保證與推桿兩側面的相切配合，并能沿著推桿的邊緣側滑動。卡爪的上部有兩個與零部件內花鍵相配合的頂尖。卡爪的尾部是安裝彈簧的部位，確保卡爪被推桿推開后，能在彈簧的作用下閉合。同樣推桿的底面以及推桿的形狀與底座上的溝槽相配合，既能在底座上滑動，又能推動卡爪的張開。最上端是上端蓋，上端蓋中心部位有貫通溝槽，目的是方便卡爪上頂尖的移動，上端蓋上還有刻度線，在檢測時讀數使用。

1.3 操作方法

進行檢測時，將加工完成的齒輪零件放在檢測工裝的上端蓋上，向內推動推桿，使得頂尖張開，注意要使得頂尖支撐住有相位要求的內花鍵的齒槽，從而實現自定心和卡緊零件的作用，如圖5所示，這時候觀察具有相位要求的外齒廓所對應的刻度線，讀出齒輪加工時候的誤差，以確定零件的加工精度，判斷是否滿足工作的需要。如圖6所示，待測齒輪的外齒齒廓的齒底正好與相位檢測刻度線的標準刻度線對應在同一直線上，待檢測齒輪的相位沒有問題；如圖7所示，若待測齒輪帶有標記點的內花鍵齒廓和右頂尖嚙合后，待測齒輪的外齒輪齒廓相對應的齒底與標準刻度線不在一條直線上，即待測齒輪的相位有一定的角度偏差，結合圖8，可以看出待測齒輪的外齒的齒底輪廓向右偏移了約1.7°，也可以說待測齒輪的外齒的齒底輪廓向左偏移了約2.5°，很明顯待測齒輪外齒的齒底輪廓超過了（±0.5）°的偏差，為非合格品。

2 結語

將設計方案進行參數化并制造投入使用之后發現，本款齒輪相位檢測工裝可以在實際的加工生產中代替原有的檢測方法，能滿足內花鍵基圓大小不同的齒輪，可以即時檢測出齒輪內、外齒的相位偏差，初步實現了在生產加工一線對齒輪相位的檢測功能。大大縮短了生產加工時間，也減少了檢測用時，大幅度地提高了生產效率，而且該款齒輪相位檢測工裝設計簡潔，加工方便，成本低廉，可以滿足很多場合的需求和使用。

參考文獻

[1] 張丕偉.齒輪加工工藝方法分析[J].河南科技，2014（5）：121-122.

[2] 李春瑋.齒輪加工工藝分析[J].機械管理開發，2011（2）：36-37，41.

[3] 魏理林.以內花鍵為基準的另類檢驗心軸[J].金屬加工（冷加工），2012（20）：64-65.

[4] 聶福全.防止帶內花鍵孔齒輪產生幾何偏心的制造工藝[J].工程機械，2004（10）：2，42-44.

[5] 宋麗梅，覃名翠，楊燕罡.激光視覺方法用于檢測齒輪加工誤差[J].光電工程，2015，42（1）：1-5.

[6] 武拴男，史智杰.齒輪檢測裝置及焦化設備結構優化的研究[J].科技創新與生產力，2015（1）：74-75.