圓柱齒輪螺旋線測量方案探討

呂敬杰，劉萬利，羅陽

（陜西法士特齒輪有限責任公司，陜西 寶雞 722409）

引言

隨著變速箱設計理念的不斷變化，產品結構發生了很大的變化，越來越多的產品在齒一端或兩端都加工或焊接有接合齒圈，由于接合齒圈的影響，使齒部精度特別是螺旋線（即齒向或導程）測量自動尋齒時上端或下端易發生干涉而無法尋找到齒端邊界，從而不能準確定位螺旋線的評定范圍邊界，給齒部精度螺旋線測量評定結果帶來不確定因素，造成對齒部精測質量的誤判。此類產品的在我公司比重逐年上升，現在占裝箱齒輪產品的40%，所以對此類產品齒部精度質量控制的上升到非常重要的地位。本文針對我公司帶有接合齒圈的齒輪類產品測量時螺旋線評定范圍邊界準確定位進行分析探討，并給出有效測量解決方案。

1 問題的提出

我公司變速器中的部分齒輪產品加工或焊接有接合齒圈，產品結構如右圖中圖1所示，在螺旋線測量時測頭與測桿由于下端的接合齒圈影響，向下尋齒時會發生干涉，而無法完成下端邊界的尋齒過程，同時在測量螺旋線時也同樣因為此原因齒向下段將有一部分測量不到，這樣就將造成實際測量長度要比實際齒寬要小，減小的量要受測量時使用的測頭、測桿及產品自身結構的影響而發生改變，不同產品受影響的程度不同，減小的量也不同。

圖1 產品結構

我公司現在所生產的齒輪產品大多數都在螺旋線上有修形的鼓形量要求，即輪齒的鼓度Cβ，在下圖2中未修形的齒面的螺旋線跡線是用一條直線表示，而鼓形齒的齒面其相應的跡線是弓形曲線，在圖2中鼓形齒齒面的設計螺旋線線和平均螺旋線線通常是拋物線。

圖2 輪齒的鼓度

圖3 鼓形量示意圖

圖4 鼓形量

2 解決方案

針對上述問題，在MM齒輪測機上測量輪齒某一端或兩端有干涉的齒輪時對測量參數的設定和評定方法作如下改變：

2.1 測量位置尋齒方法的改變

MM齒輪測機上測量輪齒某一端或兩端有干涉時不能采用上下自動尋找輪齒端面邊界，所以要采用測量機的軸向參考功能，使用一個軸向端面或輪齒的某一個端面作為軸向參考基面來定位輪齒的軸向位置。

2.2 測量長度的改變

測量度應當在輪齒齒寬長度上減去測量時可能發生干涉的長度，用下面公式進行計算：

（式中：LA為避免干涉齒寬減少量；LB為齒寬實際測量長度；B為齒寬理論設計長度；D為測針最大直徑；J為安全間隙）。

2.3 評定結果的處理

首先是評定范圍的確定，在確定評定范圍時必須確保實際評定范圍的中心線要與輪齒理論評定中心線重合，在此基礎上使在理論輪齒齒寬中間的80%范圍內盡可能取取大值。計算方法如下：

（式中：L0為評定時理論齒寬減少量；LS為相對于測量起點的起評點；LE——為相對于測量起點的終評點）

當 LS＜0 時說明實際評定范圍要比理論評定范圍小所以對應的所評定公差要求應當適當的按比例縮小。

3 效果實例

圖5 是螺旋線測量方案調整前測量結果

圖6 是螺旋線測量方案調整后測量結果

通過上述測量方案，提高了齒部精度測量得可靠性，對產品質量控制起到了關鍵作用，徹底解決了我公司現生產的在一端接合齒圈的產品的測量問題；如圖5和圖6為我公司產品15621125的采用上述方法和常規測量的對比測量結果，常規方法會造成螺旋線傾斜偏差-0.0195mm，超差嚴重，對產品符合性評價及工藝改進產生負面影響，而采用改進后的測量方法消除了異常因素，改進效果非常明顯，提高了測量準確性。