齒輪綜合測量標準齒輪的精度修正方法（fǎ）研（yán）究

2019-12-24    click: 5435

    摘要：采用齒輪雙麵齧合測量儀測量齒輪徑（jìng）向綜合誤差時，所用的標（biāo）準齒輪的結構和精度直接影響到被測齒輪的徑向綜合誤（wù）差的（de）測量精度，標準齒輪與被測齒輪齧合測量的（de）相位（wèi）不同更會影響到測量結果，測量結果的重複誤差很大。現有方式隻（zhī）能通過提高（gāo）標準齒輪本身的（de）製造精度來確保齒輪徑向誤差測量的精度，但高精度的標（biāo）準齒輪製造（zào）成本又相當昂貴。本文從齒輪雙麵齧合（hé）的工作原理出發，提出了一種能消除（chú）標準齒輪引入誤差的方法，該（gāi）方（fāng）法解決了齒輪雙麵齧（niè）合測量結果分（fèn）散性大的問題，使測量結果徑向（xiàng）綜合誤差一致（zhì）性得到顯著提高，為確定（dìng）齒輪雙麵齧合儀精度級別提供了可靠的依據；同時降低對標準齒輪本身精度（dù）的要求，提高（gāo）測（cè）量結果的一（yī）致性，提升齒輪（lún）的製造精度，滿足齒輪工業（yè）生產的需（xū）求（qiú）。

    關鍵字：雙麵齧合測量儀；齒輪測量；齒輪徑向誤差；標準齒輪誤差修正

0．引言

  齒輪在工業生產生活中應用（yòng）極為廣泛，隨著現代工業和科學技術的快速發展進步，齒輪震動，效率（lǜ）壽命等指（zhǐ）標越（yuè）來越受到重視，對齒輪的精度要求也越來越高^[1]。基於齒輪雙麵齧合測量原理（lǐ）的齒輪徑（jìng）向綜合測量越來越廣泛得到（dào）應用，一般齒輪雙麵齧合測量用（yòng）於齒輪製造的最終檢驗，具有測量設備簡單（dān），測（cè）量速度快，全麵反映齒輪製造精度^[2]等優（yōu）點。

國際（ISO）及國家（GB）齒輪精度標準明確規定了齒輪徑向綜（zōng）合誤差的精度分級，但是在齒輪製造實際應用中，很難根據（jù）標準（zhǔn）評判齒輪精度等級，這主（zhǔ）要是由於作（zuò）為雙齧測量原（yuán）理的綜合測量結果的重複精度分散性大，無法準確判（pàn）斷齒輪精度。雙（shuāng）麵齧合測量儀器相對比較簡單，測量鏈（liàn）短，特別（bié）是近幾年隨著技術的快速發展，雙麵齧合測（cè）量儀器都大量（liàng）采用（yòng）了高（gāo）精度基準光柵、電機驅動控製、計算機數據采集技術，儀器無論是機械精度，還是新技術的應用，都可以保（bǎo）證儀器本身的測量精度。產生（shēng）測量結果分散性（xìng）大（dà）的主要原因（yīn）是由測量原理造成的，標準規定，采用比被測齒輪高兩個（gè）精度等級的“標準齒輪（lún）”作為基準元件（標準（zhǔn）齒輪（lún））與被測齒輪齧合^[3]，考核中心距變動。在（zài）實際應用中，標準齒輪本身的製造誤差直接（jiē）影響到測（cè）量結果，而且由於（yú）相位變化，在被測齒輪和標（biāo）準齒（chǐ）輪齧（niè）合測量過程中，中心距的變化還（hái）會隨著兩個齒輪之間齧合相位的變化（huà）而變化，更加影響到測量（liàng）結果的一致性^[4]。所以說，提高齒輪徑向誤差，最主要的是提高（gāo）“標準齒輪”精度，但（dàn）高（gāo）精（jīng）度“標（biāo）準（zhǔn）齒輪”的製造成本相當昂貴。

  本文（wén）提出一種預先對“標準齒輪”進行誤差修正的方法，利用計算機控製及（jí）誤差處理補償技術，可以（yǐ）很好的解決這（zhè）個難（nán）題，降（jiàng）低對“標準齒輪”本身的精度要求，明顯提高測量結果的一致（zhì）性。

1.智能齒輪雙麵齧合測量儀

  智能齒輪雙麵齧合測量儀有別於傳統手動量儀，具有（yǒu）自（zì）動計算機數控（kòng）及誤差數據采集處理功能，為本文提（tí）出的標準齒輪誤差修正方法提供了技術基礎，如圖1所示。通過本文修正方法得到的齒輪一轉和一（yī）齒徑向綜合誤差測量重複精度的提高（gāo），保證了後續（xù）評定齒輪精度評定，誤差分（fèn）組、毛刺、磕碰傷查找等功能的有效可信，特別是可（kě）以通過標定徑向絕對尺寸，進而評價齒輪徑向跳動、M值等（děng）參數，控製齒輪齒厚（側隙（xì）），結合齒輪自動測量線，還可根據需求分別完成（chéng）批量齒輪的綜合（hé）驗收、統計分析、質量分檔、在線（xiàn）齒輪檢修及全麵的誤差（chà）分析，實現（xiàn）了（le）對齒（chǐ）輪測量的高精度、高效率（lǜ）、高可靠性的（de）質（zhì）量控製。最（zuì）大限（xiàn）度的發揮齒輪雙麵齧合測量儀（yí）的作用（yòng）。






2．標（biāo）準齒輪誤差修正原理

  本文（wén）提出的標準齒輪誤差修正原理的核心（xīn）是采用一個與被標（biāo）定的（de）“標（biāo）準齒輪（lún）”同精度等（děng）級（jí）的“共軛標定齒輪”，利用這（zhè）個齒輪的一個特定齒，按照“進齒——齧合——順時針旋（xuán）轉一個齒距角——脫開——逆時針旋轉一個齒距角”動作，逐齒與被標定的“標準齒輪”進行（háng）齧合，並進行數據采集（jí）測量，完成一周360°後，得到整圈的被標定“標（biāo）準齒輪”的誤差修正值（zhí）。

3．標準齒輪誤差修正方法（fǎ）

  通（tōng）過軟（ruǎn）件編程（chéng），將“標準齒輪”的標定過程形成一個全自動的標定測量循環，得到修正數據，“標準齒輪（lún）”標定（dìng）過程如（rú）下：

  1、對所用標（biāo）準齒輪的每（měi）個齒槽按順序依（yī）次用阿拉伯數字進行（háng）標記，並選定共軛標定齒輪的特定齒與標準齒（chǐ）輪的第1個（gè）齒槽進行徑向綜合測量齧合，如圖2所示：






  2、通（tōng）過電機帶動共軛標定齒輪順時針旋轉標準齒輪的一個齒距角，如圖3所示，測量並采集兩個齒輪中心距（jù）誤差至計算機（jī）。






  3、通過齒輪雙麵齧合測量儀中的滑板帶動標（biāo）準齒輪與（yǔ）共軛標定齒輪分離，如圖4所示（shì）：






  4、通過（guò）電機帶動共軛標定齒輪逆時針旋轉標準齒輪的一個齒距角，回（huí）到初（chū）始位置，對準標準齒輪的第2個齒槽，如圖5所示：









  5、共軛標（biāo）定齒輪的特定齒與標準齒輪的第2個齒（chǐ）槽進行徑向綜（zōng）合測量齧合，如圖6所示：






  6、重（chóng）複上述操作步驟，直至標準齒輪所有齒槽依次與共軛標（biāo）定齒（chǐ）輪（lún）特定齒進行齧（niè）合，得到標準齒輪的誤差（chà）修正值。

4.測量實驗

  測量實驗采用（yòng）工件模數為2.0，工件齒數50的齒輪為被測齒輪，標準齒輪齒數51，選取三個不同相位，測量徑向綜合總誤差Fi〞、一齒徑向綜合誤差fi〞、徑向跳動誤差Fr〞如圖7到（dào）圖12所示（shì）：










 被測齒（chǐ）輪在三個不同相位，標（biāo）準齒輪修正前測（cè）量結果和修正後的（de）測量結果（guǒ）如表1、表2所示（shì）：






  由表1和表2可以看出：修正前，徑向綜合（hé）總誤差（chà）Fi〞在三個相位誤差範圍為26 um，修正後，徑向綜合總誤差Fi〞在三個相位誤差範圍為（wéi）2.5 um，比（bǐ）較後得出：修正後的徑向綜合總誤差Fi〞換相位測量結果精度在3 um以內，並且測量結果穩定，測量結果一致性顯著提（tí）高（gāo）。

5.總結

    本文從（cóng）齒輪雙麵齧合的工作原理（lǐ）出發，提出了一種齒輪綜合測量標準（zhǔn）齒輪的精（jīng）度修正方法，該方法借助於（yú）與標準齒輪同等級精度的共（gòng）軛標定齒輪來預先修正標準齒輪本身存在的誤差，並利用計算（suàn）機控製及誤差補償方法對被測齒輪的徑向綜合誤差進（jìn）行修正（zhèng），準確地得到被測齒輪的徑向綜合誤差，解決了齒輪雙麵齧合測量結果分散性（xìng）大的問題，使徑向綜合誤差控製（zhì）在 3 um 以內，為確定齒輪雙（shuāng）麵齧（niè）合儀精度級別提（tí）供了可靠的依據。同時降低了對標準齒輪本（běn）身精度的要求，降低了齒輪測量的成（chéng）本，提升齒輪的製造精（jīng）度，滿足工業生產的需求。同時，對於減速機等（děng）行業齒（chǐ）輪品種多，應用本文（wén）方法，完全可以使用與被測（cè）齒輪同等精度等級的工件齒輪，經過標（biāo）定和修正，代替標準齒輪使用，不需要配（pèi）備批量標準齒輪，節省大量投入。

  本文研究的齒輪綜（zōng）合測量標準齒輪的精度修正方法已經成功申（shēn）請發明專利，發明專利（lì）申請號為： 201610888031 .4。



參考（kǎo）文獻：

[1]孫洪濤，馬勇，淩四（sì）營（yíng）.標準齒輪徑向綜合偏差檢測（cè）儀關鍵（jiàn）誤差分析. 機械傳動，2013.

[2] 湯潔.齒輪雙麵（miàn）齧合多維測量（liàng）理論及技術研（yán）究[D]. 北京（jīng）工業大學,2009.

[3] 唐東紅，閻萍萍，張丙喜.齒（chǐ）輪雙齧綜合（hé）誤差檢測方法的改進. 工具技術，2004.

[4] 範義峰，彭青（qīng）龍，周廣才. 一種齒輪（lún）雙麵（miàn）齧合（hé）測量儀及消除其所（suǒ）用標準齒輪引入誤（wù）差的方法.中國，201610888031.4[P]. 2018-11-20.