齒輪綜合測量標（biāo）準齒輪（lún）的精度修正方法研究（jiū）

2019-12-24    click: 6970

    摘要：采用齒輪雙麵齧合測量儀（yí）測量齒輪徑向（xiàng）綜合誤差時，所用的標準（zhǔn）齒輪（lún）的結構（gòu）和精度直接影響到被（bèi）測齒輪（lún）的徑向綜合誤差的（de）測量精度（dù），標準齒輪與被測齒（chǐ）輪齧合測量的相位（wèi）不同（tóng）更（gèng）會影響到測量結果，測（cè）量結果的重複誤差很大。現（xiàn）有方（fāng）式隻能通過提（tí）高標準齒輪本（běn）身的製造精度來確保齒輪徑向誤差（chà）測量的精（jīng）度，但高精度的標準齒輪製造成本又相當昂貴。本文從齒輪雙麵齧合的工作原理出（chū）發，提出了一種能消除標準齒（chǐ）輪引入誤差的方法，該方（fāng）法解決了齒（chǐ）輪雙麵齧合測量結果分散（sàn）性大的問題，使測量結果徑向綜合誤差一致（zhì）性（xìng）得到顯著提高，為（wéi）確定齒輪雙麵齧合儀精度（dù）級別提供了可（kě）靠的依據；同時降低對標準（zhǔn）齒輪本（běn）身精度的要求，提高測量結果的一致性，提升齒輪的製造精度，滿足齒（chǐ）輪工業生產的需求。

    關鍵字（zì）：雙麵齧合測量儀；齒輪測量；齒輪徑向誤差；標準（zhǔn）齒（chǐ）輪誤差修正

0．引言

  齒輪在工業生產生活中（zhōng）應用極為廣泛，隨著（zhe）現代工業和科學（xué）技術的快速（sù）發展進步，齒（chǐ）輪（lún）震動，效（xiào）率壽命（mìng）等（děng）指標越來越受到重視，對齒（chǐ）輪的精度（dù）要求也越來（lái）越（yuè）高（gāo）^[1]。基於齒輪雙麵齧合測量原理的齒輪徑向綜合測量越來越（yuè）廣（guǎng）泛得到應（yīng）用，一（yī）般齒輪雙（shuāng）麵齧（niè）合測量用於齒輪製造的最終檢驗，具有測量設備簡單，測量速度快，全麵反映齒輪製造精度（dù）^[2]等優點。

國際（ISO）及國家（GB）齒輪精度標準明確規定了齒（chǐ）輪徑（jìng）向綜合誤差的精度分級，但是在齒輪製造實際應用中，很難根（gēn）據標準評判齒輪精度等級，這主要是由於作為雙齧測量原理的綜合測量結果的（de）重複精度分散性大，無法準確判斷齒輪精度。雙麵齧合（hé）測量儀器（qì）相對（duì）比較簡單，測量鏈短，特別是近幾年隨著技術的快（kuài）速發展，雙麵齧（niè）合測量儀器都大（dà）量采用了高精度基準光柵、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，都可以保證儀器本身的測量精度（dù）。產生測量結果分散性（xìng）大的主要原因（yīn）是由測量原理造成的，標準規定，采用比被測齒輪（lún）高兩個精度等級的“標準齒輪”作為基準元件（標準齒輪）與（yǔ）被測齒輪齧合^[3]，考核中心距變動。在實際應用中，標準齒輪本身的製造誤差直接（jiē）影響到測量結果，而且由於相位變（biàn）化（huà），在被測齒輪和標準齒（chǐ）輪齧合測量過程中，中（zhōng）心距的變化還會隨著兩個齒輪之間齧合相位的變化而變化，更加影響到測量結果的一（yī）致性^[4]。所以（yǐ）說（shuō），提高齒輪（lún）徑向誤差，最主（zhǔ）要的是提高“標準（zhǔn）齒輪”精度，但高精度“標準齒輪”的製造成本相當昂貴。

  本文提出一（yī）種（zhǒng）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（chù）理補償技術（shù），可以很好的解決這個難題，降低對“標（biāo）準齒輪”本身的精度（dù）要求，明顯提高測量結果的一致性。

1.智能齒輪雙（shuāng）麵齧（niè）合測量儀

  智能齒輪雙麵齧合測量儀有別於（yú）傳（chuán）統（tǒng）手動量儀，具有自動計算機數控及（jí）誤差數據采集處理功能，為本文提出的標準齒輪誤差修正方法提供（gòng）了技術基礎，如圖1所示。通過（guò）本文修正方（fāng）法得到的齒輪一轉和一齒徑向綜合誤差測量重複精度的提高，保證了後續評定齒輪精（jīng）度評定，誤（wù）差分組、毛刺、磕碰傷（shāng）查找等功能的有效可信（xìn），特別是可以通過標定徑（jìng）向（xiàng）絕對（duì）尺寸（cùn），進而評價（jià）齒輪徑向跳動、M值等參數，控製齒輪齒厚（側隙），結合齒輪自動（dòng）測量線，還可（kě）根據需求分別完成批量齒輪（lún）的（de）綜合驗收、統計（jì）分析、質量分檔、在線齒輪檢修（xiū）及（jí）全麵（miàn）的誤差分析，實現了對齒輪測量的（de）高精度、高效率、高可靠性的（de）質量控製。最大限（xiàn）度的發揮齒輪（lún）雙麵齧合測量儀的作用。






2．標（biāo）準齒輪誤差修正原理

  本文提出的標準齒（chǐ）輪誤差修正原理的核心是采用一個與被標定的“標準齒輪”同精（jīng）度等級的“共軛標定齒輪”，利用這個齒輪的一個特（tè）定齒，按照“進齒——齧合——順時針旋轉一個齒距角——脫（tuō）開——逆時針旋轉一個齒距角（jiǎo）”動作，逐齒（chǐ）與被（bèi）標定的“標準齒輪”進行齧合，並進行數據采集測量（liàng），完成一周360°後，得到整圈（quān）的被標定“標（biāo）準齒輪”的（de）誤（wù）差修正值。

3．標準齒（chǐ）輪誤差修正方法

  通過軟件（jiàn）編程，將“標準齒輪”的標定過程形成（chéng）一個全自動的（de）標定測量循環，得到修正數據，“標準齒輪”標定（dìng）過程如（rú）下：

  1、對所用（yòng）標準齒輪的（de）每（měi）個齒槽按順序依（yī）次用阿拉伯（bó）數字進行標記，並選定共軛標定齒輪的特定齒與標準齒輪的第1個齒槽進行徑向綜合測量齧（niè）合，如圖2所（suǒ）示：






  2、通過電（diàn）機帶動共軛標定齒輪順時針旋轉標準齒輪的一個（gè）齒距角，如圖3所示，測量並采集兩個齒（chǐ）輪中心（xīn）距誤差至計算（suàn）機。






  3、通過齒輪雙麵齧（niè）合測量儀中的滑板帶動標準齒輪與共軛標定（dìng）齒輪分離，如圖4所示：






  4、通過電機帶動共軛標（biāo）定齒輪逆時針旋轉標準齒輪的一個齒距（jù）角，回（huí）到初始位置，對準標準（zhǔn）齒輪的第2個齒槽，如圖5所示（shì）：









  5、共軛標（biāo）定齒（chǐ）輪的特定齒（chǐ）與標準齒輪（lún）的第（dì）2個齒槽進行徑向綜合（hé）測量齧（niè）合，如圖6所（suǒ）示：






  6、重複上述操作步驟，直（zhí）至標準齒輪所有齒槽依次與共軛標定齒輪特定齒進（jìn）行齧合，得到標準齒輪的誤差修正（zhèng）值。

4.測量實（shí）驗

  測量（liàng）實驗采用工件模數為2.0，工件齒數50的齒（chǐ）輪為被（bèi）測（cè）齒輪（lún），標準齒輪齒數51，選取三個（gè）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到圖12所示（shì）：










 被測齒輪在三個不同相位，標準（zhǔn）齒輪修正前測量結果和修正後的測量結果如（rú）表1、表2所示：






  由表1和表2可以看出：修正前，徑向綜合總誤差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2.5 um，比較後得出：修正後的徑向綜合總誤（wù）差Fi〞換（huàn）相位測量結果精度在（zài）3 um以內，並且測（cè）量（liàng）結果穩定，測量結果一致性顯著提高。

5.總結

    本文從齒輪雙麵齧合的工作原理（lǐ）出發，提出了一種齒輪（lún）綜（zōng）合測量標準齒輪（lún）的精度修正方法，該方法借助於（yú）與標準齒輪同等級精度的共軛標定齒輪來預先修正標準齒輪本身存在的誤差，並利用計算機控製及誤差補償方法對被測齒輪的徑向綜合誤差進行修正，準確地得到被測齒輪的徑向綜合誤（wù）差（chà），解決了齒（chǐ）輪雙麵齧合測量結果分散性大的問題，使徑向（xiàng）綜合誤差控製在 3 um 以內，為確定齒輪雙麵齧合儀精度級別提供了可靠的依據。同時（shí）降低了對標準齒輪本身精度的要求，降低了齒輪測量的（de）成本，提升齒輪的製造精（jīng）度，滿足工業生產的需求。同時，對於（yú）減速機等行（háng）業（yè）齒輪品種多，應用本文方法，完全（quán）可以使用與被測齒輪同等精度（dù）等級的工件齒輪，經過標定和（hé）修正，代替標準齒輪使用，不需要配備批（pī）量標準齒輪，節省（shěng）大量投入。

  本（běn）文（wén）研（yán）究的齒輪綜合測量標準齒輪的精（jīng）度修正方法已經成功申請發明專利，發明專利申請號為： 201610888031 .4。



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