齿轮径向综合偏差的检测

齿轮径向综合偏差的检测
杜改梅 ,冯育敏 ,魏立
西安航空动力控制公司
被测齿轮回转一周排列 ,记录成径向综合误差曲线 , 在该曲线上按误差定义取出 ΔF ″Δi f ″i ,如图 2 所示。

1 径向综合偏差的定义及其测量方法
在小模数圆柱齿轮加工中 ,齿形加工后需检测 径向综合总偏差 F ″i 和一齿径向综合偏差 f ″i 。

径向
综合总偏差 F ″i 的定义为 : 被测齿轮与理 想精确测量齿轮双面啮合时 ,被测齿轮一转内 ,双啮 中心距的最大变动量 。

一齿径向综合偏差 f ″i 的定义为 :径向综合误差 记录曲线上小波纹的最大幅度值 ,其波长为一个齿 距角 。

径向综合误差所用测量仪器是齿轮双啮
检查
仪 ,测量方法如图 1 所示 。

以被测齿轮回转轴线为 基准 ,将测量齿轮 5 安装在固定滑板 6 上 ,被测齿轮
4 安装在滑动工作台 3 上 , 用径向推力弹簧 2 使被
测齿轮与测量齿轮作无侧隙的双面啮合传动 ,被测 齿轮的双啮误差转化为双啮中心距的连续变动通过
滑动工作台和测微装置 1 反映出来 。

将这种变动按
图 1 双啮仪的结构原理
2 3100A 型智能齿轮双面啮合综合测量
仪
选用 3100A 型智能齿轮双面啮合综合测量仪进
行检测 。

该仪器是哈尔滨量具刃具集团有限责任公 司近年来开发的新产品 ,由机械主机 、数据采集与驱 动控制电路 、微型计算机及测量软件三部分组成 。

主要用于测量圆柱齿轮径向综合总偏差和 F ″i 和一 齿径向综合偏差 f ″i ,可自动判别并
“挑出”存在毛刺 和划痕的齿牙 。

该仪器是一种新型自动化 、智能化
收稿日期 :2009 年 9 月 被测镜头参数焦距 f = 1610mm ,光圈 F = 116 , 物距 L = 120cm ,按实验方法测量结果如图 4 所示 , 计算标准值 MTF 面积和实验值 MTF 面积比得误差 小于 1 % 。

法操作简单 , 成本低 , 在低频可以获得准确的 MTF 值 ,通过一些处理在中频也可以获得较准确的 MTF 值 。

参考文献
1 蒋筑英 ,李剑白 ,向才新 ,等 . 光学系统成像质量评价及检 验文集 M . 北京 :中国计量出版社 ,1988.
2 孙怡 ,宋敏 ,李叶芳 ,等 . C CD 调制传递函数测量的处理技 术 J . 大连理工大学学报 ,1999 ,39 (5) :700 - 705.
3 C ol Tman J W . The specification o f imag ing properties b y re 2 sponse to a sine w ave inp u t J . J OS A ,195
4 ,44 (6) :468 - 471. 4 宋敏. 用动态变频正弦光栅测量 C C D 调制传递函数的研 究 D . 大连理工大学博士学位论文 .
5 王之江 ,伍树东 . 成像系统 M . 北京 :机械出版社 ,1991.
第一作者 :何胖泮 ,硕士研究生 ,合肥工业大学仪器科学 与光电工程学院 , 230006 合肥市
First Au thor : He Pang pan , Postg radu ate , Hefei University of Technolog y , H efei 230006 ,C hina
图 4 测量结果比较
7 结语
以 LC D 输出正余弦光栅灰度图像作为目标靶 的对比度法能够实现摄影物镜 MTF 的测量 。

该方
112 工具技术
的齿轮测量仪,在测量中由微机输入测量要求和参
数,进行自动测量与数据处理,显示屏输出测量结果
和误差曲线,还可以打印输出检测报告。

它具有体
积小、重量轻、操作方便、测量精度稳定等特点。

某
零件检测结果如图2 所示。

线会呈现尖锐性突变畸形波,如图2b 所示。

对这类
突变形畸形波, 不作为评定值, 找出原因后另行处
理。

(5) 双面啮合状态与加工齿轮时的双面切削状
态须一致,因此测量时出现下列情况就会存在测量
偏差:测量基准(轴线) 与加工基准(轴线) 重合,不能
反映由齿坯安装偏心引起的径向误差; 测量啮合角
与加工啮合角相等,不能反映如滚刀安装跳动等引
起的齿廓径向偏差值;
(6) 采用该测量方法对精密齿轮作质量评级时,
对测量齿轮的精度和测量步骤,须由采购方和供货
方协商一致。

4 径向综合偏差数据的应用
( a)在双面径向综合检查仪上,被测齿轮与测量齿
轮的双侧齿廓紧密接触,齿轮的齿圈径向跳动、齿距
偏差、齿形误差、规律性的压力角误差、基节偏差、齿
厚误差等都会综合地反映在径向偏差上。

其中由齿
圈径向跳动引起的误差,一般可占70 % - 80 % 。

因此在此仪器上, 除检测F″i和f″i外, 还可以
测量齿轮的接触斑点、双啮中心距极限偏差等。

该
仪器不能反映齿廓的切向偏差,对双面切削加工的
其它转角偏差都能反映。

径向综合偏差包含了右侧
和左侧齿面综合偏差,确定齿面的单项偏差却很困
难。

实际的双啮中心距与公称双啮中心距的差值,
由不同齿轮上的齿厚偏差变化而造成的。

对于采用
成形磨削法加工出的齿数较少的齿轮,很容易通过
双啮综合检测判断其是否存在啮合干涉现象。

图2 径向综合偏差检测结果
3 测量时须注意的问题
(1) 径向综合偏差的测量值受测量齿轮的精度
和产品齿轮的总重合度的影响,必须重视测量齿轮
的精度和设计。

测量齿轮应有足够的啮合深度,使
其能与产品齿轮的整个有效齿廓相接触。

且不应与
非有效部分或根部相接触,避免接触的办法是将测
量齿轮的齿厚增厚到足以补偿产品齿轮的侧隙允
差。

(2) 带孔齿轮所配用的检验芯轴, 锥度一般为
1/ 3000 - 1/ 8000 ,齿轮精度等级高的采用较小锥度,
最好与标准齿轮同时配用内涨式芯轴。

(3) 在双啮综合检查中,测量齿轮比被测齿轮的
误差小3 个等级,通常把误差曲线上表现的幅值作
为被测齿轮的误差。

(4) 如果齿面局部有毛刺或不清洁等,在误差曲
5 结语
通过径向综合偏差的检测,可迅速提供由机床、
工具或齿轮装夹导致的质量缺陷信息。

检测结果包
含被测齿轮的工作与非工作表面误差,由于分离单
项误差很困难,因而也不易给出确切的工艺分析讯
息。

在严格控制单项误差的前提下,对于大批量生
产的齿轮及小模数齿轮的检测,采用双面啮合检测
控制质量精准度高且经济有效。

第一作者: 杜改梅, 西安航空动力控制公司, 710077 西
安市
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