齿轮的表面粗糙度误差检测

河南工学院2016―2017学年第一学期《机械产品检测与质量控制（2）》大作业

题目：齿轮的表面粗糙度误差检测

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摘要

在加工制造过程中,由于机床本身误差、刀具安装误差等因素的存在,使齿轮各部分几何尺寸不能完全达到设计标准的要求,影响到其制造精度。为确保传动齿轮在额定功率下能减小齿轮传动的噪声、冲击、振动等不利因素影响,保证齿轮传动有较高的工作平稳性,使齿轮传动的瞬时速比变化尽可能小,就必须对齿轮的齿面粗糙度制造质量加以严格控制。齿面粗糙度的大小对齿轮副的磨损、强度、能耗、寿命、锈蚀、稳定性都有直接的影响。

关键词：齿轮、表面粗糙度、检测、齿面

国家对齿轮表面质量的评定规定

齿轮轮齿表面的加工方法很多,不同的加工方法能形成多种加工纹理。齿面的形状较复杂,加工纹理的多样性和表面形状的复杂性给齿面粗糙度的测量带来了很多困难。

根据我国现行的表面粗糙度评定的国家标准GB/T3505—2000《表面粗糙度

术语及其参数》规定:测量和评定表面粗糙度轮廓中的实际轮廓是指理想平面与实际表面相交所得的轮廓线为实际轮廓。按相截方向可分为横向和纵向实际轮廓。取样长度是指测量或评定表面粗糙度时所规定的一段基准线长度；评定长度是指在评定轮廓表面粗糙度所必须的一段长度,即评定表面粗糙度参数值的一段长度,包括一个或几个取样长度；轮廓中线是评定表面粗糙度参数值大小的一条参考线,包括轮廓的最小二乘中线和轮廓的算术平均中线。

齿面粗糙度评定存在的问题

齿轮的加工方法很多,不同加工方法形成了轮齿表面不同种类的加工纹理。加工纹理的多样性和表面形状的复杂性,给齿面质量的控制带来了很多困难。齿轮表面质量按表现形式和影响产品质量的不同,可分为微观形状误差(粗糙度)、中间形状误差(波纹度)和宏观形状误差。

不同的齿轮工艺方法,形成了齿面微观复杂的形貌特征,给齿面粗糙度的评

判带来了困难。究其原因:一方面是齿面精加工技术应用还不普遍;另一方面是人们对齿轮齿面粗糙度评定不统一、分析见仁见智,对国家标准的理解也很不一致,从而造成对齿轮齿面粗糙度等级判别与实际有偏差。

齿轮加工业乃至与齿轮行业有关的其他行业普遍反映齿轮轮齿表面粗糙度

的评定方法不合理,主要表现在没有从齿轮零件的功能出发选择合适的评定参数,而且评定方法也不规范,各单位各行其事,致使齿面粗糙度评定结果能相差1～2

级甚至更多,给齿轮轮齿表面粗糙度质量评定和齿轮行业间的仲裁带来困难。主要有以下几方面的问题:①评定参数和参数定义不统一；②选取测量部位数量和

方法不统一,影响测量结果的最后评定；③轮齿表面缺陷与齿面粗糙度的区分界

定不统一；④测量方向的问题。

由于以上种种原因，表面粗糙度的评定一直存在着严重问题，这些问题也成为了许多厂家关于表面粗糙度方面沟通的绊脚石。

齿轮表面粗糙度误差检测方法

齿轮表面粗糙度的测量方法有:比较法、光切法、针描法、印模法等等。在一些检测中，测量部位随机选取几个均匀分布的部位比较合适；至于表面加工纹理分布的不均匀可以用增加测量部位的办法来解决。

1.目视检查法：指操作者或检验人员根据加工纹理和加工表面特征，通过视觉经验，结合手感（用指甲轻划或手摸）或其他方法进行比较，对被测表面的粗糙度进行评定的方法。具体特征见下表：

此方法使用器具简单，操作方便，是目前生产现场最常用的方法。但此方法并不科学，检测准确度完全依赖操作者的经验和水平。

2.比较法：指操作者将表面粗糙度比较样块与被测工件表面靠在一起，用目测或借助放大镜、比较显微镜等直接进行比较，或用手感（摸，指甲划动的感觉）来判断表面粗糙度。

还可以用油滴在被测表面和表面粗糙度标准样块上，用油的流动速度（此时要求样块与工作倾斜角度与温度相同）来判断表面粗糙度，流动速度快的表面粗糙度数值小，此方法测量不够精确。

3.光切法：指利用“光切原理”来测量表面粗糙度的一种法。光切法检测使用的仪器叫光切显微镜，一般适用于测量用车、铣、刨等加工方法完成的金属平面或外圆表面。

光切法主要用于测量表面粗糙度的Rz参数，Rz测量范围为0.5-60um。

4.针描法：这是一种接触式测量，又称感触法即利用金刚石触针在被测表面滑行而测出表面粗糙度Ra值的一种方法。

目前针描法较常用的仪器是电动轮廓仪，可直接显示Ra值，其测量范围Ra 为0.025-6.3um。电动轮廓仪的原理是利用触针在被测表面划动，使触针上下移动，引起传感器内电量变化，将电量变化值经微机处理后可直接读出Ra参数值。该仪器还可以通过记录器获得轮廓放大图，从而可测Ry值。

5.印模法：是一种非接触式间接测量表面粗糙度的方法，适用于大型笨重零件和难以用仪器直接测量或样板比较的表面的粗糙度测量。

印模法的原理是利用某些塑性材料做成块状印膜贴在零件表面上，从而将零件表面轮廓印制在印模上，然后对印模进行测量，得出粗糙度参数值。

印模法由于印模材料不能完全充满被测表面微小不平度的谷底，所以测得印模表面粗糙度参数值比实际参数值小。因此，对印模所得出的表面粗糙度测量结果需要进行修正（修正时也只能凭经验）。

除了上述的几种方法外，还有干涉法和激光测微仪检测法，这些方法都能对齿轮表面粗糙度进行测量，不过各种方法所测精度不同，所测范围也不同，故而需要根据实际情况，选用合适的方法进行测量。

心得感受

总之,齿面粗糙度对齿轮副的磨损、强度、使用寿命、抗锈蚀性、稳定性都有极大的影响。而影响齿轮齿面粗糙度的评定因素有:①评定参数和参数定义不统一;②选取测量部位数量和方法不统一;③轮齿表面缺陷与表面粗糙度的区分界定不统一;④加工纹理方向和测量方向的问题。在实际齿轮齿面粗糙度的测量中,可以结合以上的分析与判定,找出齿面粗糙度测量产生偏差的原因,并换用不同方法进行检测改善,以提高齿轮齿面的质量。

不过齿轮表面质量包含齿轮齿面形状误差、轮齿表面波纹度和齿面的粗糙度,严格意义上来说,评定齿面粗糙度很难从以上两种误差中区分开,评定齿面质量时要综合考虑,找出其中影响大的误差,加以改进。

参考文献

{1}王茂元--机械制造技术--北京：机械工业出版社

{2}梁子午--检验工实用技术手册--南京：江苏科学技术出版社{3}徐鸿本--实用五金大全--武汉：湖北科学技术出版社

{4}机械加工质量检验技能培训手册（内部资料）