齿轮检测技术

公法线平均长度偏差是指在齿轮一周内公法线实际长度平均值与公称值之 差。在生产中普遍采用此偏差的测量作为齿轮副侧间隙的评定指标。
齿距偏差 单个齿距偏差是指在端平面上，在分度圆上，实际齿距与理论齿距之差。它是评 定齿轮几何精度的基本项目。
齿距累积偏差:任意k个齿距的实际弧长与理论弧长的代数差
沿齿轮圆周上同侧齿面间距离作比较测量
2)工件安装误差,造成工件和夹具的端面跳动,直接影响齿向误差。
3) 齿坯加工精度低，主要指齿坯内孔和定位端面的加工精度低。 4)滚切斜齿轮时,走刀丝杠间隙大,走刀窜动,齿面波纹大,从而产生齿向误差 。 5)刀具误差和刀具安装误差,也不同程度地影响齿轮的齿向误差。 6)热处理方面,斜齿轮经渗碳淬火后,其螺旋角β会变小,齿向精度一般会降低。
运动精度 运动平稳性精度 接触精度 齿侧间隙
1.齿轮传动的精度等级及其选择 （1）、齿轮的精度要求（GB10095-88） ① 运动的的准确性（第I公差组） ：分齿不均（误差）。 ② 传动的平稳性（第II公差组） ：渐开线齿形存在误差。 ③ 载荷分布的均匀性 （第III公差组） 。 （2）齿轮的精度等级：GB10095-88对齿轮精度规定12个等级。 1～2：远景级 3～5：高级精度 6～8：中级精度 9～12：低级精度
（1）齿形轮廓线：渐开线、摆线、圆弧线等。 1.直齿圆柱齿轮的主要参数及尺寸计算 （1）模数m ①分度圆：齿厚e与齿间相等的圆，d ②分度圆周节P：在分度圆上相邻两齿对应点的弧长。 ③由于πd＝Pz，令m＝P/π，可得d＝mz ④模数m的数值已标准化，共50种。
渐开线直齿圆柱齿轮的基础知识
(1) 发生线沿基圆滚过的长度， 等于基圆上被滚过的圆弧长度 (2) 渐开线上任意点的法线恒与 其基圆相切。 (3) 渐开线的形状取决于基圆的 大小。基圆半径越大，其渐开线 的曲率半径也越大。当基圆半径 为无穷大时，其渐开线就变成一 条直线。 (4) 基圆内无渐开线。 (5) 同一个基圆上的任意两条渐 开线，沿公法线方向的对应点之 间的距离处处相等。
第一章 绪论
齿轮测量技术归纳为四种类型： •齿轮单项几何形状误差测量技术 •齿轮综合误差测量技术
•齿轮整体误差测量技术
•齿轮在机测量技术。
齿形加工
齿轮类型 直齿轮、斜齿轮、人字齿轮 螺旋齿轮、蜗轮与蜗杆 内齿轮 齿轮齿条 直齿锥齿轮 应用 平行轴间传动 垂直交错轴间传动 平行轴间同向传动 旋转运动和直线移动的转换 相交轴间传动
径向跳动误差的测量
(1) 测头对误差测量精度的影响 (2) 芯轴径向跳动的影响 （3）偏心影响
齿轮齿向（螺旋线）误差
齿向误差是指在分度圆柱面上，齿宽有效部分范围内，包容实际齿向线且距离为最 小的两条设计齿向线之间的距离。 齿向误差 f 可分为螺旋线波度误差 f f 和螺旋线倾斜误差 f H
齿轮齿形(渐开线）误差 齿形误差定义:在端截面上,齿形工作部分内(齿顶倒棱部分除外),包容实际齿形且距 离为最小的两条设计齿形间的法向距离。
由于齿轮的齿面偏离了正确的渐开线，使齿轮传动中瞬时传动比不稳定，影响 齿轮的工作平稳性。
影响齿轮传动工作平稳性的主要因 素是齿轮的齿形误差和基节偏差。
齿形误差会引起每对齿轮啮合过程 中传动比的瞬时变化； 基节偏差会引起一对齿过渡到另一 对齿啮合时传动比的突变。齿轮传 动由于传动比瞬时变化和突变而产 生噪声和振动，从而影响工作平稳 性精度。
齿形误差测量原理
齿轮转角 和齿面在法线方向上的位移 X 满足以下关系式
X rb
齿形误差可分为齿形形状误差和齿形倾斜误差
齿形误差产生的原因
主要是滚刀刃磨精度和安装精度以及分齿运动的回转精度
（1）保证滚刀刃磨精度，根据对超差原因的分析，滚刀本身的精度对滚齿后的 齿形有很大影响，因此要提高齿形加工精度，必须正确选择滚刀精度等级。更重 要的是在滚刀用钝后刃磨精度要保证合乎要求。 (2) 保证滚刀安装和调整精度在保证了滚刀刃磨精度后，如果在滚刀的安装与调 整时不注意，也往往达不到所需要求的齿形精度。 （3）分齿运动的回转精度分齿运动的回转精度对于新滚齿机问题不大，如果机 床长期使用后有磨损或损伤，就应该进行检修。
齿轮基节不等将使齿轮在一转中多次重复出现撞击、加速、降速，影响运动的平稳 性。主、从动齿轮的实际基节差值越大，引起的振动和噪声也就越大。
影响齿轮传动工作平稳性的主要因素是齿轮的齿形误差和基节偏差。 齿形误差会引起每对齿轮啮合过程中传动比的瞬时变化； 基节偏差会引起一对齿过渡到另一对齿啮合时传动比的突变。齿轮传动由于传动 比瞬时变化和突变而产生噪声和振动，从而影响工作平稳性精度。 齿轮的基节极限偏差主要受滚刀基节偏差的影响。 为减少基节偏差，滚刀制造时应严格控制轴向齿距及齿形角误差，同时对影响 齿形角误差和轴向齿距误差的刀齿前刀面的非径向性误差也要加以控制。
2、齿轮间隙的规定 齿侧间隙：由工作条件决定，与齿轮精度无关，控制齿厚偏差或公法线平均长度偏 差来限制 14个齿厚偏差：C、D、E、F、G、H、J、K、L、M、N、P、R、S 二、齿轮精度的选择 一般情况下三个公差组应选用相同的精度。 机床主轴齿轮：第II公差组高 测量仪器和分度机构的齿轮：第I公差组高 起重机械及矿山机械的齿轮：第III公差组高 6－5－5－F LGB10095－88 6：第I公差组的精度等级 5：第II公差组的精度等级 5：第III公差组的精度等级 F：齿厚上偏差 L：齿厚下偏差
2.滚齿 IT8～IT7，Ra：3.2～1.6μm。 (1)滚齿机和齿轮滚刀 齿轮滚刀：相当于一个右旋螺旋齿轮。
(2)滚齿原理与滚齿运动 滚齿原理：展成法。 滚齿运动： ①：主运动：滚刀旋转。
n工 K ②：分齿运动： n刀 Z
③；垂直进给运动：切出整个齿宽。 ④：径向进给运动：切出整个齿深。 （3）滚齿工作范围 ①滚切直齿圆柱齿轮
三、铣齿
成形法：用与被切齿轮齿槽法向截面形状相符的成形刀具切出齿形。 展成法（包络法、范成法）：利用齿轮刀具与被切齿轮的啮合运动， 在专用齿轮加工机床上切出齿形的一种方法。 1.铣削直齿圆柱齿轮 （1）原理：成形法，IT9，Ra：6.3～3.2μm。 M≤20，盘状模数铣刀；M＞20，指状模数铣刀。
3.铣齿的工艺特点和应用 （1）生产成本低。 （2）加工精度低。 （3）生产率低。
四、插齿和滚齿
IT8～IT7，Ra：3.2～1.6μm。 1.插齿 （1）插齿机和插齿刀 插齿刀：相当于圆柱齿轮。 （2）插齿原理与插齿运动 插齿原理：展成法。 插齿加工相当于一对无啮合间隙的圆柱齿轮传动。
插齿运动 ① 主运动：插齿刀上下往复运动 ② 分齿运动：强制插齿刀与齿轮坯之 间保持一对齿轮的啮合关系 ③ 径向进给运动：切出齿深。 ④ 圆周进给运动：插齿刀的旋转运动。 ⑤ 让刀运动：防止擦伤。 （3）齿轮坯的安装 ①内孔和端面定位：大批量生产 ②外圆和端面定位：单件小批生产 （4）插齿工作范围 内外直齿圆柱齿轮、间距小的双联和多联齿轮、内外螺旋齿轮
②滚切螺旋齿圆柱齿轮
③滚切蜗轮
3、滚齿与插齿比较 （1）加工原理相同：展成法 （2）加工精度和齿面粗糙度基本相同：精度为8～7级，Ra1.6μm （3）插齿的分齿精度略低于滚齿， 滚齿的齿形精度略低于插齿。 （4）插齿的齿面粗糙度略优于滚齿。 （5）插齿的生产率低于滚齿。 （6）加工范围不同。 插齿：内齿轮和小间隙多联齿轮 滚齿：螺旋齿轮、蜗轮和轴向齿轮较大的齿轮轴 （7）生产类型相同
（2）成形铣刀 同一模数的齿轮铣刀，一般制作8把或15把，表7.1。 表3－4 盘状齿轮铣刀刀号及其加工范围
刀 号 1 2 3 4 5 6 7 8
加工齿 数范围
齿 形
12～13 14～16
17～ 20
21～ 25
26～ 34
35～ 54
55～ 134
135以上及 齿条
2.铣削螺旋齿圆柱齿轮 （1）螺旋齿轮的主要参数 法面模数mn和端面模数mt、法面压力角αn （2）铣削螺旋齿轮铣刀的选择:按法面模数mn和当量齿数zd选择 （3）铣削螺旋齿轮的方法 铣削螺旋齿轮可看作铣削一般螺旋槽和铣削直齿轮两种方法的综合 运用。在万能卧式铣床上进行。
公法线长度变动反映齿轮传递运动的准确性，公法线长度偏差反映了齿侧间隙，都 是齿轮精度检测项目中2个重要指标。
公法线长度变动是指在齿轮一转范围内，实际公法线长度最大值与最小值之差。 其实质是齿廓在圆周上的位置偏差．也是以齿轮一转为周期的转角误差。它反映 齿轮的运动角度，是因机床分度蜗轮传动偏心所造成的切向误差，影响齿轮传动 的准确性。
7)机床、刀具和工件的综合误差对齿向误差的影响。
齿向误差的消除方法
1)重新检查这台机床的精度,必要时拆卸刀具,检查导轨滑动面对母圆的不平行 度,如超差要修刮,并配刮镶条,以创造良好的导向精度条件。 2)提高齿坯的精度,夹紧时的夹紧点要分布多一些,夹紧力要适度,夹紧后检查 齿圈的端面跳动,保证在允许的范围内。 3)正确控制走刀丝杠间隙,防止走刀窜动。 4)提高刀具的安装角精度,保证刀具的精度。因渗碳淬火后,斜齿轮螺旋角有缩 小的趋势,所以刀具安装角增大一点,这样有助于减少斜齿轮渗碳淬火后齿向精 度的下降。 5)对于综合误差的影响,可以采用改变切削速度,或改变工件安装方式加以解决。 6)最好增加轻跑合工序。轻跑合就是将加工过的齿轮装机后,在各个速度档进 行跑合,由很小的载荷逐渐地加入到接近实际工作载荷,这样可修正齿向误差提 高斜齿轮的接触精度。
4 机床的周期误差
公法线平均偏差 模数 X 齿数 = 分度圆直径 . 在二齿轮啮合时,理论上把分度圆直径相切处称节圆. 在该处单齿的齿厚度称弦齿厚.是检测齿轮精度方法之一.但是在加工过程中由于各 种误差累积,单齿检测精度不能保证,而同时采用在节圆处检测多齿间距,称公法线 测量工具的两K脚卡住所取跨测齿数 的相对齿廓上下滑动，既不卡住，又 无间隙，大约在齿廓中点处可测得有 一最大值，即为公法线长度。
插齿机
滚 齿
剃 齿 珩 齿 研 齿 磨 齿
展成法
展成法 展成法 展成法 成形法 展成法
8～7
7～6 改善不大 改善不大 6～3
3.2～1.6
0.8～0.4 0.8～0.4 1.6～0.2 0.8～0.2
较高
高 很高 很高 较低
滚齿机
剃齿机 珩齿机 研齿机 磨齿机
齿轮径向跳动误差
齿圈径向跳动定义为：在齿轮一转的范围内，测头 在齿槽内或齿轮上，与齿高中部双面接触，测头相 对于齿轮轴线的最大变动量。
（2）压力角α 渐开线上各点压力角不等。基圆上压力角为零，齿顶圆上压力角最大。分度 圆上的压力角为刀具齿形角，称为标准压力角，α＝20°。
渐开线齿轮正确啮合的基本条件是: 两齿轮的m和α分别相等。齿形加工时，刀具的m和α必须与被加工齿轮一致
第二章 圆柱齿轮检测
齿轮的传动基本要求 （一）传递运动的准确性 （二）传动的平稳性 （三）载荷分布的均匀性 （四） 传动侧隙
齿距偏差属于传动平稳性方面的要求
基节偏差
基节偏差就是指齿轮的实际基节与公称基节之差。
渐开线齿轮角啮合的条件之一就是两齿轮的基节相等。
测量前先用基节块（或量块）将两测头测量面间的距离调整至等于被测齿轮的公 称基节值，同时使表3指零。测量时将两测头同时靠向被测齿轮的两个相邻的同侧 齿面，在齿形工作范围内与齿面相切接触，此时指示表3所指示的相对零点的变化 即为基节偏差。
齿向误差测量原理
L rb / tan
齿向误差产生的原因
机床工作精度的影响,又有刀具与刀具安装误差、工件与工件安装误差,以及切削过程 中弹性变形造成的影响。 齿轮端面与齿轮轴心线垂直度大小不同
1)机床方面 主要是机床的主轴中心线对工作台中心线的不平行度、机床刀架导轨间隙偏 大和直线性差、机床工作台飘浮等。
常用的齿形加工方法
加工方法
铣 齿 拉 齿 插 齿
加工原理
成形法 成形法 展成法
精度
9 7 8～7
表面粗糙度
6.3～3.2 1.6～0.4 3.2～1.6
生产率
低 高 较高
设备普通铣床 拉 床应用范围低精度圆柱齿轮、 锥齿轮、蜗轮 齿轮拉床制造复杂、 应用少 内齿轮、扇形齿轮、 人字齿轮、带凸台齿 轮、间距小多联齿轮 直齿圆柱齿轮、斜齿 圆柱齿轮、蜗轮， 精加工未淬火 圆柱齿轮 光整加工已淬火的圆 柱齿轮 光整加工已淬火的圆 柱齿轮 精加工已淬火的圆柱 齿轮