齿轮测量基本方法原理Word格式文档下载.docx
《齿轮测量基本方法原理Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《齿轮测量基本方法原理Word格式文档下载.docx（80页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
齿向测量
图3为齿轮齿向测量的原理。
齿向测量常用的有导程法和基圆螺旋角法。
这两种方法都是根据斜齿轮回转一周，与齿面接触的任一点沿轴向移动一个导程的原理。
①导程法：
当滑架沿轴线方向移动时，安装在滑架上的正弦尺推动直尺并带动圆盘和与圆盘同轴安装的被测齿轮转动。
正弦尺的倾斜角度是按计算导程的方法调整的，测量头相对于被测齿轮作螺旋运动而测出齿向误差。
②基圆螺旋角法：
在渐开线测量仪上增加度盘、测角读数显微镜（图中未表示）等进行测量。
当直尺带动基圆盘和被测齿轮转动时，电感式长度传感器的测头由固定在直尺上的滑块和滑架圆盘上倾斜的直槽控制着向下移动。
利用度盘等使直槽的倾斜角度等于被测齿轮的基圆螺旋角，因此测头相对于被测齿轮作螺旋运动而测出齿向误差。
采用此法的齿轮测量工具通常称为渐开线和螺旋线测量仪。
20世纪70年代初，开始利用长光栅（或激光）、圆光栅等组成的测量系统、电子计算机自动控制系统和数据处理系统等组成的自动测量系统，在同一台齿轮量仪上测量齿向误差，齿形误差和周节偏差等。
直齿圆柱齿轮的齿向误差也常在具有精密直线导轨的齿圈径向跳动仪上测量。
齿圈径向跳动测量
以被测齿轮轴心线定位，利用带有球形测头或锥角等于2倍齿形角的圆锥形测头的测微仪，使测头位于齿高中部与齿廓双面接触。
测头相对于齿轮轴心线的最大变动量即齿圈径向跳动。
测量齿圈径向跳动的仪器是齿圈径向跳动仪。
综合测量
通过测量齿轮与被测齿轮啮合传动来测量齿轮的传动精度。
测量齿轮是一种精度比被测齿轮高两级以上的齿轮，也有以测量蜗杆代替测量齿轮的。
综合测量有双面啮合法和单面啮合法两种。
① 双面啮合法：
利用测量齿轮与被测齿轮作双面啮合转动，以被测齿轮转动一转的中心距最大变动量表示被测齿轮的径向综合误差。
利用此法的齿轮测量工具称为齿轮双面啮合检查仪（见齿轮综合检查仪）。
② 单面啮合法：
利用测量齿轮与被测齿轮在公称中心距下啮合转动，以转角误差形式表示被测齿轮的切向综合误差。
采用此法的齿轮测量工具有齿轮单面啮合检查仪和齿轮单面啮合整体误差测量仪（见齿轮整体误差测量技术）。
综合测量还可用于检查齿轮副接触斑点和噪声等。
对于圆锥齿轮，一般采用综合测量，以检验齿轮副的接触斑点为主，也有测量齿轮副径向综合误差、齿轮副切向综合误差和噪声的。
单项测量一般是测量周节累积误差和齿圈径向跳动,测量方法与圆柱齿轮的相同,但要保持测量头轴线垂直于圆锥素线。
70年代后期，人们开始利用三坐标测量机测量圆锥齿轮的齿形，并用绘图仪描绘出被测齿面的轮廓图形。
（一）工艺过程分析
图9－17所示为一双联齿轮，材料为40Cr，精度为7－6－6级，其加工工艺过程见表9－6。
从表中可见，齿轮加工工艺过程大致要经过如下几个阶段：
毛坯热处理、齿坯加工、齿形加工、齿端加工、齿面热处理、精基准修正及齿形精加工等。
齿号
Ⅰ
Ⅱ
齿号
模数
2
基节偏差
±
0.016
齿数
28
42
齿形公差
0.017
0.018
精度等级
7GK
7JL
齿向公差
公法线长度变动量
0.039
0.024
公法线平均长度
21.360－0.05
27.60－0.05
齿圈径向跳动
0.050
0.042
跨齿数
4
5
表9－6双联齿轮加工工艺过程
序号
工序容
定位基准
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
毛坯锻造
正火
粗车外圆及端面，留余量1.5～2mm，钻镗花键底孔至尺寸φ30H12
拉花键孔
钳工去毛刺
上芯轴，精车外圆，端面及槽至要求
检验
滚齿（z＝42），留剃余量0.07～0.10mm
插齿（z＝28），留剃余量0.0,4～0.06mm
倒角（Ⅰ、Ⅱ齿12°
牙角）
剃齿（z＝42），公法线长度至尺寸上限
剃齿（z＝28），采用螺旋角度为5°
的剃齿刀，剃齿后公法线长度至尺寸上限
齿部高频淬火：
G52
推孔
珩齿
总检入库
外圆及端面
φ30H12孔及A面
花键孔及A面
花键孔及B面
花键孔及端面
加工的第一阶段是齿坯最初进入机械加工的阶段。
由于齿轮的传动精度主要决定于齿形精度和齿距分布均匀性，而这与切齿时采用的定位基准（孔和端面）的精度有着直接的关系，所以，这个阶段主要是为下一阶段加工齿形准备精基准，使齿的孔和端面的精度基本达到规定的技术要求。
在这个阶段中除了加工出基准外，对于齿形以外的次要表面的加工，也应尽量在这一阶段的后期加以完成。
第二阶段是齿形的加工。
对于不需要淬火的齿轮，一般来说这个阶段也就是齿轮的最后加工阶段，经过这个阶段就应当加工出完全符合图样要求的齿轮来。
对于需要淬硬的齿轮，必须在这个阶段中加工出能满足齿形的最后精加工所要求的齿形精度，所以这个阶段的加工是保证齿轮加工精度的关键阶段。
应予以特别注意。
加工的第三阶段是热处理阶段。
在这个阶段中主要对齿面的淬火处理，使齿面达到规定的硬度要求。
加工的最后阶段是齿形的精加工阶段。
这个阶段的目的，在于修正齿轮经过淬火后所引起的齿形变形，进一步提高齿形精度和降低表面粗糙度，使之达到最终的精度要求。
在这个阶段中首先应对定位基准面（孔和端面）进行修整，因淬火以后齿轮的孔和端面均会产生变形，如果在淬火后直接采用这样的孔和端面作为基准进行齿形精加工，是很难达到齿轮精度的要求的。
以修整过的基准面定位进行齿形精加工，可以使定位准确可靠，余量分布也比较均匀，以便达到精加工的目的。
（二）定位基准的确定
定位基准的精度对齿形加工精度有直接的影响。
轴类齿轮的齿形加工一般选择顶尖孔定位，某些大模数的轴类齿轮多选择齿轮轴颈和一端面定位。
盘套类齿轮的齿形加工常采用两种定位基准。
1）孔和端面定位选择既是设计基准又是测量和装配基准的孔作为定位基准，既符合“基准重合”原则，又能使齿形加工等工序基准统一，只要严格控制孔精度，在专用芯轴上定位时不需要找正。
故生产率高，广泛用于成批生产中。
2）外圆和端面定位齿坯孔在通用芯轴上安装，用找正外圆来决定孔中心位置，故要求齿坯外圆对孔的径向跳动要小。
因找正效率低，一般用于单件小批生产。
（三）齿端加工
如图9－18所示，齿轮的齿端加工有倒圆、倒尖、倒棱，和去毛刺等。
倒圆、倒尖后的齿轮，沿轴向滑动时容易进入啮合。
倒棱可去除齿端的锐边，这些锐边经渗碳淬火后很脆，在齿轮传动中易崩裂。
用铣刀进行齿端倒圆，如图9－19所示。
倒圆时，铣刀在高速旋转的同时沿圆弧作往复摆动（每加工一齿往复摆动一次）。
加工完一个齿后工件沿径向退出，分度后再送进加工下一个齿端。
齿端加工必须安排在齿轮淬火之前，通常多在滚（插）齿之后。
齿轮轴的加工工艺及设备刀具:
1、下料----锯床。
2、粗车----车床。
3、热处理----箱式炉。
4、精车----车床。
5、铣键槽----铣床。
6、滚齿-----滚齿机。
7、齿面淬火---高频淬火机床。
8、磨---外圆磨床。
锥齿轮用铣床可以加工
第一步当然是下料，锯切
第二步，车，外形
第三步，铣，齿形
如果需要可以磨削和淬火或调质
细长轴的齿轮轴加工工艺（以45号钢为例）：
一、毛坯下料
二、调质处理（提高齿轮轴的韧性和轴的刚度）
三、带跟刀架、用皂化液充分冷却的前提下，粗车齿轮轴
四、去应力退火
五、精车齿坯至尺寸（带跟刀架、用皂化液充分冷却）
六、若轴上有键槽时，可先加工键槽等
七、滚齿
八、齿面高频淬火，淬火硬度HRC48-58（具体硬度值需要依据工况、载荷等因素而定）
九、磨齿
十、成品的最终检验
注：
细长轴类零件的放置一定要垂吊放置（用铁丝系住，悬挂在挂架上），不得平放！
希望以上回答能够对你有所帮助。
用于中小型轧钢机传动箱体中的齿轮轴，设计上一般为软齿面，即小齿轮轴硬度为280～320HB，大齿轮轴硬度为250～290HB，模数mn=8～25，技术要求一般为调质处理。
这种零件在无感应加热淬火设备的工厂中加工时，其加工工艺路线为:
锻毛坯→粗加工→调质→精加工→制齿→磨轴颈。
按这样的工艺流程生产出来的模数mn≤10的齿轮轴，使用情况基本良好，但模数mn≥12时，使用寿命短。
突出表现为轮齿不耐磨，使用半年以后，齿面已有明显磨痕，当发生较大冲击时，还会出现断齿现象。
针对这种情况，我们对原有工艺进行了分析，找出工艺路线中所存在的缺陷，并提出了新的制作工艺方法。
1原工艺路线存在的问题
原加工工艺路线中的粗加工，即粗车毛坯的外圆及轴向长度。
调质后，经过精加工外圆及轴向尺寸，最后制齿。
这样轮齿的硬度分布如图1所示，齿顶处的硬度最高，齿根处的硬度最低。
轮齿的硬度分布显然与图2所示的实际受力要求的硬度分布不符。
这种情况随着模数的增大越显突出，有时齿根接触部根本无硬化层，齿轮的耐磨性大大降低。
由于齿根部的强度显著降低，这样就削弱了轮齿的弯曲强度，此时一旦发生冲击，便可能断齿。
2工艺改进探索
增加表面淬火工序针对存在的问题，首先提出的解决方案是采用火焰表面淬火，即在原工艺路线的最后增加火焰表面淬火工序。
从理论上讲，采用火焰表面淬火能够改善轮齿的硬度，且能显著提高轮齿的弯曲疲劳强度，延长齿轮轴的使用寿命。
但实际操作中却难以控制。
主要表现在以下两个方面。
模数的大小影响淬火后的表面硬度。
小模数的轮齿，由于齿槽小，如图3所示，随着A面的淬火，已淬过火的B面发生了回火。
这种情况常发生在mn≤16的轮齿淬火中。
由于回火，轮齿表面硬度常常达不到要求，但比不经过表面淬火工序的轮齿质量要好。
淬火操作的可实施性差，且常发生局部过热及烧熔现象。
由于齿轮轴的结构各不相同，甚至存在很大差异，生产中难以做到用机械自动法进行火焰表面淬火，大多数采用人工操作。
造成同一齿轮上不同部位的轮齿，由于淬火的先后顺序及操作者的熟练程度不同，使淬火后的硬度也不同，且差距明显。
更为严重的是常发生局部齿面过热、烧熔而生成硬度很高的凸点和凹坑，对齿轮运动精度、接触精度及工作平稳性均有严重影响。
基于以上两个难以解决的问题，于是我们把机加工与热处理结合起来，采用了下面的工艺方法。
粗制齿、后调质、精制齿工艺原调质工艺最大的缺点在于轮齿表面的硬度沿齿高分布不合理。
如果使轮齿的表面硬度沿齿高方向分布均匀，则轮齿的强度及使用寿命就会有很大提高。
从这个方面考虑，我们将工艺调整为:
锻毛坯→粗车外圆及端面→粗制齿→热处理→精车外圆及端面→精制齿→磨轴颈。
该工艺的重点在粗制齿，让工件的轮齿成形后再热处理，从而实现硬度沿齿面的均匀分布。
该工艺经详细确定各工序工艺参数后，并多次试行，逐一解决了各工序的工艺难点，但需要注意以下几个方面的问题。
热处理变形。
影响热处理变形的因素有轮齿的螺旋角、齿向宽度及材质。
对于螺旋角较大、齿向宽度较大的齿轮轴，粗制齿时轮齿受到较大的偏挤压力作用，齿形部存在着较大的应力，并有着朝减小螺旋角方向变形的趋势。
正因为有应力和变形趋势的存在，在热处理过程中会发生齿向翘曲变形，导致热处理后轮齿螺旋角变小。
这种情况常发生在螺旋角b≥25°
及齿向宽度B≥350mm以上的齿轮轴中。
制作中遇到这类齿轮轴时，应注意粗制齿余量要偏大，否则会发生精制齿后留有黑皮的情况。
在注意上述情况的同时，还要根据材料的不同，结合螺旋角的大小，调整淬火温度。
通常材质为45钢的齿轮轴，其淬火温度应比正常同材质的工件低10～15℃。
合金材质的齿轮轴其淬火温度应比正常同材质的同类工件低10℃左右，为避免淬裂，冷却要在油中进行。
车床断续硬车削。
粗制齿热处理后的齿轮轴，其齿顶的精加工是断续的，精加工层的硬度常在290～320HB之间。
要在普通车床上完成该工序（我厂在CW61100×
8000车床上完成），首先必须认真检修机床，保证主轴的回转精度好，进刀机构的刚性和精度好。
其次选择既硬而结实又具有韧性的刀具。
粗加工余量的大小。
粗车外圆及端面和粗制齿所留余量的大小，对热处理及其后的精加工有极大影响。
如余量留大，精车外圆难度就大，精制齿费工多，且难以保证齿面的硬度分布合理：
余量留小后，热处理变形控制难，可能无法实现精制齿。
对此，总体上可按模数越大，螺旋角越大，齿面宽度越大，余量便留大的原则来控制余量。
经我厂所加工的模数mn≥12、螺旋角b=24°
～31°
、齿面宽B=300～960mm的齿轮轴，粗加工最小余量为2mm，最大余量为4mm。
3结论
模数mn≥12的齿轮轴，采用粗制齿后调质、精制齿工艺后，轮齿的表面硬度在280HB以上，完全能够满足技术要求，并经使用证明其耐磨性及寿命均较以前大大提高。
圆柱齿轮加工工艺过程常因齿轮的结构形状、精度等级、生产批量及生产条件不同而采用不同的工艺方案。
下面列出两个精度要求不同的齿轮典型工艺过程供分析比较。
一、普通精度齿轮加工工艺分析
（一）工艺过程分析
图示为一双联齿轮，材料为40Cr，精度为7－6－6级，其加工工艺过程见表1。
从表中可见，齿轮加工工艺过程大致要经过如下几个阶段：
双联齿轮加工工艺过程
加工的第一阶段是齿坯最初进入机械加工的阶段。
第二阶段是齿形的加工。
加工的第三阶段是热处理阶段。
加工的最后阶段是齿形的精加工阶段。
（二）定位基准的确定
定位基准的精度对齿形加工精度有直接的影响。
1）孔和端面定位选择既是设计基准又是测量和装配基准的孔作为定位基准，既符合“基准重合”原则，又能使齿形加工等工序基准统一，只要严格控制孔精度，在专用芯轴上定位时不需要找正。
2）外圆和端面定位齿坯孔在通用芯轴上安装，用找正外圆来决定孔中心位置，故要求齿坯外圆对孔的径向跳动要小。
（三）齿端加工
如图所示，齿轮的齿端加工有倒圆、倒尖、倒棱，和去毛刺等。
用铣刀进行齿端倒圆，如图9－19所示。
齿端加工必须安排在齿轮淬火之前，通常多在滚（插）齿之后。
（四）精基准修正
齿轮淬火后基准孔产生变形，为保证齿形精加工质量，对基准孔必须给予修正。
对外径定心的花键孔齿轮，通常用花键推刀修正。
推孔时要防止歪斜，有的工厂采用加长推刀前引导来防止歪斜，已取得较好效果。
对圆柱孔齿轮的修正，可采用推孔或磨孔，推孔生产率高，常用于未淬硬齿轮；
磨孔精度高，但生产率低，对于整体淬火后孔变形大硬度高的齿轮，或孔较大、厚度较薄的齿轮，则以磨孔为宜。
磨孔时一般以齿轮分度圆定心，如图9－20所示，这样可使磨孔后的齿圈径向跳动较小，对以后磨齿或珩齿有利。
为提高生产率，有的工厂以金刚镗代替磨孔也取得了较好的效果。
二、高精度齿轮加工工艺特点
（一）高精度齿轮加工工艺路线
图9－21所示为一高精度齿轮，材料为40Cr，精度为6－5－5级，其工艺路线见表9－7。
（二）高精度齿轮加工工艺特点
（1）定位基准的精度要求较高由图9－21可见，作为定位基准的孔其尺寸精度标注为φ85H5，基准端面的粗糙度较细，为Ra1.6μm，它对基准孔的跳动为0.014mm，这几项均比一般精度的齿轮要求为高，因此，在齿坯加工中，除了要注意控制端面与孔的垂直度外，尚需留一定的余量进行精加工。
精加工孔和端面采用磨削，先以齿轮分度圆和端面作为定位基准磨孔，再以孔为定位基准磨端面，控制端面跳动要求，以确保齿形精加工用的精基准的精确度。
高精度齿轮加工工艺过程
（2）齿形精度要求高图上标注6－5－5级。
为满足齿形精度要求，其加工方案应选择磨齿方案，即滚（插）齿－齿端加工－高频淬火－修正基准－磨齿。
磨齿精度可达4级，但生产率低。
本例齿面热处理采用高频淬火，变形较小，故留磨余量可缩小到0.1mm左右，以提高磨齿效率。
（
第十章
圆柱齿轮公差与检测
要求一般理解与掌握的容有：
齿轮传动的使用要求，影响齿轮传动的误差和公差。
要求深刻理解与熟练掌握的重点容有：
齿轮的必检精度指标、侧隙指标及其检测。
6-1
概述
一、齿轮传动互换性的使用要求：
（三性一隙）
齿轮传动是机器及仪器中常用的一种机械传动形式，它广泛地用于传递运动和动力。
齿轮传动的质量将影响到机器或仪器的工作性能、承载能力、使用寿命和工作精度。
因此，现代工业中的各种机器和仪器对齿轮传动互换性的使用提出了多方面的要求，归纳起来主要有四个方面：
（一）传递运动的准确性
齿轮传动理论上应按设计规定的传动比来传递运动，即主动轮转过一个角度时，从动轮应按传动比关系转过一个相应的角度。
由于齿轮存在有加工误差和安装误差，实际齿轮传动中要保持恒定的传动比是不可能的，因而使得从动轮的实际转角产生了转角误差。
传递运动的准确性就是要求齿轮在转一周围，传动比的变化要小，其最大转角误差应限制在一定围，以保证一对齿轮z1和z2啮合时，满足齿廓啮合基本定律I=n1/n2=z2/z1=常量。
机床的一些传动齿轮对传递运动准确性的精度较高。
（二）传动的平稳性
齿轮任一瞬时传动比的变化，将会使从动轮转速在不断变化，从而产生瞬时加速度和惯性冲击力，引起齿轮传动中的冲击、振动和噪声。
传动的平稳性就是要求齿轮在一转围，多次重复的瞬时传动比要小，一齿转角的最大转角误差要限制在一定围。
千分表、机床变速箱等对传动平稳性的要求较高。
（三）载荷分布的均匀性
载荷分布的均匀性是指为了使齿轮传动有较高的承载能力和较长的使用寿命，要求啮合齿面在齿宽与齿高方向上能较全面地接触，使齿面上的载荷分布均匀，避免载荷集中于齿面的一端而造成轮齿折断。
重型机械的传动齿轮对此比较偏重。
（四）
传动侧隙
在齿轮传动中，为了贮存润滑油，补偿齿轮受力变形和热变形以及齿轮制造和安装误差，齿轮相啮合轮齿的非工作面应留有一定的齿侧间隙。
否则齿轮传动过程中可能会出现卡死或烧伤的现象。
但该侧隙也不能过大，尤其是对于经常需要正反转的传动齿轮，侧隙过大，会产生空程，引起换向冲击。
因此应合理确定侧隙的数值。
为了保证齿轮传动具有较好的工作性能，对上述四个方面均要有一定的要求。
但用途和工作条件不同的齿轮，对上述四方面应有不同的侧重。
运动精度：
是指传递运动的准确性。
为了保证齿轮传动的运动精度，应限制齿轮一转中最大转角误差△i∑
。
运动平稳性精度：
要求齿轮运转平稳，没有冲击、振动和噪声。
要限制一齿距角围转角误差的最大值i
R
接触精度：
要求齿轮在接触过程中，载荷分布要均匀，接触良好，以免引起应力集中，造成局部磨损，影响齿轮的使用寿命。
齿侧间隙：
在齿轮传动过程中，非接触面一定要有合理的间隙。
一方面为了贮存润滑油，一方面为了补偿齿轮的制造和变形误差。
图7-1
不同圆柱齿轮的传动精度要求
•
上述4项要求，对于不同用途、不同工作条件的齿轮其侧重点也应有所不同。
如：
对于分度机构，仪器仪表中读数机构的齿轮，齿轮一转中的转角误差不超过1′～2′，甚至是几秒，此时，传
升级会员 