【讨论】关于渐开线圆柱齿轮精度测量原理与应用的讨论

mrmrw

齿轮精度测量的工具主要分为分析式测量的齿轮测量中心和功能式测量用的齿轮啮合仪。
先上传一份同仁制作的日本TTI公司制造的齿轮测量中心的操作指南。
供参考！
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从我使用这台机子的经验看，此设备对ISO 1328精度的支持不彻底，其测量范围及评价范围都是按旧JIS标准进行的。
另外，测量软件似乎是用VB开发的，其参数取样设计界面的参数可以自行修改，给使用者一些自由，——不过这也似乎可以让使用者造假报告数值！^_^
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TTI-120E齿轮测试仪操作手册.part1.rar (1.43 MB, 下载次数: 59)

2012-2-20 16:51 上传

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TTI-120E齿轮测试仪操作手册.part2.rar (221.99 KB, 下载次数: 46)

2012-2-20 16:52 上传

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mrmrw

再上传一份TTI 120E测量中心出具的齿轮精度报告的样式，供大家参考！
注意几点：
（1）齿形部分：注意测量范围和评定范围的数值。
（2）螺旋线部分：注意测量范围的数值；
（3）齿距：ISO 无相邻齿距偏差；旧JIS中出现了相邻齿距偏差。
（4）径向跳动：是单边齿面的径向跳动，与ISO标准规定是不同的！
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讨论齿轮的精度，首先要学会看懂齿轮精度报告！


TTI-120E齿轮检测仪检测报告.pdf (701.44 KB, 下载次数: 194)

2012-2-21 08:08 上传

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zl3264507

这是个好帖，希望大家都讨论，有空我也会把自己的体会发出来。
呵呵，好的齿轮工程师，一定要懂的。

mrmrw

齿轮测量基本方法原理

【1】齿形测量 　
   图1为齿轮齿形测量的原理。常用的测量方法有展成法和坐标法。①展成法：基圆盘的直径等于被测渐开线理论基圆直径。当直尺带动与它紧密相切的基圆盘和与基圆盘同轴安装的被测齿轮转动时，与直尺工作面处于同一平面上的测量杠杆的刀口相对于被测齿轮回转运动的轨迹是一理论渐开线。以它与被测渐开线齿形比较，即可由测微仪（见比较仪）指示出齿形误差。利用此法测量齿形误差的工具有单盘渐开线测量仪和万能渐开线测量仪 (见渐开线测量仪)。②坐标法:按齿形形成原理列出齿廓上任一点的坐标方程式,然后计算出齿廓上若干点的理论坐标值,以此与实际测得的被测齿形上相应点的坐标值比较，即可得到被测齿形误差。有直角坐标法和法线展开角坐标法两种。前者的测量原理是被测齿廓上各点的坐标值(x、y)分别由X 和Y 方向的光栅测量系统(见光栅测长技术)测出，经电子计算机计算后得出齿形误差。此法适用于测量大型齿轮的齿形。法线展开角坐标法用于测量渐开线齿形。当与被测齿轮同轴安装的圆光栅转动一个展开角φ时，由长光栅测量系统测出被测渐开线基圆的展开弧长ρ，由电子计算机按计算式ρ＝r0φ（式中r0为基圆半径）计算出被测弧长与理论弧长之差值。按需要在齿廓上测量若干点，由记录仪记录出齿形误差曲线图。

【2】周节测量 （齿距测量）　
   图2为齿轮周节测量的原理。周节测量有绝对测量法和相对测量法。①绝对测量法：被测齿轮与圆光栅长度传感器同轴安装。测量时，被测齿轮缓慢回转，当电感式长度传感器的测头与齿面达到预定接触位置时，电感式长度传感器发出计数开始信号，利用电子计算机计算由圆光栅长度传感器发出的经过处理后得到的电脉冲数，直至测头与下一齿面达到预定接触位置为止。如此逐齿进行，测出相当于各实际周节的电脉冲数，经电子计算机处理后即可得出周节偏差和周节累积误差。②相对测量法：利用两电感式长度传感器的测头安置组成相当于被测齿轮任一实际周节，以此逐齿与所有其他各实际周节比较。测得的差值经过电子线路和电子计算机处理，即可得出周节偏差和周节累积误差。

【3】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。

【4】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。
【5】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内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。

mrmrw

论文一篇，对于理解测量中心的原理有点提示作用！

《CNC齿轮测量中心的原理_特点及关键技术》

CNC齿轮测量中心的原理_特点及关键技术.pdf (189.77 KB, 下载次数: 49)

2012-2-23 17:24 上传

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齿轮的基本测量由于仪器的价格一般较高，目前民营企业很少有配备齐全的，无锡开普年营业额二三十亿，有蜗杆磨齿机，但却买不起渐开线齿形检查仪，磨齿的产品不查齿形，这样磨齿的结果顶多是提高了齿面粗糙度，另外许多检测项中，只能查一下公法线，连径跳都没有合格的检验芯轴，要在过去的国营企业真的不可思议，但生产就这还是不断发展。真弄不清过去的国营企业条件那么好是不是有点多余了。
在我前一个工作单位，老板要求M8的农机齿轮在滚齿时一刀切，我曾说不查就知道全是废品，老板不以为然，说我的齿轮很畅销。这与质量第一的要求相距何其之远了

mrmrw

关于齿廓总偏差（齿形误差）测量的规定：
（1）齿形误差必须在端平面上测量，即在齿面上测量端面渐开线的误差。
   对于齿形误差的表达，采用展长与展角的方式建立坐标系统。
（2）齿形误差应在齿形工作部分内测量。
  所谓测量范围就是这个意思！在已知配对齿轮的情况下，因按配对齿轮参数计算；若不知道，推荐采用与齿条啮合的参数计算。
  注意：按齿条计算时，起测点是T.I.F点；终测点不是在齿顶圆处，而是在倒棱结束处。注意倒棱和修缘是不同的，修缘部分属于齿形工作部分。
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关于齿廓偏差的分类及用法：
  （1）齿廓偏差分为三类：总偏差、形状偏差和倾斜偏差。实际上这三类偏差就是我们公差配合概念中对应说法：综合偏差，形状偏差和位置偏差。形状偏差和位置偏差的综合就是综合偏差。这一点必须明确，所谓齿轮精度不是什么“天外来客”，是我们机械公差配合理论的一个具体应用。
  （2）当精度报告中的测量迹线呈现一定的倾斜度时，说明是位置偏差——倾斜偏差出现了；如果是呈现螺旋线时，则是形状出问题了——形状偏差就是这个。
  （3）对于不同的测量仪器，其计算基准是不同的。对于电子展开式齿轮测量中心，其理论迹线是按测量的数据按最小二乘法或者是等面积法作出的中线——这个中线是以测量结果为依据回归的，可以认为是“理论的迹线”。这是相对的，不是绝对的！！
   （4）对于滚齿等机加工齿轮，可以用测量的4个均分齿的测量数据的平均值作为评定依据，这是综合考虑测量不稳定和加工一致性和测量的随机性的综合主管判定；当然也可以认为：任何测量的数据都允许超差——这是精度判定！显然后者更严格！前者适合作为加工方法调整的依据，后者适合作为收货验收。
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针对点评的话：
【修缘】按ISO1122-1:1998标准定义：修缘（tip relief）齿轮轮齿齿廓在齿顶附近去除材料的有意识的修削！
倒棱是修缘的一种，但不是修缘。修缘的方式很多！

mrmrw

关于齿廓总偏差（齿形误差）测量的规定：
（1）齿形误差必须在端平面上测量，即在齿面上测量端面渐开线的误差。
   对于齿形误差的表达，采用展长与展角的方式建立坐标系统。
（2）齿形误差应在齿形工作部分内测量。
  所谓测量范围就是这个意思！在已知配对齿轮的情况下，因按配对齿轮参数计算；若不知道，推荐采用与齿条啮合的参数计算。
  注意：按齿条计算时，起测点是T.I.F点；终测点不是在齿顶圆处，而是在倒棱结束处。注意倒棱和修缘是不同的，修缘部分属于齿形工作部分
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关于齿廓偏差的分类及用法：
  （1）齿廓偏差分为三类：总偏差、形状偏差和倾斜偏差。实际上这三类偏差就是我们公差配合概念中对应说法：综合偏差，形状偏差和位置偏差。形状偏差和位置偏差的综合就是综合偏差。这一点必须明确，所谓齿轮精度不是什么“天外来客”，是我们机械公差配合理论的一个具体应用。
  （2）当精度报告中的测量迹线呈现一定的倾斜度时，说明是位置偏差——倾斜偏差出现了；如果是呈现螺旋线时，则是形状出问题了——形状偏差就是这个。
  （3）对于不同的测量仪器，其计算基准是不同的。对于电子展开式齿轮测量中心，其理论迹线是按测量的数据按最小二乘法或者是等面积法作出的中线——这个中线是以测量结果为依据回归的，可以认为是“理论的迹线”。这是相对的，不是绝对的！！
   （4）对于滚齿等机加工齿轮，可以用测量的4个均分齿的测量数据的平均值作为评定依据，这是综合考虑测量不稳定和加工一致性和测量的随机性的综合主管判定；当然也可以认为：任何测量的数据都允许超差——这是精度判定！显然后者更严格！前者适合作为加工方法调整的依据，后者适合作为收货验收。

mrmrw

关于公法线测量工具的精度问题
（1）公法线千分尺，刻度值为0.01mm，可以测量7~12级精度的齿轮。一般6级以下的齿轮使用，在图纸总标注Wk的偏差时，应注明的位数为0.01mm。
（2）公法线指示千分尺，刻度值为0.002mm，可以测量5~8级精度的齿轮。对于6级以上的齿轮使用，在图纸标注是，Wk的公差数值位数精度可表明为0.001mm。
（3）公法线指示卡规：卡规刻度为0.002mm或0.001mm，可以测量5~8级精度的齿轮。对于6级以上的齿轮使用，在图纸标注是，Wk的公差数值位数精度可表明为0.001mm。

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一般的工厂多用第一种。对于测量公法线变动量，其主要目的是间接测量齿轮加工机床传动误差对齿轮造成的影响。这是我国常用的测量项目，ISO标准未规定此项目。世界上很少国家采用此项目！
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此项目仅适用于滚齿和蜗杆砂轮磨齿工艺加工的齿轮。对于插齿、剃齿，零度磨齿等工艺加工的齿轮，不适用此种方法！

mrmrw

关于齿轮测量中心适用的锥度心轴要求：
①锥度心轴的径向跳动量为0.002~0.005mm；
②锥度推荐范围是：1:5000~1:8000。——有时候也可以根据实际调整锥度，但是任意位置处的跳动不应超差！
③适用锥度心轴的材料最好能做深冷处理。——这一点好像国内很多企业都不能做，某些国企或军工企业有这种设备，可以做！主要目的是保证材料的稳定性。
④心轴最好用工具钢，做表面硬化处理，HRC55~60。也可以表面镀铬！