高精度齿轮质量检测方法研究

刘飞

（哈尔滨东安发动机（集团）有限公司 黑龙江哈尔滨 150066）

高精度齿轮质量检测方法研究

刘飞

（哈尔滨东安发动机（集团）有限公司 黑龙江哈尔滨 150066）

随着我国汽车、摩托车行业的快速发展，在齿轮加工制造行业，高精度的加工装备不断涌现，新材料、新技术、新工艺的创新和应用也取得了丰硕的成果。高精度齿轮的加工方法有很多，如珩齿、插齿、滚齿、铣齿、剃齿、磨齿、研齿等。由于高精度齿轮检验是一个非常专业的范畴，所以对于科技工作者来讲认证研究高精度齿轮质量检验方法具有重要意义。

齿轮；检验；零件；精度

高精度齿轮用途广泛，可用于打印机、健身设备、碎纸机、医疗设备、电动轮椅、小型变速箱、机械设备、玩具、木工机械、电子、等。加工范围主要为专业生产滚齿加工中小模数（模数M0.3～M4，直径φ200以下）的高精度齿轮。

1 检测内容及方法

1.1 齿形误差

齿形误差是指在轮齿齿高的工作部分内，包容实际齿形的两条设计齿形线之间的法向距离，在实际加工过程中不可能获得完全正确的渐开线齿形，总是存在各种误差，从而影响传动的平稳性。国家齿轮标准规定，齿形误差在齿廓的工作部分内评定，并从工作圆至修缘起点范围内计算测量长度。测量长度的确定对正确评定齿轮的质量是很重要的。选得过长往往会把合格产品当成废品，选得过短就有可能将废品当合格产品，从而影响齿轮的使用质量。在硬齿面齿轮加工中，加工机床的运动误差对工件的齿形误差影响较大。通过对试切后的工件进行检测，发现硬齿面齿轮加工的齿形误差与普通齿轮加工相比波动较大，表明硬齿面滚切加工精度对于齿轮硬度相当敏感，加工系统的动态特性对齿形误差具有决定性影响，也影响运动的平稳性。因此，提高被加工齿轮齿形精度的主要措施：①提高刀具制造精度；②提高机床运动精度（尤其是工作台回转精度）。有效减小被加工齿轮的齿形误差，还要必须提高齿轮安装轴和立柱的刚度，尽可能避免或减小机床运动系统在切削力作用下产生的扭振及支承件位置变化。

1.2 齿向误差

齿向误差是在分度圆柱面上，齿宽有效范围内，包容实际齿形最小两条设计齿线之间的端面距离。主要反映齿轮加工时的轴向误差，在齿轮加工时，它主要影响齿轮的接触精度。对于圆柱斜齿轮的齿向误差，主要反映在齿轮的螺旋角误差上，从而影响载荷的分布的均匀性。在实际加工过程中不可能获得完全准确的渐开线齿形，老是存在各种误差，从而影响传动的平稳性。齿轮的基圆是决定渐开线齿形的惟一参数，假如在滚齿加工时基圆产生误差，齿形势必也会有误差。引起齿向误差的主要原因是机床、刀架的垂直进给方向与零件轴线有偏移，或上尾座顶尖中央与工作台回转中央不一致，还有滚切斜齿轮时，差动挂轮计算误差大，差动传动链齿轮制造和调整误差太大。另外夹具和齿坯制造、安装、调整精度低也会引起齿向误差。

1.3 径向跳动

径向跳动是在齿轮一转范围内，测头在齿槽内或在轮齿上与齿高中部与齿的双面接触，测头相对于齿轮轴心线的最大变动量.它主要反映齿轮运动误差中因基圆的几何偏心所引起的径向误差分量。它有两个因素决定：①精度等级；②齿轮的大小（一般按分度园直径分段）。一般机械的齿轮，按我的经验应该为0.05mm。最主要的是安装误差，即齿轮孔与心轴（夹具）之间的间隙，造成运动偏心。一般齿轮径向跳动的数值，是偏心量的2倍。在实际测量中还要根据实际情况和设备选择合适的测量方法，但最终目的都是尽可能的减小齿圈径向跳动误差，在节约成本的情况下，提高径向跳动的精度，达到生产所需要的精度值，其中利用数据采集仪连接百分表来测量是操作最简单，效率最高一种方法。

2 其它质量检验方法

2.1 加载跑合光泽法

将装配好的减速机内腔清洗干净的安装在加载跑合测试台上，注入适量的润滑油，在施加不超过额定载荷和不超过额定转速的条件下正反转各运转5～30min，允许分级加载，但每次运转不得超过10min，以能分辨接触擦亮痕迹为准。

2.2 对齿面着色

将被测齿轮的各个齿面，用湿润的红丹粉涂抹均匀，然后与“标准齿轮”在正确的安装距下安装，用大齿轮驱动小齿轮，分别按照顺时针和逆时针旋转后，则在啮合的部位形成黑色的区域，其为啮合区。当在规定范围内选定某一啮合间隙值后，将齿轮轴向移动，通过增加或减薄调整垫来改变其轴向位移以便调整两齿轮的啮合间隙；要求在齿轮的齿面上涂上普士兰油；然后转动齿轮，使两齿轮啮合旋转，在此传动过程中，啮合接触的表面就会粘上油料形成着色印痕；对此印痕在齿面上的位置、尺寸进行分析判定，是否符合要求。

2.3 利用数据采集仪实现高效测量

数据采集仪软件里已嵌入计算径向跳动误差的公式在里面，采集仪会自动计算径向跳动误差值，无需人工去计算跳动误差值。数据采集仪会自动根据所测得的跳动误差值，以轴类零件规定的径向跳动公差值进行比较，一旦径向跳动误差值大于径向跳动公差值，则系统会自动报警，表示该轴类零件测量结果不合格。

2.4 三坐标测量仪

三坐标测量机能完成齿轮单向截面整体误差、双向截面整体误差、单向全齿宽整体误差、双向全齿宽整体误差并导入数据模型，从中可得出截面的切向综合误差，分析齿轮的传动质量并进行齿向工艺误差分析等。具体方法是将齿轮平放在测量工作台上，用测头在齿轮孔“打点”，确定齿轮中心；在齿轮分度圆上、同侧齿廓上，依次用测头“打点”；计算出每个周节测量数值（弧长），结合理论周节（齿距）数值，可以计算周节偏差、周节累计偏差等。

3 结束语

随着科学技术的发展和工业水平的提高，对齿轮传动性能的要求也越来越高，对齿轮的品质要求和变速噪音要求越来越高。因此，要达到品质、噪音的双重目标，这就要求进行精度更高的齿轮加工及质检要求。所以，在不断提高齿轮加工工艺水平的同时，还必须不断地完善各种齿轮检验检测方法和设备，把齿轮检测技术提高到一个新的水平。

[1]徐向阳，朱才朝，张晓蓉，汪文霖，陈虎毅.大功率船用齿轮箱试验模态分析[J].振动与冲击，2011（07）.

[2]王时龙，祁鹏，周杰，杨勇，李川，康玲.数控滚齿机热变形误差分析与补偿新方法[J].重庆大学学报，2011（03）.

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1004-7344（2016）01-0293-01

2015-12-25