一种新型的齿轮相位检测工装

雷明伟 骆凯 史文谱 刘德庆

摘 要：为了能在齿轮加工完毕后，实现快速检测齿轮齿廓和内花键的相位差的目的，本文采用一种对内花键自定心的方式设计一套制造简单工作效率高的齿轮相位检测工装，它具有操作简单且容易上手的特点。不仅能满足生产现场的检测需要，方便快捷，又对工人的操作技能要求不高。经过车间现场的生产试验检验，发现使用效果很好，可以在一线加工场合代替现有较为复杂的检测方式。具有一定的推广价值，现已申报发明专利。

关键词：相位要求 检测工装 自定心

中图分类号： TH13 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2018）01（a）-0114-03

Abstract： In order to be able to quickly detect the phase between the outer tooth profile and the internal spline in the gear machining. In this paper， a set of craft equipment of phase detection of gears with high efficiency has been designed in a self-centering way. It is easy to operate and easy to use. Not only can meet the detecting needs of the production site by a more convenient and fast way， but also the processing workers do not require high skills. Through field test inspection， we found that the Tooling has great results in use and the test of production on site can replace the existing detection methods which is more complicated. It has the certain popularization value. We have been applied for the invention patent.

Key Words： Phase； Craft equipment； Self-centering

目前齒轮类零件的加工方法多种多样，包括滚齿、插齿、剃齿、线切割等加工方法[1，2]。在单纯的加工外齿或内齿的时候针对不同的精度和加工要求选择不同的加工方法，完全可以满足生产加工的需要。但有些时候，零件同时具有外齿和内花键的加工要求且同一零件上的内外齿形具有相位要求。所谓相位要求即是指外齿廓的任一齿顶（或齿底）与基圆圆心的连线和内花键齿廓的任一齿顶（或齿底）与基圆圆心的连线，两条直线共线或成某一角度。如图1所示，图中所示齿轮的外齿廓的某一齿顶与基圆圆心的连线和内花键某一齿底与其基圆圆心的连线在同一条直线上。具有这种加工要求的零部件，加工时由于装夹工装或操作不当的原因，两根连线会有不可避免的偏差[3，4]。当然，这个偏差是有允许范围的，在误差允许范围之内的可以当作成品使用，超出偏差的当然要剔除。具有这种加工要求的齿轮零件，常用的检测方法一般都是在加工完成后去三坐标测量仪上进行打点检测，通过探针与零件的接触在电脑上拟合出相应的轮廓数据再进行判断[5，6]。但是三坐标测量仪成本高，而且工作效率低，不能很好地满足一线生产时检测的需要，并且在三坐标测量仪上检测时，探针的运动是按控制电脑设定好的参数进行的，其测量端具有耐磨设计往往端头较大，可能会大过齿形间距，不能准确地探测到齿底，易出现撞针情况（如图2）。

设计制作这一新型的齿轮检测工装，目的是为了在一线生产场合能尽早且快速地实现对齿轮相位的检测，在生产阶段就能判断相位要求是否符合误差允许范围。

1 检测工装的工作原理

1.1 技术方案

本设计采用的技术方案是采用自定心的机构使得外齿和内花键的分度圆圆心与检测工装的圆心保持一致，并使得内花键具有相位要求的齿廓固定在零刻度线的位置上，通过读数确定外齿的具有相位要求的齿廓与内花键齿廓的具体偏差度数。

本设计可以即时检测出内外齿的相位偏差，结构简单，加工便利，使用方便。

1.2 工装设计方案

图3为检测工装分解图。图4为检测工装的设计总图，它总共有五部分组成，包括起固定支撑作用的底座，底座上有满足推杆和卡爪滑动的沟槽以及安装弹簧所用的弹簧槽。左右两端对称安装的卡爪，卡爪的底部与底座上的沟槽配合安装，底部加工成半圆形，可以使得推杆在向前推动的时候保证与推杆两侧面的相切配合，并能沿着推杆的边缘侧滑动。卡爪的上部有两个与零部件内花键相配合的顶尖。卡爪的尾部是安装弹簧的部位，确保卡爪被推杆推开后，能在弹簧的作用下闭合。同样推杆的底面以及推杆的形状与底座上的沟槽相配合，既能在底座上滑动，又能推动卡爪的张开。最上端是上端盖，上端盖中心部位有贯通沟槽，目的是方便卡爪上顶尖的移动，上端盖上还有刻度线，在检测时读数使用。

1.3 操作方法

进行检测时，将加工完成的齿轮零件放在检测工装的上端盖上，向内推动推杆，使得顶尖张开，注意要使得顶尖支撑住有相位要求的内花键的齿槽，从而实现自定心和卡紧零件的作用，如图5所示，这时候观察具有相位要求的外齿廓所对应的刻度线，读出齿轮加工时候的误差，以确定零件的加工精度，判断是否满足工作的需要。如图6所示，待测齿轮的外齿齿廓的齿底正好与相位检测刻度线的标准刻度线对应在同一直线上，待检测齿轮的相位没有问题；如图7所示，若待测齿轮带有标记点的内花键齿廓和右顶尖啮合后，待测齿轮的外齿轮齿廓相对应的齿底与标准刻度线不在一条直线上，即待测齿轮的相位有一定的角度偏差，结合图8，可以看出待测齿轮的外齿的齿底轮廓向右偏移了约1.7°，也可以说待测齿轮的外齿的齿底轮廓向左偏移了约2.5°，很明显待测齿轮外齿的齿底轮廓超过了（±0.5）°的偏差，为非合格品。

2 结语

将设计方案进行参数化并制造投入使用之后发现，本款齿轮相位检测工装可以在实际的加工生产中代替原有的检测方法，能满足内花键基圆大小不同的齿轮，可以即时检测出齿轮内、外齿的相位偏差，初步实现了在生产加工一线对齿轮相位的检测功能。大大缩短了生产加工时间，也减少了检测用时，大幅度地提高了生产效率，而且该款齿轮相位检测工装设计简洁，加工方便，成本低廉，可以满足很多场合的需求和使用。

参考文献

[1] 张丕伟.齿轮加工工艺方法分析[J].河南科技，2014（5）：121-122.

[2] 李春玮.齿轮加工工艺分析[J].机械管理开发，2011（2）：36-37，41.

[3] 魏理林.以内花键为基准的另类检验心轴[J].金属加工（冷加工），2012（20）：64-65.

[4] 聂福全.防止带内花键孔齿轮产生几何偏心的制造工艺[J].工程机械，2004（10）：2，42-44.

[5] 宋丽梅，覃名翠，杨燕罡.激光视觉方法用于检测齿轮加工误差[J].光电工程，2015，42（1）：1-5.

[6] 武拴男，史智杰.齿轮检测装置及焦化设备结构优化的研究[J].科技创新与生产力，2015（1）：74-75.