齒輪測(cè)量技術(shù)新進(jìn)展
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準(zhǔn)雙曲面齒輪齒面的測(cè)量
準(zhǔn)雙曲面齒輪的齒面形狀是復(fù)雜的三元形狀，它由準(zhǔn)雙曲面齒輪制造商提供的參數(shù)而確定、用計(jì)算機(jī)計(jì)算得到。通常情況下，用計(jì)算得到的切齒機(jī)的調(diào)整參數(shù)作為切齒齒面三維坐標(biāo)的測(cè)量基準(zhǔn)，在三維坐標(biāo)機(jī)上按圖4左所示的格子點(diǎn)的位置上進(jìn)行測(cè)量。
在大阪精機(jī)生產(chǎn)的準(zhǔn)雙曲面齒輪測(cè)量?jī)x(HYB-35)上測(cè)量大齒輪時(shí)，和其它測(cè)量?jī)x器一樣，將依據(jù)機(jī)床的安裝調(diào)整參數(shù)而建立的幾何齒面作為基準(zhǔn)值；而對(duì)與大齒輪相嚙合的小齒輪，則以和大齒輪齒面共軛的齒面作為基準(zhǔn)。這樣就可能通過測(cè)量來證實(shí)齒輪副是否處于理想嚙合狀態(tài)。在同一臺(tái)儀器上，用三維測(cè)量?jī)x測(cè)量不同的離散點(diǎn)(測(cè)量點(diǎn))，就能如測(cè)量漸開線齒輪一樣，從齒輪的一個(gè)端面到另一個(gè)端面，沿不同的測(cè)量軌跡測(cè)量不同的齒形和齒向(圖4右)。這樣就可測(cè)量到齒面上的凹凸、研磨留下的臺(tái)階突跳及齒輪端部的飛邊毛刺等。如圖5所示，對(duì)齒形和齒向進(jìn)行測(cè)量，就可以采用與漸開線齒輪相同的方法來對(duì)準(zhǔn)雙曲面齒輪的質(zhì)量實(shí)施管理。
圖4 準(zhǔn)雙曲面齒輪測(cè)量方法的比較
圖5 HyB-35齒面測(cè)量圖案
作為齒輪性能分析的實(shí)例，基于上述采用準(zhǔn)雙曲面齒輪測(cè)量?jī)x的齒面測(cè)量結(jié)果進(jìn)行嚙合模擬仿真的相關(guān)技術(shù)介紹如下。
在該仿真中，基于準(zhǔn)雙曲面齒輪副的齒面測(cè)量數(shù)據(jù)，是相對(duì)于大齒輪理論齒面的誤差和相對(duì)于小齒輪齒面的共軛齒面的誤差二者合成的結(jié)果，是求出的齒輪副總的齒面誤差——稱其為相對(duì)齒面誤差。然后再求出嚙合瞬間接觸點(diǎn)的軌跡。在嚙合區(qū)的一個(gè)齒距內(nèi)，按照各個(gè)接觸點(diǎn)周圍5μm嚙合間隙范圍來預(yù)測(cè)齒面的接觸形狀。進(jìn)而求出基于相對(duì)誤差的回轉(zhuǎn)傳動(dòng)誤差(運(yùn)動(dòng)誤差)。利用富里哀變換，可求得傳動(dòng)誤差的1～6次嚙合諧波分量。
圖6為仿真結(jié)果。利用該技術(shù)就有可能用實(shí)測(cè)值來進(jìn)行仿真，而以往僅依據(jù)理論齒面數(shù)據(jù)是無法做到的。
圖6 準(zhǔn)雙曲面齒輪的性能預(yù)測(cè)
單面嚙合齒形測(cè)量法
德國(guó)FRENCO公司的齒輪嚙合掃描測(cè)量法，如圖7所示。通常，中間為被測(cè)齒輪，兩側(cè)配置測(cè)量齒輪(齒形測(cè)量齒輪和齒向測(cè)量齒輪)進(jìn)行單面嚙合測(cè)量。測(cè)量齒輪的齒面經(jīng)特殊處理，使它在限定范圍內(nèi)進(jìn)行嚙合，從其嚙合誤差數(shù)據(jù)中得到圖8所示的齒面誤差拓樸圖。其測(cè)量齒輪的制作需要極高的制造技術(shù)。
圖7 齒輪嚙合掃描測(cè)量
圖8 齒輪嚙合掃描測(cè)量得到的齒面誤差拓樸圖
AMTEC公司發(fā)表了采用激光全息技術(shù)進(jìn)行齒輪非接觸測(cè)量的方法。在該裝置上采用了圖9所示的CONO光學(xué)傳感器測(cè)頭。齒輪回轉(zhuǎn)時(shí)，根據(jù)測(cè)頭位置的變化，可以測(cè)出齒輪的截面形狀。圖10表示采用該方法和現(xiàn)有的觸針式測(cè)量方法，它們的測(cè)量結(jié)果是相一致的。非接觸測(cè)量既不會(huì)劃傷齒面，又不會(huì)因測(cè)力而使齒面產(chǎn)生彎曲變形。
圖9 CONO干涉測(cè)頭
圖10 齒輪測(cè)量比較
圖11是大阪精機(jī)公司開發(fā)的、利用激光全息法對(duì)齒輪全齒面進(jìn)行測(cè)量的裝置構(gòu)成圖。圖12為齒面形狀測(cè)量結(jié)果。該方法能夠一次測(cè)出全齒面的形狀誤差，但是全齒面的反射光會(huì)受到其它齒的干涉，而感光元件必須要能感受到反射光才行。因而它不能測(cè)量大螺角齒輪。
評(píng)論