维普资讯 http://www.cqvip.com ＜一重技术》 根据检测齿轮仅、ｐ角的误差来调整机床 王淑艳张所辉张鹏荆建 ［提要］：齿轮检查仪主要用于高精度的齿轮检测，目前它能检测齿轮误差的５４，所提供的数据具有可靠 性。这给我厂的产品尤其是合作产品提供了必要检测手段。 关键词：渐开线基圆误差压力角螺旋角调整精度 ＰＦＳＵ２５００齿轮检查仪是德国进口的仪器，１９８７年开 均匀性等。 始投入使用，它为我公司提高齿轮产品质量发挥了很大的 在国标ＧＢ一１００９５—８８《渐开线圆柱齿轮精度》中，齿 作用。随着市场经济的发展，产品的质量要求越来越高， 轮误差的检验项目共ｌ６项，主要是第１、Ⅱ、Ⅲ公差组， 尤其对齿轮精度提出了很高的要求，它能直接反映产品的 这些检验项目中单项误差的检测是最基本检验组，所以 厦量比如设备在生产中传动的准确性、平稳性和受载荷的 ＰＦＳＵ齿轮检查仪检测每一项都是齿轮最基本的和主要的 应力。 精车在１５３２立车上，精车内、外圈各部符图，滚道 面单面留磨卜１．５ ｍｍ。 热处理 因内外圈结构尺寸较大，采用火焰表面淬 火，淬火后硬度ＨＲＣ５０－５５，深度为４ ｏｔｎｉ。 ２ 内外圈的磨削加工 本文将着重介绍采纳方案２／ｉｎ工大型薄壁交叉滚子轴 承内外圈４５。滚道面的磨削加工工艺过程。 如方案２述，将ｌＯｍ导轨磨床与回转工作台相结合， 采用改制的磨头，完成４５。滚道面的磨削加工。 １．２一砂轮；３一衬套；４一螺钉；５一螺母；６一－磨头主动轴；７一调 整垫圈；８一平衡块；９－－石棉垫。 （１）对机床精度的要求 为保证内外圈各滚道面的加 圈４磨头结构 工精度，要求回转工作台必须具有符合加工要求的精度， 并在磨削过程中保持这种精度。工件未装夹前，担平尺用 （４）磨头的结构 如图４所示，砂轮片１、２／０＂别在车 水平仪检测工作台的安装精度，平面度允差为Ｏ．０２ ｍｍ。 床上加工成４５。圆锥体，互成９０。装在砂轮衬套３上，并用 （２）工件的装央、找正方式根据机床性能，１０ｍ导 压紧螺钉４、螺母５备紧于磨头主轴６上，调整垫片７可调整 轨磨床立磨头的磨削高度范围在１．４—１．８ ｍ之内；为此，内 砂轮轴向安装尺寸，平衡块８保证磨头旋转时能进行平稳 外圈的装夹如图２、图３所示，而上下圈以０２５３０止口、凸 磨削加工。 台相配合定位，采用一次装夹磨削方式，目的是更好地保 该磨头的特点是：磨削时，磨头不用旋转角度，砂轮 证上、下圈装配后两４５。滚道面互成９０。＋２０ 几何精度。 与滚道面成线接触，磨出的滚道面是４５。圆锥面，符合工 磨削前，首先按Ａ、Ｂ所示，分别拉表找正Ｍ、Ｎ两面 件各滚道面几何尺寸及设计要求。 的平面度允差Ｏ．０２ ｍｍ；各滚道面的圆度允差在Ｏ．ｏ５加．１ （５）磨削加工采用圆周磨削方式，并加冷却液，磨 ｍｍ之内；然后即可启动工作台、立磨头，选择合理的砂 削时，砂轮和工件接触面积小，发热少，散热快，排屑条 轮及磨削用量开始磨削加工。 件好。经检测，滚道表面粗糙度达Ｒａ０．８以上，各形位公 差完全达到图纸要求。 ３ 总装 口遍目 将１３２个滚柱１：１交叉排列装于滚道，调整轴承轴向间 隙为Ｏ．３５ ｍｍ，轴承转动灵活，无阻滞卡死现象。 ４ 结 语 生产实践证明：上述一套内、外圈滚道面的磨削方法 圈Ａ 圈Ｂ 既经济、方便、效率又高，装配后，完全达到装配精度和 技术要求。大型薄壁交叉滚子轴承各滚道面磨削加工的成 （３）砂轮及磨削用量砂轮和磨削用量选择不当，会 功，为我厂以后生产同类产品打下了可靠的基础，也为我 引起滚道面较大的热变形，对于淬火的合金钢滚道面，以 厂添补了一项空白。 选择ＧＢ４６ＺＲ２Ａ・Ｐ １５Ｏ×３２×３２的砂轮为好。磨削用量：磨 削速度 ＝２３ ｍ／ｓ；工件的线速度 ：６ ｍ／ｍｉｎ；横向进给量 收稿日期：２００１年Ｉ２月１７日 ０．０５－０．１ Ｉ姗。 作 者：一重集团公司北方设备修造厂工程师 维普资讯 http://www.cqvip.com ２００２年第２～３期（总９２－９３期） 检测项目。 ｄ广齿轮基圆直径 １ 检查仪的结构与工作原理 如图１为齿轮检查仪结构图。测头①通过箱体②与滑 因此只要将ａ角调整好，并将测头调到与基圆相一致 的位置就可以完成渐开线齿轮的检测。 ２ 齿轮压力角ＯＬ螺旋角ｐ的检测和分析 根据齿轮检查仪的工作原理，每个齿轮在检测 之前，首先进行数据计算，计算的结果输入仪器， 并调整到最佳状态，再把被侧齿轮放在仪器基准盘 或用顶尖装夹并且对齿轮进行外圆和端面找正，误 差在０．Ｏ１～０．０２ｍｍ，分析具体实例的参数如下： 齿轮参数：ｚ＝１４７ ｍｍ；ｍ＝１４；ｐ＝１３。１７ ５７”０［－ ２０。；工件直径／）－＝２ １３７．１１ ｍｍ；重量４ ０６５ ｋｇ；左旋。 检测可以按如下５步进行。 ２．１ 计算 由于仪器是检测齿轮专用的，在检测前把齿轮 参数通过计算公式换算成仪器使用的标准参数。 基圆误差： ｔｇ￣ｄ￣＝ｍ／ｃｏｓｐ‘ （ａｒｃｔｇ）：ｌ ９８０・７２ ｍｍ ｃ。ｓ。压力角：￣ｅ＝ａｒｃｔｇ ＝１．４１６ ７４ ｄｂ 式中，Ｄ一仪器基圆盘直径，取５Ｏ０ ｍｍ 图１ 螺旋角：ｆ１．＝ａｒｃｔｇ［ｃ。ｓ（ａｒｃｔｇ ）喀ｐ］：ｌ・２４８ ４２ 块③联为一体，滑块③在沿Ｙ轴移动时，带动滑座④沿ｘ ２．２找正 轴移动，连杆⑤与滑座④是联接在一起的，连杆⑤与中心 基准盘⑥做无滑动接触，带动中心基准盘旋转，被测齿轮 安装在中心基准盘上，只要将滑座④中心调整盘调到一合 适的角度ａ。就可以保证测头与齿面接触点的轨迹为一理想 渐开线。 检测前必须对活件进行外圆和端面找正，如图４，根 据图纸按基准找正。但是在工件还有加工要余量时进行中 间检测，一般外圆按照找正带找正，端面按基准面找正。 完工检测时，外圆按内孔找正，因为齿轮安装时是以内孔 为基准的，端面以基准面找正。由于该齿轮直径很大，中 从图２中可以计算出 角，测头从基圆上的＾，点展开到 点， （如图３），展开长度ｌ，＝ ，滑座（ 的运动距离为 ，间和完工检测都以内孔找正，这样减少了两次找正的误 差。 ２．３测量 已知基圆盘和齿轮动过的角度为 从图３中可以得出 齿形误差测量时首先确定渐开线长度，并把起始点、 ．．ｆ ｆ ／ ’ 图２ ＡＮ／ｒｂ＝Ａ Ｎ ／Ｄ／２ ＡＮ：ＫＮ 图３ 由上述口Ｊ知，测头展开长度即为滑块Ｙ轴上的移动距 离ｌ，，基圆盘转过的线距离 动的距离 长即为滑座④在 轴上移 ｌｇａ 手 ・・・ＩＤ＝＿ Ｄ 图４ ａｃ：ａｒｃ喀 Ｄ 维普资讯 http://www.cqvip.com 《一重技术》 终点位置找好（如图５）。齿形误差曲线．－４为起测点．口 续表１ 齿轮检测结果 左齿面 ｌ ２ ３ ４ ｍｍ 为终测点，在测量长度上能测ｆ￣２００点的误差值，每一点 误差都有大小和方向并能分析出齿形形状误差。 螺旋角误差 齿向形状误差 ＋ｏ．０３ ０．０ｌ２ ＋ｏ．０３８ ０．０ｌ４ ＋ｏ．０３２ ０．０ｌ３ ＋ｏ．０４ ０．０Ｉｌ 齿向误差测量同齿形误差测量基本一样，只是有个方 向问题， （如图６）齿向误差曲线，从图中可以看出螺旋 角偏差是齿向误差曲线中线的钭率来确定，表达式： ． △８＝２０６ＣＯＳ：Ｂ＝ ， — ， ．。 （ｂ） 圈５ （ａ） （ｂ） 圈６ 齿向测量也要确定起点终点位置，并确定测量长度， 在测量长度上测量２００点误差，根据每一点的测蜒值，分 析齿向形状误差。 从检测结果可以看出渐开线：右齿面基圆误差１．０６ ｍｉｌ１．压力角ｏｒ＝一０．０５ｌ ｍｍ．齿形形状误差０．０１２ ｍｍ．综 表１齿轮检测结果ｍｍ 矗齿面 ｌ ２ 一 ４ 基圆误整 －０．２ －０．１５ －０－２Ｏ －０．１８ 压力角误差 －０．０Ｄ９ －０．０（玎 －０．０Ｄ９ －０．Ｏ０８ 齿形形状误差 ０．０ｌ３ ０．０ｌ２ ０．１６ Ｏ．Ｉｌ 综合误差 ０．ＯＩ８ ０．Ｏｌ６ ０．１７ Ｏ．１８ 渐开线 右齿面 ｌ ２ ３ ４ 蘸圆误差 一１．Ｏ６７ 一Ｉ．Ｏ３ －０．８ｌ６ －０．７ｓ６ 压力角误差 －０．０５ｌ －０．Ｏ４９ －０．０３９ －０．０４７ 齿形形状误差 ０．０ｌ Ｏ．０Ｉｌ ０．０ｌ２ ０．０ｌ３ 综合误差 ０．０５ｌ ０．０５ ０．Ｏ４９ ０．Ｏ４８ 综合误差 ０．０３６ ０．０３９ ０．０３７ ０．４０ｌ 齿向误差 右齿面 ｌ ２ ３ ４ 螺旋角误差 ＋ｏ．Ｏ２７ ＋ｏ．Ｏ２３ ＋ｏ．Ｏ２７ ＋ｏ．０２６ 齿向形状误差 ０．０ｌ３ Ｏ－０Ｉｌ ０．０ｌ２ ０．０ｌ５ 综合误差 ０．０３３ ０．０２７ ０．０３ ０＿０３４ 合误差０．０５ ｍｍ。齿向误差：左齿面螺旋角ｐ＝＋０．０３８ ｍｍ， 齿向形状误差０．０１４ ａｒｉｎ，综合误差０．０４１ ｍｍ。按图纸要 求，以上数据已超差，所以要进行机床调整。 ２．４ ａ、Ｂ产生误差的原因 大磨齿机：①大磨齿机的Ｏｔ、１３调整不到位；②大磨 齿机系统产生的误差，如：机械部分的传动精度，电气部 分产生的误差，齿轮找正误差（主要是人为的误差）。 齿轮检查仪：① 、ｐ输人数据的定位精度；②ｘ轴Ｙ 轴与基圆盘是否同步运动的精度；（ 测头在检测时产生的 误差；④ＰＦＳＵ齿轮检查仪系统精度用样板来检定，一般 在０．００３－０．ＯＯ６ ａｒｉｎ：（ 对活件的找正精度（主要是人为的 误差）。 ２．５ ａ、Ｂ角的调整 当检测Ｏｔ、Ｂ角超出范围时调整机床，调Ｏｔ角要调整磨 齿机的调整臂，调￥角要调整磨机的摆头，根据检测结果 计算出机床要调整的误差值。计算的结果如下： 压力角Ｏｔ的调整： ：—０．４０５ ａｒｉｎ，是在Ｌ＝６０ ａｒｉｎ长的 误差，Ｌ・ｏｔ￣－ｒｎ・ｏｔｎ 式中．ｒ 一磨齿机调整臂半径，取２００ ｍｍ。 所以Ｏｔ ＝０．１１ ｍｍ．角度大应往小调整０．１１ ｍｍ。 螺旋角Ｂ的调整：１３＝＋ｏ．０３２ ｍｍ．是在Ｌ＝１００ ｍｍ长的 误差 Ｌ・ｐ＝ｒ ・ｐ 式中、ｒ 一凋整盘半径．取４００ｍｍ。 所以ｐ ＝０．１２８ ｍｍ。根据检测的结果和齿轮的旋向角 度大应往小凋整０．１２ ｍｍ（由于齿轮检查仪和磨齿机的压 力角ｏｔ和螺旋角８都是以线值调整）。 ３ 误差分析 （１）示值的稳定性 数据采集系统示值的稳定性Ａ ≤０．１５ ｍ。 数据显示系统示值的稳定性Ａ：≤０．３ ｍ。 （２）重复测量△ ≤０．２ｍ。 （３）温度引起的误差 仪器温度要求２０±０．０２℃稳定性≤０．１ ｐａｎ／１０ ｏＣ可 忽略不记。 （４）测量引起的误差 测头调整误差 ＝０．１－０．３ ｍ （５）测头与齿在面接触点的连线与基圆曲线不重合产 生的误差 高低差小于Ａ ≤０．０２ ｍ，前后差△ ≤ｌ ｍ。 维普资讯 http://www.cqvip.com ２００２年第２～３期（总９２－９３期） 用光学法与机床数显检测简体法兰 王淑艳安琳张所辉 ［提要］：提供了一种用光学准直法和精密机床转台联合进行孔轴线之间的夹角公差要求较高的大尺寸零件 的加工、检测方法，这种原理和方法对于具有回转工作台的数控机床普遍适用。 关键词：回转台 系统误差修正角 某产品简体入水口与出水口之间的夹角的检验，由于 空间尺寸大、精度要求高用常规方法无法实现．我们采用 正方向，修正时回转工作台，使ＡＢ重新回到原位置，调 整望远镜，使其光轴与Ａ、Ｂ点在同一条直线上，回转工 作台使ＡＢ与ＣＤ之间的角度为Ｏｔ—Ａｃｔ（Ａｃｔ正负方向同 。、 ：光学准直法对精密机床ＡＬＣＣ４．２（￣ｐ２２５）回转台实际定位 精度进行检验，根据实际情况对加工精度进行补偿，得到 满意的结果。采用此方法既确定孔轴线之间的夹角，同时 如图２ｂ。 ｔ为正， ：为负），对ＣＤ孔进行加工，经过这 种修正后，内孔ＡＢ和ＣＤ的位置公差可达到满意结果。 也检测出机床的定位精度，为今后大尺寸零件内孔之间角 度的检验提供了切实可行的检验加工方法。 ２测量原理 零件装夹于回转台上后，由于转台自身回转精度误差 的存在，实际加工中心线经过回转后会出现不完全重合， 当Ｍ、Ａ、腱立光学直线后，检测光学坐标系，如图２ａ所示。 ｌ 检验方法 图ｌ为被加工零件。这种检验方法应安排在零件半精 加工及精加工后进行。在半精加工中的检验是为了确定机 床工作台回转精度的具体数值，以便根据这个数据同要求 公差进行比较，从而对机床的实际的回转精度进行修正。 图２ｂ为坐标平面图，设Ａ、Ｂ为内孔定心位置中心， ＡＢ与ｃＤ间的夹角图纸要求为 ，ＪＩ｝为内孔轴线角度公差 半区间，在ＡＢ直线上设置测微准直望远镜 ，使Ｍ、Ａ、Ｂ 在一条直线上，这样在望远镜 中即可检测 出Ａ、Ｂ在望远镜Ｍ坐标系中的坐标值置，以 。ｃＦ Ｉ Ｊ Ｊ ｌ，ｃ 牛＝ ｒ一 “ 一ｌ ｌ — ７００一 一ｌ ７ＩＸ） Ｉ一 一 —— 顺时针转动工作台， 角度，在理想状态 下ＣＤ将与ＡＢ重合，但由于回转工作台误差 的存在，ＣＤ到达Ｃ 位置，同样逆时针转动 工作台３６０￣－ 角度到达位置Ｃ ：，在测微准 直望远镜Ｍ中可检测出Ｃ、Ｄ在望远镜肘坐标 系中的坐标值 、 ，设 。和 ：分别是Ｃ。Ｄ。 诌！ ）０ Ｉ ｕ ｕ ｕ ｕ ｕ ｕ（ａ） ， 圈１ ６０。± ＼、． ． ，，／０。±Ｉ， （ｂ） ／ 和ＡＢ，Ｃ２Ｄ 和ＡＢ的夹角（取逆时针方向为 正），由于Ｃ 、Ｃ 与ＡＢ不能完全重合，实 Ⅸｌ＝（ Ｉ— ｄＩ）／ＣｌＤｌ 际加工时需进行修正，记修正角为△ ，从图中可知 ２＝一（ — ｔ）／ Ｄ１ ｌ一△ ＝△ —－ｄ２△ ：（ Ｉ４－Ｏｒ２）／２ 如加工Ａ 和ＣＤ孔，零件在机床转台上准确定位后， 先由数控机床利用转角定位方法对零件内孔进行粗加工和 半精加工，然后利用光学三角定心器在孔内确定孔中心位 置Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ，在机床旁边一固定地点架 设测微准直望远镜，调整望远镜，使其光轴 与Ａ、Ｂ点在同一条直线上。光轴建立准确 后，将回转台 、ｙ方向锁定不动，顺、逆时 针将回转台转动角度 和３６０。 。用测微准 直望远镜测定出工作台两次回转时Ｃ、Ｄ两点 与Ａ、Ｂ点的 方向位置坐标数值重合误差， 根据误差数值大小，计算修正角度的大小 『 ． ’ Ａｃｔ，决定是否应该对回转角度进行修正及修 圈２ （６）ＰＥＳＵ２５００齿轮检查仪的测量误差 可以满足我公司齿轮产品生产的需要。 收稿日期：２００１年１０，１１ ２９日 系统总误差＝Ｖ△－＋△三＋△；＋△：＋△－＋△：＝１．０９ ｍ。 ４ 结 语 ＰＦｓＵ２５ｏ０齿轮检查仪是我公司检测齿轮最精密的仪 器，它检测的中等模数齿轮高精度能达到５级，而且测量 范围大，模数在３—３４，外圆小于２５Ｏ ＩＴｌｌｎ＇的直齿也能检测． 王淑艳、张一：一重集团公司质量部工程炸 张所辉：一重集团公司水锻分厂工程师 荆 建：一重集团公司质量部高级工人