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• 發布時間：2022-05-03 21:56
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【概要描述】基于現代齒輪加工設備、檢測工藝的技術革新，螺旋圓錐齒輪的加工和裝配技術條件的檢測和保證手段也發生了根本性的變化，本文根據螺旋圓錐齒輪加工和裝配嚙合區域檢測的特點，提出了螺旋圓錐齒輪齒形加工和裝配嚙合接觸區域檢測的一種工藝保證方法，供同行借鑒。 螺旋圓錐齒輪傳動由于具有嚙合線長、重合系數大、傳動平穩、噪音小、承載能力大等特點，廣泛應用于航空、汽車、機床等兩軸線相交傳動的高速、重載齒輪傳動系統。但對齒輪齒面的齒形和齒向的加工，以及裝配環節對齒輪裝配位置的調整，由于螺旋圓錐齒輪的特殊性，與直齒圓柱齒輪有較大的差異。螺旋圓錐齒輪工作時產生的軸向、周向和徑向的分力，會改變齒輪副原始裝配位置，而改變齒輪副的嚙合接觸區域，影響齒輪副的承載能力和工作質量。在齒輪副齒面加工和裝配調整時，齒面的齒形、齒向要按局部共軛原理設計和修正，并要求在各種工作位置用涂刷著色劑的方式檢查嚙合接觸區域，以避免因裝配誤差和傳動系統受力變化引起接觸區域的變化而可能岀現的邊緣接觸。因此，螺旋圓錐齒輪設計時，在完成傳動參數選擇、精度設計以及承載能力校核后，按局部共軛接觸方法要對齒輪副各種工況條件(如：啟動工作狀態、長期工作狀態等)下的工作嚙合位置進行分析，編制岀齒輪副加工和裝配時的嚙合接觸區域說明書，供齒輪加工和裝配時檢測使用。一般情況下，由于螺旋圓錐齒輪的工況條件和計算較為復雜，嚙合說明書多采取由齒輪副工作后的金屬磨痕來反推和迭代確定。嚙合說明書對齒輪副磨齒和裝配嚙合檢查區域檢查的安裝位置和著色接觸區域印痕的現狀、尺寸、位置布局以及側隙等均有要求。02、嚙合接觸區域的著色檢測 螺旋圓錐齒輪在加工和裝配時，對嚙合接觸區域的檢查，傳統上是著色嚙合檢査。即齒輪副安裝在專用嚙合設備或專用嚙合工裝上，涂色于其中一個齒輪齒面，運轉齒輪副，在另一個齒輪齒面上觀察和測量接觸印痕。齒輪齒面最終的加工方式一般為磨齒，磨齒工序嚙合接觸區域檢查是在專用的圓錐齒輪滾動檢驗機（如:Gleason No.523萬能型滾動檢驗機）進行（見圖2a），檢驗標準是設計編制的嚙合說明書。齒面的粗加工通常為銑齒，工序安排在齒輪零件熱處理之前，銑齒工序齒面的檢測一般嚙合說明書沒有要求，多數加工工藝用減薄的"標準齒輪”在無加載系統的專用嚙合滾動機（見圖2b）或專用工裝（如：嚙合圓盤，見圖2c）進行嚙合著色檢查。裝配工序嚙合接觸區域的檢查在傳動機匣殼體上進行，與磨齒工序的區別是齒輪副滾動是用手工轉動齒輪，嚙合說明書要求的限力加載要求難于實現。 03、嚙合接觸區域的三坐標檢測 數學邏輯上，點可以構成線，通過線也可以構成面。齒輪副嚙合區域曲面可以用點來檢測和控制，只要測量的點足夠多，用點來擬合面，曲面的特征（如：平面度、輪廓度等）是完全可以替代的，尤其數控三坐標測量機的出現，實現由測量點的坐標來替代著色檢查曲面是可行的。 必要性分析： 著色接觸區域尺寸的測量邊界確認存在困難：現代齒輪設計均需要對齒面齒廓進行倒角倒圓。倒角倒圓后給齒輪嚙合接觸區域尺寸的測量，其尺寸邊界的判斷或色形拓印尺寸邊界的確認等帶來困難，尺寸測量的誤差相對也較大。生產現場齒輪嚙合實際的著色印痕見圖1b。 著色接觸區域色形判斷和尺寸測量標準，在認識上存在較多的不確定性：螺旋圓錐齒輪專業性強，多數是外委齒輪專業化廠家加工制造，主機廠家集成裝配，其中齒輪嚙合接觸區域的驗收，傳統的做法是拓印，這種傳遞方式存在較多的缺陷和不確定性，比如：著色印痕色形的確認、尺寸邊界的確認等，尤其是裝配時，無加載狀態下的嚙合接觸印痕其色形和尺寸測量與磨齒時加載狀態的差異問題，一直是螺旋圓錐齒輪加工和裝配難于協調的環節。 著色接觸區域檢查方式難于滿足現代齒輪設計的要求：隨著用戶要求的提升，設計對齒輪的加工和裝配也提出了較高的要求。比如：齒面滲層深度的均勻性、齒面加工的完整性等，傳統意義上預留足夠加工余量保證齒面磨得岀來的做法，是滿足不了現代齒輪設計要求的。因此，在熱處理前的銑齒工序，也要按滲層均勻性要求對齒面的磨削余量進行控制，有效的控制手段就是與磨齒工序同樣采取齒面三坐標采點檢查。