一種漸開線綜合量規的制造與檢測方法研究

李巖+楊傳勇

摘 要：漸開線綜合花鍵有較好的同軸度定位精度和導向精度，可以傳遞較大的扭矩，廣泛應用于航空產品中，其精度高，加工困難，常采用高精度慢走絲或數控套齒磨床制造，與傳統方法相比具有修整后的砂輪型面質量高、加工效率高等特點。漸開線花鍵量規加工質量好壞和檢測質量的高低，直接影響漸開線花鍵類零件的尺寸精度、位置精度，文章將著重介紹漸開線花鍵量規的制造與檢測方法。

關鍵詞：漸開線花鍵量規；檢測；誤差；精度；砂輪型面

中圖分類號：TB92 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）34-0066-02

1 漸開線花鍵量規的介紹

漸開線綜合花鍵量規是全齒型的通過量規，主要控制漸開線花鍵的幾何形狀誤差和相互位置誤差，對漸開線花鍵齒寸綜合影響的最大值。

1.1 基本參數

漸開線花鍵量規參數與齒輪的基本參數完全一致，基本參數有：模數：m，齒數：z，壓力角：α，齒厚：s，齒距：t，齒頂圓：Da，分度圓：d，齒根圓：Df等。

1.2 漸開線花鍵量規檢查的精度指標

評定漸開線花鍵量規的精度有齒型誤差、相鄰齒距誤差、齒距累計誤差、齒向偏差、徑向、齒厚偏差、跳動誤差及公法線長度偏差等精度指標決定，以下對主要精度指標進行分析：（1）齒型誤差。齒形誤差是指實際齒廓對理論齒廓的偏離量，即垂直于漸開線齒廓的方向上漸開線量規端平面內的計值，漸開線齒型精度高低直接影響零件的傳動平穩性。（2）相鄰齒距誤。相鄰齒距誤差是指在漸開線量規端平面上，在齒型中部的一個與量規基準軸線同心的圓上，理論齒距與實際齒距的代數差值中，絕對值最大值。漸開線齒相鄰齒距精度直接影響零件的傳動平穩性、傳遞運動的準確性。（3）齒距累計誤差。齒距累計誤差是指在漸開線量規端平面上，在齒型中部的一個與量規基準軸線同心的圓上，任意兩個同側漸開線型面上的理論弧長與實際弧長的代數差值中，絕對值最大值。漸開線齒距累計誤差直接影響零件傳遞運動的準確性。（4）齒向偏差。齒向偏差是指在端面基圓切線方向上理論螺旋線與實際螺旋線的偏差量，漸開線齒向偏差直接影響零件承受載荷分布的均勻性。（5）徑向跳動誤差。徑向跳動誤差是指將測頭相繼放入被測漸開線量規每個齒槽內，在接近齒型中部的位置與左右漸開線型面接觸時，從該測頭到該漸開線量規基準軸線的最大距離與最小距離之差。

2 漸開線花鍵綜合量規的設計概述

2.1 漸開線花鍵塞規的設計

一般漸開線花鍵塞規可分為兩種結構形式，即整體式、綜合式，可以分為前引導的和帶前后引導的。

漸開線花鍵塞規的設計步驟：（1）根據零件分度圓直徑確定塞規的結構形式；（2）確定測量滾棒直徑；（3）確定漸開線花鍵塞規齒厚；（4）確定漸開線花鍵塞規外徑、內徑、前引導（或后引導）尺寸；（5）繪制漸開線花鍵塞規零件圖。

2.2 漸開線花鍵綜合環規的設計

漸開線花鍵綜合環規也可分為整體式和綜合式，其中最常用的是整體式漸開線花鍵綜合環規。其優點為結構簡單，使用方便；缺點為制造困難，需要制造專用二類工具加工或采用慢走絲加工。

漸開線花鍵綜合環規的設計步驟：（1）根據制造條件，確定漸開線花鍵環規結構；（2）確定槽寬及滾棒尺寸；（3）確定漸開線花鍵環規的內徑、外徑、公差及磨損極限。

2.3 漸開線花鍵量規的材料及相關要求

2.3.1 漸開線花鍵量規的材料

（1）漸開線花鍵量規的材料采用CrMn 或CrWMn；（2）量規測量滾棒的材料一般采用GCr6或GCrl5；（3）綜合式漸開線花鍵量規手柄材料45#鋼。

2.3.2 漸開線花鍵量規的熱處理及硬度

（1）量規較大時，需采用鍛件；（2）量規淬火硬度HRC62-65；（3）量規應進行人工時效處理。

2.3.3 漸開線花鍵量規表面粗糙度要求

（1）尾柄需滾花；（2）工作面及外徑表面粗糙度分別為Ra0.2、Ra0.4。

3 漸開線花鍵綜合量規的制造

漸開線花鍵塞規的傳統制造工藝需要制造專用的二類工具進行砂輪型面的修整，如專用漸開線車刀。其中，用打光刀修整的砂輪型面質量低、易磨損，常常不能滿足齒型公差不大于0.005mm的要求，加工效率低。

漸開線花鍵環規可通過慢走絲線切割完成，采用數控慢走絲加工，應注意：（1）編制慢走絲程序時，加大齒根圓直徑；（2）為防止變形 （產生喇叭口），過慢走絲線切割至少精切3遍。

3.1 漸開線花鍵塞規的制造

3.1.1 漸開線花鍵塞規數控套齒磨工藝安排

粗磨齒型：留余量M值加大0.2um/單邊，調整按下工序；

精度套齒：（1）用芯棒找正A軸與尾柄頂尖中心位置，跳動不大于0.003mm；（2）按圖編制數控砂輪修整程序，修整砂輪型面；（3）磨削投影試片，用50倍放大圖投影，合格后方可加工量規；（4）數控套齒磨磨套齒。

3.1.2 漸開線花鍵塞規的加工工藝的優點

（1）采用數控程序修整砂輪型面，減少了專用二類工具的使用；（2）修整后的砂輪型面質量高，滿足齒型公差不大于0.005mm的要求。

4 漸開線花鍵量規的檢測

4.1 漸開線花鍵環規檢測

4.1.1 漸開線花鍵環規M值的測量

確定滾棒直徑d

d=df*sin（π/z-φ）/cos（α-（π/2-φ）

其中：α為壓力角，z為齒數，df為分度圓直徑。

4.1.2 確定滾棒間的M值

（1）齒數為偶數的M值計算方法為：M=df/cosα-dp；（2）齒數為奇數的M值計算方法為：M=df/cosα*cos90/z-dp。

4.1.3 漸開線花鍵環規齒型公差的檢測方法

（1）首先用萬能工具顯微鏡測量出齒頂圓d；（2）再用萬能工具顯微鏡串檢測數H測量3點；（3）利用萬能工具顯微鏡測量弦長L，分別測量5點弦長，測出的弦長與理論弦長比較，從而測量齒型公差；（4）測量弦長時，漸開線型面對零件中心線高度差不大于0.002mm。

4.2 漸開線花鍵塞規檢測

奇數齒和偶數齒漸開線花鍵塞規的檢測方法參照漸開線花鍵環規檢測方法，方法基本一致。對于漸開線花鍵量規齒型精度指標的測量，最常用的是齒輪漸開線檢查儀，其原理是按照被測漸開線量規的基圓直徑精確制造出基圓盤，根據漸開線產生的原理由測量頭測出實際漸開線型面與設計理論漸開線型面的差值。

5 結束語

漸開線花鍵量規在航空工業中應用廣泛，根據漸開線花鍵量規種類和精度指標，論述了漸開線花鍵量規的設計思路和基本結構；同時結合目前先進的加工方法，論述了漸開線花鍵量規的制造工藝與檢測方法。

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