齒輪檢測(cè)從車間的日常任務(wù)開始，延伸到制造實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行復(fù)雜的齒輪分析評(píng)估。這些程序中的一些或全部對(duì)于維持過程控制和生產(chǎn)達(dá)到所需質(zhì)量的零件是必要的。齒輪的檢測(cè)主要包含以下幾個(gè)項(xiàng)目：

齒厚檢測(cè)

檢查齒輪齒厚是否正確的傳統(tǒng)方法是用千分尺測(cè)量量棒或者量球。量棒測(cè)量提供了一種準(zhǔn)確和方便的方法來確定可用千分尺范圍內(nèi)的任何直徑的齒輪的齒厚。對(duì)于較大直徑的齒輪，可以使用跨度測(cè)量或輪齒卡尺。復(fù)合測(cè)試還可以提供齒輪齒尺寸的測(cè)量。當(dāng)齒輪與其配合齒輪在工作中心距離處安裝時(shí)，尺寸測(cè)量用于提供正確的齒厚進(jìn)而保證理想的齒隙。

圖1：測(cè)量跨棒距

圖2：使用DP測(cè)量弦齒厚

齒圈跳動(dòng)誤差檢測(cè)

跳動(dòng)是旋轉(zhuǎn)表面和基準(zhǔn)表面之間距離的最大變化，垂直于該基準(zhǔn)表面進(jìn)行測(cè)量。齒輪的跳動(dòng)可以通過放置在連續(xù)齒槽中的量棒、量球或砧上的百分表來測(cè)量。在現(xiàn)代數(shù)控齒輪測(cè)量機(jī)上，這種檢測(cè)可以全自動(dòng)循環(huán)進(jìn)行。跳動(dòng)測(cè)量用于確保正確的間隙和最小的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變化。

圖 3：使用球、棒或頂尖進(jìn)行外圓跳動(dòng)檢查。

齒廓誤差檢測(cè)

輪廓是齒輪齒曲線的形狀，從齒根到齒尖測(cè)量。輪廓的功能或有效部分是齒嚙合過程中實(shí)際接觸的區(qū)域。通常，該區(qū)域是從根圓角上方到齒尖。在大多數(shù)平行軸齒輪上，輪廓曲線的形狀是漸開線的。在實(shí)踐中，適當(dāng)?shù)臋z測(cè)儀將測(cè)頭對(duì)準(zhǔn)齒輪面中間的測(cè)試齒輪上。大多數(shù)齒輪測(cè)量機(jī)使用漸開線的生成原理來創(chuàng)建參考輪廓，以與齒輪的實(shí)際輪廓進(jìn)行比較。以圖形方式跟蹤和記錄剖面，正確的點(diǎn)連接起來在圖表上以直線表示。

圖 4：帶有展長(zhǎng)、展角的輪廓檢測(cè)

不正確的齒形會(huì)導(dǎo)致齒輪的嚙合不均勻，這可能會(huì)導(dǎo)致大的齒間誤差、不均勻的負(fù)載和噪音問題。在極端情況下，可能會(huì)發(fā)生齒輪過早失效。

螺旋線誤差檢測(cè)

AGMA（美標(biāo)） 當(dāng)前的檢查手冊(cè)將“螺旋偏差”（以前的齒對(duì)齊偏差和導(dǎo)程偏差）定義為測(cè)量螺旋面與設(shè)計(jì)螺旋面之間的差異。在實(shí)踐中，適當(dāng)?shù)臋z測(cè)儀將測(cè)試齒輪上的測(cè)量探針對(duì)準(zhǔn)節(jié)圓直徑，并以圖形方式跟蹤和記錄“導(dǎo)程”，正確的未修改螺旋線在圖表上表示為直線。螺旋測(cè)量用于確定配合齒輪之間的正確的接觸。不正確的螺旋會(huì)產(chǎn)生不均勻的負(fù)載和噪音。

圖 5：齒向偏差的圖表

相鄰和累積齒距誤差檢測(cè)

齒距是每個(gè)齒在齒輪圓周上的理論真實(shí)位置。齒距偏差是每個(gè)齒的理論位置和實(shí)際位置之間的差異。這些值可以是正數(shù)或負(fù)數(shù)。指數(shù)變化是任何齒相對(duì)于基準(zhǔn)齒從其理論位置的位移。

總齒距變化和總指數(shù)變化是相同的值，通常稱為“累積齒距”。最大偏差是指數(shù)變化極值之間的最大代數(shù)差。

有兩種不同的方法可以得出齒“間距”。一種是使用帶有精密分度系統(tǒng)的單探頭測(cè)量裝置。該分度系統(tǒng)可以是電子的，就像在 CNC 測(cè)量機(jī)上一樣，帶有編碼器控制的旋轉(zhuǎn)軸。它還可以使用機(jī)械裝置，例如分度板、圓形分隔器或光柵尺。第二個(gè)系統(tǒng)利用兩個(gè)探頭在齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)從相鄰齒面獲得連續(xù)數(shù)據(jù)。從雙探頭系統(tǒng)獲得的數(shù)據(jù)必須經(jīng)過數(shù)學(xué)校正以獲得間距值。今天公認(rèn)單測(cè)頭系統(tǒng)是最準(zhǔn)確和首選的系統(tǒng)。

圖5：使用螺距比較器和角度索引進(jìn)行螺距測(cè)量

索引測(cè)量用于確定齒輪齒的正確間距。由于總齒距變化或累積間距，間距誤差是齒輪噪聲的主要來源。盡管總齒距變化的主要成分來自零件跳動(dòng)，但可能無法在所有情況下通過簡(jiǎn)單的跳動(dòng)或綜合檢查檢查來檢測(cè)到這一點(diǎn)。

綜合誤差檢測(cè)

單面檢查似乎與復(fù)合或雙面檢查技術(shù)相同。事實(shí)上，這是完全不同的，因?yàn)闇y(cè)試齒輪在其設(shè)計(jì)中心距和齒隙處與主齒輪或參考齒輪滾動(dòng)。這緊密地模擬了實(shí)際齒輪的操作。

圖6：雙齒腹測(cè)試與單齒腹測(cè)試的齒面接觸示意圖

單齒面檢測(cè)儀器在兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸上使用編碼器作為固定或便攜式單元。然后對(duì)來自每個(gè)編碼器的旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行電子處理，并將得到的相位相互比較以產(chǎn)生相位差。這將表明來自完美共軛齒輪的理想恒定角速度的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)誤差。這種相位差的結(jié)果以圖形方式記錄為模擬波形，類似于復(fù)合檢查圖。

單齒面檢測(cè)最重要的方面是其測(cè)量輪廓共軛的能力。該數(shù)據(jù)還與輪廓變化、螺距變化、跳動(dòng)和累積螺距變化有關(guān)。單面測(cè)試并沒有消除對(duì)螺旋偏差進(jìn)行分析檢查的需要，并且它不能有效地應(yīng)用于具有增加的接觸比的齒輪組，例如斜齒輪。

總結(jié)

本文引用的 AGMA 標(biāo)準(zhǔn)齒輪規(guī)格。AGMA 與 ANSI 和 ISO 合作實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，目前擔(dān)任 ISO 齒輪委員會(huì)主席。AGMA 標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)有價(jià)值的規(guī)范，不僅可以指定齒輪精度水平，還可以在供應(yīng)商和供應(yīng)商之間建立標(biāo)準(zhǔn)，衡量齒輪生產(chǎn)設(shè)備的精度能力，或作為機(jī)床驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。還存在其他規(guī)格，例如德國(guó)標(biāo)準(zhǔn) DIN、英國(guó)標(biāo)準(zhǔn) BS 和日本標(biāo)準(zhǔn) JIS?；诟鱾€(gè)制造商的經(jīng)驗(yàn)，也存在獨(dú)立的標(biāo)準(zhǔn)。Wenzel GearTec、M & M Precision Systems、Klingelnberg 和其他制造商提供現(xiàn)代 CNC 控制的齒輪檢測(cè)機(jī)來測(cè)量和記錄齒輪誤差。這些公司的每臺(tái)機(jī)器都是 CNC 控制的，因此提供了額外的功能來測(cè)量其他零件參數(shù)以及生產(chǎn)齒輪齒的切削和精加工工具。CNC 機(jī)器還提供將測(cè)量數(shù)據(jù)鏈接到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以進(jìn)行自動(dòng)解釋的能力。目前的發(fā)展是提供具有齒輪檢測(cè)能力的 CMM 型檢測(cè)機(jī)。