Контроль зубчатых колес

Основными элементами зубчатых колес, подле­жащих контролю в цеховых условиях при зубошлифо — вании, являются окружной и основной шаг, смещение исходного контура, общая нормаль, радиальное биение зубчатого венца, направление зуба и его прямолиней­ность, постоянная хорда.

Измерение окружного шага Р. Окружным шагом называется расстояние между соседними одноименными профилями зубьев, измеренное по дуге окружности, близко расположенной к делительной. Измерение абсо­лютной величины окружного шага по делительной окруж­ности не имеет практического значения, потому что кине­матика зацепления зависит от разности соседних окруж­ных шагов и накопленной погрешности. Колебания окружного шага проверяют шагомерами различных конструкций. В зависимости от конструкции шагомера измерительной базой могут быть: окружность выступов, впадин, торец и отверстие колеса.

Конструкция шагоме­ра, применяемого в цехо­вых условиях, показана на рис. 2.19. Шагомер со­стоит из корпуса 5, пере­ставного движка 7, за­крепленного в пазу кор­пуса винтом 2, и наконеч­ника 6 со второй измери­тельной поверхностью. Пе­ремещение наконечника 6 передается через угловой рычаг с отношением плеч 1:2 на индикатор 4; цена деления которого 0,005 мм. Индикатор закрепляется в державке 3. На лице­вой стороне корпуса на-

несена шкала, по которой приблизительно устанавливают движок на проверяемый модуль. В пазах корпуса за­крепляют узлы для переставных опорных ножек 1. Базирование прибора при измерении осуществляется по окружности выступов и торцу колеса.

Колебания окружного шага цилиндрических зуб­чатых колес проверяют следующим образом. Устанав­ливают прибор по любому выбранному шагу на дели­тельной окружности. Для этого неподвижный измери­тельный наконечник устанавливают по шкале на модуль контролируемого колеса. Опорные ножки 1 перемещают так, чтобы их радиусные поверхности касались головкой соседних зубьев по окружности выступов, а передние упоры были прижаты боковыми выступами к торцу зубчатого венца; затем дают натяг индикатору (так, чтобы маленькая стрелка была на втором делении) и ставят большую стрелку на нуль, переставляют прибор для измерения следующих окружных шагов по изме­ряемому колесу. Результаты измерения с соответст­вующими знаками (плюс или минус) записывают, по полученным отклонениям находят накопленную погреш­ность окружного шага.

Измерение основного шага Рв. Основным шагом называется расстояние между соседними одноименными профилями зубьев, измеренное по дуге основной окруж­ности или по перпендикуляру (общей нормали) к сосед­ним одноименным профилям. Плавность передачи опре­деляют постоянной величиной основного шага. Изме­ряют его по линии зацепления. Для определения основ­ного шага применяют различные шагомеры в зависи­мости от характера измерительного контакта.

Шагомер (рис. 2.20, а, б) состоит из корпуса 10 с не­подвижной 3 и подвижной 5 измерительной губкой. Под­вижная губка через рычажную систему связана с мери-

Рис. 2.20. Шагомер для контроля основного шага

тельным наконечником 4 индикатора, закрепленного винтом 8. Передаточное отношение рычажной системы 1:5, цена деления индикатора равна 0,002 мм. Кроме того, подвижная губка 5 прикреплена на параллело — граммной подвеске к планке 7, перемещающейся вместе с губкой от гайки 6 и закрепляемой винтами 9. Упор­ную губку 13 устанавливают в требуемое положение винтом 11, она служит для лучшей ориентировки при­бора. После закрепления планки 7 винтами 9 оконча­тельно корректируют нулевое положение индикатора. Затем прибор переносят на измеряемое колесо (рис. 2.20, б).

Основной технической характеристикой зубомеров является размер измеряемых модулей. Например, шаго­мер конструкции Ленинградского инструментального завода (ЛИЗ) применяют для измерений зубчатых колес, модуль которых 2—10 мм.

Измерение основного шага Р„ состоит из следующих последовательных операций: 1) определяют номиналь­ное значение основного шага (мм) по формуле Рв = jimcosa (для a ==20° Р„ — 2,9521т, где т — мо­дуль, мм); 2) составляют блок из мерных плиток, рав­ный номинальному значению основного шага; 3) соби­рают рамку 1 вместе с блоком мерных плиток 2 и уста­навливают прибор, как указано на рис. 2.20, а; затем дают натяг индикатору 12, т. е. устанавливают малень­кую стрелку на второе деление; большую стрелку уста­навливают на нуль; 4) переносят прибор на колесо (рис. 2.20, б) и устанавливают упорную губку 13 откло­нение индикатора от нуля фиксируют; затем измеряют три шага; причем сначала измеряют шаги по правым профилям зубьев, затем по левым (те же шаги).

Для получения стабильных показаний выполняют три одинаковых измерения в различных сечениях по длине зуба и результаты измерения заносят в отчет; затем находят среднее арифметическое из полученных показаний и сравнивают с допустимыми по ГОСТу от­клонениями основного шага.

Измерение положения исходного контура. Исходный контур — контур зуборезной рейки, входящей в безза­зорное зацепление с данным зубчатым колесом. Исход­ный контур зубчатого колеса показан на рис. 2.21. Смещение исходного контура определяет боковой зазор межцу нерабочими профилями зубьев, являющийся одним из важнейших конструкционных элементов зубча­той передачи. Положение исходного контура опереде-

ляют или непосредственным измерением радиальным зубомером, или косвенным методом — измерением тол­щины зуба тангенциальным или кромочным зубомером. Измерение положения исходного контура тангенци­альным зубомером заключается в измерении толщины зуба по постоянной хорде. [Постоянная хорда — рас­стояние между точками касания исходного контура (рейки) с обеими _профилями зуба; толщина зуба по постоянной хорде Sc и высота до постоянной хорды hc зависят только от модуля или от основного шага и не зависят от числа зубьев.] Базой измерения явля­ется окружность выступов.

Тангенциальный зубомер предназначен для измере­ния смещения исходного контура (или толщины зубьев) цилиндрических зубчатых колес с модулем от 2,5 до 100 мм. Прибор состоит из корпуса / (рис. 2.22), по которому могут перемещаться две симметрично располо­женные губки 2. Вращением головки микрометрического винта осуществляется одновременное перемещение гу­бок на требуемую величину. Каждая из плоскостей губок 2 наклонена к оси индикатора под углом 20 0 и воспроизводит совместно с касательной к окружности выступов номинальный исходный контур рейки зуборез­ного инструмента. Настройку тангенциального зубо — мера производят по специальным цилиндрическим ка­либрам-эталонам соответствующего модуля. Калибр — эталон прикрепляют на специальную призму (стойку). Губки устанавливают по калибру так, чтобы касание происходило примерно посередине губок 2. В этом поло­жении шкалу индикатора ставят на нуль. После закреп­ления губок винтами и повторной проверки по калибру нулевого положения прибор переносят на зубья измеря­емого колеса.

По отклонениям стрелки индикатора от нуля опре­деляют радиальное перемещение исходного контура от его номинального положения.

Штангензубомером кромочного типа измеряют тол­щину зуба как по хорде делительной окружности, так и по постоянной хорде. Размер постоянной хорды не зависит от числа зубьев, поэтому при измерении необхо­димо прибор устанавливать так, чтобы расстояние от опорной поверхности высотной линейки до измеритель­ных кромок было равно hc — расстояние от вершины зуба до постоянной хорды, Mjy (см. рис. 2.21). Величину hc определяют по формуле hc—m (1 —0,393 sin 2а) при а = 20°; hc=0,7476m, где т — модуль, мм.

Длину постоянной хорды определяют по формуле Sc=0,5nm cos а при а=20°; Sc= 1,387m.

Штангензубомер кромочного типа конструкции за­вода «Красный инструментальщик» (рис. 2.23) пред­ставляет собой комбинацию двух штангенциркулей. Инструмент состоит из двух взаимно перпендикулярных штанг 1 и 4, из которых вертикальная штанга 1 окан­чивается неподвижной измерительной губкой 9. По вертикальной штанге 1 перемещается рамка 3 с укреп­ленной на ней линейкой 8 для определения высоты зуба. По горизонтальной штанге 4 перемещается рамка 6, составляющая одно целое с подвижной измерительной губкой 7. Перемещают рамки штангензубомера микро­метрическими винтами 2 и 5.

Порядок измерения положения исходного контура кромочным штангензубомером^ следующий: 1) опреде­

ляют по формулам величины hc и 5С; 2) по шкале вер­тикальной штанги устанавливают размер, равный Нс, и стопорят винтом рамку 3; 3) устанавливают зубо — мер на измеряемый зуб так, чтобы высотная линейка 8 опиралась на окружность выступов; перемещают губ­ку 7 до прикосновения с профилем зуба и определяют толщину зуба Se; 4) определяют разность между рас­четной и действительной толщиной зуба и полученный результат сопоставляют с данными стандарта.

Измерение длины зуба по общей нормали («заме­няющая поверкой»). Это измерение производят сле­дующими приборами: предельными скобами, индикатор-

ными зубомерными скобами, специальным микрометром, штангенциркулем.

Длину зубьев по общей нормали (рис. 2.24) изме­ряют как расстояние между двумя разноименными про­филями крайних зубьев, входящих в раствор губок изме­рительного прибора. Длину общей нормали желательно измерять как можно ближе к точкам 1 и 2 делитель­ной окружности, где профиль зуба не подвергается зна­чительным искажениям. Длину общей нормали опре­деляют по следующей формуле (для ос = 20°):

W = т [ 1,476(2« -1) + 0,01387г],

где W — длина общей нормали, мм; п — число зубьев, находящихся в растворе губок измерительного прибора (данные приведены ниже); г — число измеряемых зубьев колеса.

Измерение толщины зубьев по общей нормали не связано с определенной базой, что является большим преимуществом этого метода.

Определение радиального биения. Под биением зуб­чатого венца понимается наибольшая разность рас­стояний от рабочей оси вращения колеса до средней линии элемента исходного контура (одиночного зуба или впадины), условно наложенного на профили зубьев колеса. Для контроля биения зубчатого венца

применяют станковые прибо­ры — биениемеры. Схемы бие — ниемеров показаны на рис. 2.25. Прибор обычно состоит из ста­нины. имеющей центры, между которыми устанавливают оправ­ку с контролируемым зубчатым колесом. Встречаются приборы с постоянной оправкой, на ко­торой с помощью сменных вту­лок центрируют проверяемое Рис. 2.25. Схема биениемеров колесо. Изменительная каретка

прибора снабжена штоком или кареткой, на которой закрепляют измерительный нако­нечник. Последний радиально отводится от колеса и возвращается под действием пружины. Наконечник при вводе во впадину между зубьями колеса касается двух профилей и занимает определенное радиальное положение, которое фиксируется чувствительной го­ловкой. Наибольшее показание чувствительной головки при расположении наконечника во всех впадинах колеса характеризует биение зубчатого венца.

По форме наконечников различают приборы с танген­циальным наконечником (рис. 2.25, а), выполняемым в виде конуса, зуба рейки или двух профилей, обра­зующих впадину рейки, или же с точечным наконечни­ком (рис. 2.25, б) обычно в виде шарика или ролика. Проверку тангенциальным наконечником можно про­водить также на микроскопах или проекторах при про­екционном методе измерения. В этом случае на экране проектора или окулярной головке наносят изображение двух линий, пересекающихся под углом а, и проверя­емое колесо совместно с измерительным столиком пере­мещают в направлении биссектрисы угла до сопри­косновения обоих профилей зуба с двумя линиями. Вели­чину перемещения колеса отсчитывают по микрометри­ческому винту.

При контроле одного и того же зубчатого колеса шариками разного диаметра они будут больше или меньше углубляться во впадину между зубьями. При этом будет изменяться угол между нормалями к про­филям зубьев, проходящих через точки контакта шарика с профилями и через центр шарика. Если этот угол будет равен 2а, то шарик будет касаться профилей в точках постоянной хорды впадин. Диаметр такого шарика dn. x=Sxi>cosa, saB — ширина впадины между зубьями
по делительной окружности колеса. Для некорриги — рованных колес, не имеющих утонения зубьев, диаметр

. пт Р.

шарика или ролика ар= — cosa = —.

При проверке радиального биения шариком такого диаметра находят лишь радиальные погрешности обра­ботки. Такой диаметр наконечника можно назвать наи­выгоднейшим диаметром, так как при его применении для контроля радиального биения исключается влия­ние неконтролируемых тангенциальных погрешностей обработки. Если диаметр наконечника отличается от наивыгоднейшего, то при контроле будут найдены как радиальные погрешности обработки, так и часть танген­циальных.

Промышленность выпускает два типа биениемеров. Ленинградский инструментальный завод выпускает бие — ниемер Б-2М для контроля колес внешнего зацепления с модулем от 0,3 до 2 мм и диаметром от 5 до 160 мм, внутреннего зацепления с модулем от 0,3 до 1 мм и диа­метром от 15 до 100 мм. Челябинский инструменталь­ный завод выпускает биениемер Б-ЮМ для цилиндри­ческих колес внешнего зацепления с модулем от 1 до 10 мм и диаметром от 20 до 400 мм и колес внутрен­него зацепления тех же модулей и диаметром от 60 до 250 мм.

Биениемеры снабжены сменными наконечниками, выполненными по форме зуба исходной рейки в виде конуса.