标准齿轮是指各项参数均符合标准值的齿轮,不同用途的标准齿轮依照不同的标准制造。标准齿轮往往用作测量齿轮用于生产齿轮的参考样件,或者用于矫正测量仪器。
简介
如果一个齿轮的m(
模数)、α(
压力角)、ha*(
齿顶高系数)、c* (顶隙系数)均为标准值,并且分度圆上s=e= p / 2,则该齿轮为标准齿轮。
标准齿轮的各种尺寸精度要求一般在 DIN3 级以上,齿距累计误差、齿形误差、齿圈跳动误差和周期误差等要求非常严格,国内的加工精度很难达到标准齿轮的要求。
标准齿轮的类型
标准控制用
标准控制用标准齿轮(MCG)仅用于标准齿轮(MG)的齿面着色印痕和侧隙的检验。此标准齿轮被命名为“金轮”或“头轮”。
非工作标准齿轮
这个标准齿轮被命名为“银轮”。标准齿轮(MG)是“非工作”标准齿轮,仅用于检验用标准齿轮(IG)的齿面着色印痕和侧隙的检验。
检查用标准齿轮
检查用标准齿轮(IG)是“工作”标准齿轮并被仅用于生产的零件的齿面着色印痕和侧隙的检验。
标准齿轮标识
所有的标准齿轮应该用振动
蚀刻法标记工装号、顺序号、零件号、优化发展阶段、同套顺序号、安装距相对于标准控制标准齿轮(MCG)的分配侧隙。所有的标准齿轮应该用以下的颜色表示色标:
标准控制齿轮—— 蓝色;标准齿轮—— 红色;检查用标准齿轮——黄色。
标准齿轮维护
(1)标准控制用标准齿轮一般由专门的人员保管,以保证各项参数的准确性。
(2)标准齿轮(MG)与检验用标准齿轮(IG)应用十次以后应使用标准控制用标准齿轮(MCG)检查校准,即使在减少生产量期间,标准齿轮(MG)最长间隔不超过5年。
(3)正常生产周期内检查用标准齿轮(IG)用标准齿轮(MG)重新检定的间隔不超过 6 个月,生产量减少期间可以由质量部门延长检定周期,但最长周期不能超过9个月。如果用标准齿轮检查印痕超出印痕极限,检查用标准齿轮(IG)作废。重新检查显示当误差超过±0.013 时,检验用标准齿轮(IG)的分配侧隙应重新标记。检查用标准齿轮(IG)的替换需要质量部门的批准。
所有的印痕和侧隙检验记录应是检查用标准齿轮(IG)批准文件的主要部分应由质量部门保存。如果产品停产或因生产量减少超出检查周期,检查用标准齿轮(IG)特殊的检定项目可以延缓,但需要在恢复生产前重新检定。
螺旋锥齿轮的检验方法在采纳传统方法或试验批生产或连续生产的情况下,检查用标准齿轮的定检周期可以确定为 12 个月,应为这些标准齿轮仅用于每种零件首批样件的着色印痕和侧隙的检查。标准齿轮在12个月的间隔内应用于校验齿轮测量机的零点。随着标准齿轮的建立、使用,将从根本上改变传统的螺旋锥齿轮的加工方式,节约加工成本,缩短加工周期,提高装配试车后齿轮的啮合质量。
检查及要求
侧隙检查
侧隙就是在分圆处一个齿轮的齿槽与相配啮合齿轮齿厚的差异量。侧隙的测量是将齿轮安装在啮合检查机上,啮合检查机在基本安装距下并且垂直轮位为零,在分圆半径的旋转平面处测量。通过小轮的轴线在水平轴线上定位小轮上标注齿的轴线,对于产品的小轮,定位将要检查的轮齿并且与在标记的齿之间与标准齿轮进行比较。将齿轮元件固定住,应用专用的装备检查在节圆半径上的圆周侧隙。标准齿轮的侧隙是通过与(标准控制用标准齿轮)标记齿相配获得的,而产品中的侧隙是与检查用标准齿轮(IG)上标记齿相配获得的。任何齿轮分配侧隙值就是零件测量的累积侧隙值减去相配的测量用控制标准齿轮的侧隙值。
印痕极限
基本印痕是根据标准控制用标准齿轮获得的。中心印痕,工作侧和非工作侧在所有的情况下应该用上面定义的轴系检查如下印痕测量结果:
纵向位置:齿高方向印痕边缘的位置应该位于
±0.8mm (标准齿轮和检验用标准齿轮)
±1.4mm (产品)
长度:印痕位置应该位于
±0.8mm (标准齿轮和检验用标准齿轮)
±1.4mm (产品)
齿高方向:印痕边缘到齿顶面的距离:
±0.4mm (标准齿轮和检验用标准齿轮)
±0.7mm (产品)
以上提到的极限应该是和标准齿轮(标准控制用标准齿轮)对比来检测,并且用于初始制造和后续的所有检测中。
为了满足上面提到的印痕的极限要求并减少单个印痕的测量次数,可制作一种能复制标准控制用标准齿轮(MCG)印痕极限的极限印痕拓带,这种极限印痕拓带可以用于基本标准齿轮设置时对其他齿轮进行目视检查。
一般要求
标准齿轮的制造过程应不包括表面处理(例如酸洗检查、
喷丸处理、
氧化处理、
镀银等),在小齿轮的大端齿上及盘齿轮大端两个相邻齿间标记字母“X”。侧隙用这些标记齿测量,着色印痕也是在这些标记的小轮齿及大轮相邻两个齿的齿槽上测量。标记相应标准齿轮的分配侧隙。在啮合检验机调整安装距时使用安装距样品,装在啮合检验机的小轮转接套上装配侧隙专用检具,以使在小轮节锥圆弧指示位置的旋转平面检查侧隙。标准齿轮应有足够的侧隙以供产品零件在最小侧隙值时的小端、大端和齿形的检查。标准齿轮允许印痕检查,同时把产品零件的可接受误差考虑在内。
标准建立过程
世界标准发展
20世纪年代,这一时期的标准只在当时的个别工业强国有所发展,国际主要齿轮精度标准有前苏联ROOT1643-46以及R00T1643~1956,德国企业工程师协会ADS提案与DIN396-3967、美国齿轮制造协会的AGMA 231.02-1941、英国的BS 436-1940。此时的标准对径向和切向综合偏差已经做了初步制定,并对综合与单项误差做了初级的原理性分析,对不同类型误差做出了分类,这一时期的各类标准大多只有4~7个等级,并且其测量原理还比较直观简易;70~90年代,这一时期是全球经济贸易快速发展,科学技术日益频繁交流的时期,各国之间标准不统一的现象阻碍着时代的进步,一项国际统一标准呼之欲出:在国际各国强烈要求下,先进工业国共同建立了齿轮技术委员会工作组,经过共同研究与协议,最终发布了国际标准——ISO1328-1975,这是第一部国际化的标准;但此时在工业上处于领先地位的德、美、日依旧采用着各自的标准,国际标准没有形成实际而完全的统一,之后齿轮技术委员会在德国、美国以及日本的参与下对ISO1328-1975进行了修订,最终颁布了ISO1328-1:1995、ISO1328-2:1997两个修订标准,并且同时发布了与之配套的技术报告:ISO/TR10064-1、ISO/TR10064-2、ISO/TR10064-3、ISO/TR10064-4,新标准吸取了德国DIN标准和美国AGMA标准,从而更加健全合理,被广泛用于世界各齿轮大国。
我国标准发展
我国年代以前没有自己的标准,使用的是苏联ROOT1643-46,之后由
第一机械工业部着手制订和颁布了JB179-60;70年代中期工业部做了进一步修订工作,颁布了等效采用ISO1328-1975标准的JB179-83和JB179-83;到1988年
国家技术监督局重新颁布了等效采用ISO1328-1975的国标GB10095-88;1997年我国相关部门正式开始了GB10095-88的进一步修订的任务,并且于2001年结束,新国标等效釆用ISO1328,由于翻译和理解不到位,新国标并没有得到广泛普及;直到2008年,经重新翻译和审定才得以发布新标准GB/T10095-2008。现行主要标准如下图2所示。
国内外发展
标准齿轮往往用作测量齿轮,或者用于矫正测量仪器。在整个机械制造业精度提高的趋势下,对普通齿轮的制造精度要求也随之提高,标准齿轮作为基准齿轮其精度也达到了国际上前所未有的高度,国际上生产超精密齿轮采用的大多为磨削,其中德国、美国以及瑞士在该领域走在了前列。
Gleason-Pfauter研发的SRS405数控大平面砂轮磨齿机最高磨齿精度个别可达到DIN1级标准。该公司生产的245TWG
数控齿轮磨齿机磨齿精度可达Q14级。德国Kapp生产的VUS55P数控磨齿机可用于磨削DIN2级精度的标准齿轮,其中单项误差螺旋线精度可达DIN1级标准。瑞士Reishauer公司生产的金刚滚轮其基体精度可达到DIN标准的1-2级,其生产的RZ300E与RZ301S磨齿机可达DIN2级磨齿加工精度。
国内齿轮制造水平较低,批量上没能达到国际领先水平,生产的齿轮最高精度可达到三级水平,比较有代表性的企业有北京齿轮厂、秦川机床厂以及长春第一汽车制造厂。长春光学精密机械研究所曾经一度是国内精密齿轮研究的翘楚,曾成功改造Y7431大平面磨齿机,改装后的磨齿机可以磨削出2级精度的标准齿轮。