книги из ГПНТБ / Якушев А.И. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения учебник

§ 52. Ч Е Р В Я Ч Н Ы Е П Е Р Е Д А Ч И

Для червячных передач с механически обработанными червяч­ ными колесами и цилиндрическими червяками ГОСТ 3G75—5G установлено 12 степеней точности, причем для 1, 2, 10, 11 и 12-й степеней допуски и отклонения не предусмотрены; 3, 4, 5 и 6-я степени предназначены для кинематических передач с регулируе­ мым взаимным расположением червяка и колеса по межосевому расстоянию и положению средней плоскости; 5, 6, 7, 8 и 9-я — для силовых передач с нерегулируемым взаимным расположением червяка и колеса.

Рис. 153. Основные контролируемые погрешности червячных передач:

Для каждой степени точности передач определены нормы точ­ ности (предельные отклонения элементов, определяющие,точность изготовления) червяка и червячного колеса. Для кинематических (регулируемых) передач, кроме того, установлены нормы точности, характеризующие величины кинематической и циклической по­ грешности и полноту контакта зубьев колеса и витков червяка. В силовых (нерегулируемых) передачах дополнительно норми­ руются отклонения элементов монтажа передачи, определяющие точность взаимного расположения червяка и червячного колеса и полноту контакта зубьев колеса и витков червяка.

Независимо от степени точности передач назначаются нормы бокового зазора и устанавливаются четыре вида сопряжений:

С, Д, X и Ш.

Показателями точности червяков являются комплексы (рис. 153): отклонения винтовой линии червяка в пределах оборота AtB и на его длине AtBz (для 3 и 4-й степеней) или предельные отклонения осевого шага (ABt, Ан£), предельные накопленные погрешности

352

осевого шага (АД2, Antz), погрешность профиля червяка А/ и ра­ диальное биение витков червяка ев (для 5—9-й степеней точности).

Показатели точности червячных колес:

Для регулируемых передач 3 и 4-й степени точности — кинема­ тическая погрешность Atpv обработки, циклическая погрешность Аср обработки, радиальное биение е зубчатого венца и погрешность Ар производящей поверхности инструмента или накопленная погрешность окружного шага колеса ДПсх, Аср и Ар;

для регулируемых передач 5, 6, 7, 8 и 9-й степеней точности — разность соседних окружных шагов колеса Дс, и Atan или Act и ра­ диальное биение зубчатого колеса или колебание измерительного межосевого расстояния на одном зубе AYa и за оборот колеса Д0а (только для 8—9-й степеней);

для нерегулируемых передач 5, 6, 7, 8 и 9-й степеней точности — АЛ и Atiiz, отклонение межосевого расстояния в обработке ДЛ0 и смещение средней плоскости колеса в обработке Ag0 или Act и е и А А 0 и Ag0 или Ауа и А0а и АА0 и Ag0 (только для 8 и 9-й степе­ ней).

Погрешности профиля и направления зубьев колес непосред­ ственно не проверяются ввиду сложности средств контроля.

Показатели точности кинематических (регулируемых) передач: кинематическая AF„z и циклическая AF погрешности передачи и пятно контакта. Показателями точности монтажа для силовых (нерегулируемых) передач являются пятно контакта и комплекс — отклонение межосевого расстояния АП, смещение средней пло­ скости колеса Ag и перекос осей Ау.

Нормы точности, кроме Е, ДИ0, Ag0, 6Ya и 60a, в зависимости от условий работы но правым и левым профилям допускается на­ значать из разных степеней точности.

Точность изготовления червячных передач задается степенью точности и видом сопряжения.

Примеры условного обозначения точности червячных передач: 7-я степень точности, вид сопряжения X —Ст. 7 —X ГОСТ 3675—56; регулируемая передача 5-й степени точности, вид сопряжения Д — Ст. 5 per. — Д ГОСТ 3675—56.

§ 53. ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ МЕЛКОМОДУЛЬНЫЕ ЭВОЛЬВЕНТНЫЕ ПЕРЕДАЧИ

Для цилиндрических передач с модулем до 1 мм, применяемых в приборах, ГОСТ 9178—59 установлено 12 степеней точности (с 1 по 12-ю), из которых 1, 2, 3, И и 12-я не имеют числовых ве­ личин допусков. Принципы построения системы допусков анало­ гичны в основном для передач с т > 1 мм.

Учитывая специфику мелкомодульных передач и технологии приборостроения (где, в частности, не применяют шевронные и ко­

созубые колеса с шириной более т„), для них не установлены

нормы на отклонения осевых шагов, на погрешность формы, рас­ положения и непрямолинейность контактной линии. Относитель­ ные величины допусков для некоторых показателей точности ко­ лес малого модуля отличаются от соответствующих допусков для т > 1 мм. Например, относительные допуски на радиальное бие­ ние зубчатого венца приняты меньшими, так как точность загото­ вок колес и точность установки их па станке в приборостроении выше, чем в общем машиностроении. Допуски на погрешность об­ ката приняты большими, так как станки малых моделей имеют от­ носительно большую кинематическую погрешность цепи деления по сравнению с крупными станками и т. д. В качестве комплекс­ ного показателя полноты контакта зубьев используется пятно контакта (разрешается и не применять его).

Обозначение точности мелкомодульных передач аналогично передачам с модулем т >■ 1 мм.

§54. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА КОНТРОЛЯ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС

Взависимости от поставленной цели контроль зубчатых колес делится на приемочный (окончательный), профилактический и технологический. При приемочном контроле устанавливают со­ ответствие точности колеса предъявляемым требованиям, завися­ щим от назначения передачи. В этом случае контроль должен быть комплексным и выполняется при совмещении измерительной базы детали с эксплуатационной (монтажной, т. е. конструктив­ ной). Если соответствующие средства для окончательного конт­ роля отсутствуют, то применяют дифференцированные методы.

Контрольные комплексы указаны на схеме 2.

В профилактический контроль входит определение геометри­ ческой и кинематической точности зуборезного станка, точности зуборезного инструмента (как нового, так и после каждой заточки), контроль приспособлений и заготовок.

Технологический контроль используют при наладке техноло­ гической операции или для выявления причин брака изготовляе­ мых колес. В этом случае применяют поэлементные методы конт­ роля, используя ту же базу, что и при установке изделия на станке. Контролируют те элементы, по отклонениям которых легче всего судить о нарушении хода технологической операции.

В последние годы при производстве зубчатых колес начали применять активный контроль, результаты которого используются для управления точностью процесса зубонарезания или его подна­ ладки.

Приборы для контроля зубчатых колес разделяются на ста­ ционарные с устройством для базирования проверяемых колес и накладные, которые устанавливаются на колесе'(например, при проверке крупногабаритных колес с модулем до 50 мм).

Контроль кинематической и циклической погрешностей. Основ­ ной метод проверки кинематической погрешности — комплексный

354

контроль зубчатого колеса в однопрофильном зацеплении с из­ мерительным колесом (червяком или рейкой). Он позволяет не­ прерывно измерять погрешности углов поворота проверяемого колеса по отношению к углу поворота измерительного колеса, кинематической погрешностью которого можно пренебречь. До­ стоинством однопрофильного метода контроля является то, что условия зацепления при проверке соответствуют условиям ра­ боты колес в механизме.

Выпускаются следующие приборы для однопрофильного ме­ тода контроля: БВ-608К, БВ-5033, Б13-936, УКМ-3 и УКМ-5,

ЕВ-5053.

Принципиально прибор для однопрофильной проверки должен состоять из устройства, создающего точное (образцовое) движе-

Рнс. 154. Прибор типа БВ-608К для комплексного однопрофильного кон­ троля

а — принципиальная схема; б — общий вид

ние (в соответствии с передаточным отношением проверяемого и измерительного зубчатых колес), и отсчетного или записывающего устройства, регистрирующего отклонения действительного пере­ мещения проверяемого зубчатого колеса от теоретически точного движения.

Прибор БВ-608К для однопрофильной проверки колес (рис. 154, а) имеет шпиндель 1, на котором установлено промежу­ точное зубчатое колесо 2 увеличенной длины. На двух других концентрично расположенных шпинделях 3 и 5 укреплены изме­ рительное 6 и проверяемое 4 зубчатые колеса. Измерительное колесо должно быть того же модуля, иметь тот же угол исходного контура и столько же зубьев, что и проверяемое колесо. Внутрен­ ний 3 и наружный 5 шпиндели могут свободно проворачиваться один относительно другого.

При вращении промежуточного зубчатого колеса (от электро­ двигателя) проверяемое и измерительные колеса, если у первого отсутствуют погрешности, вращаются синхронно. При наличии погрешностей возникает относительный поворот концентричных

шпинделей. Это рассогласование фиксируется электроиндуктиввым датчиком 7 и регистрируется самопишущим прибором 8

(рис. 154, б).

Достоинства прибора: сравнительно короткая кинематическая цеиь и отсутствие фрикционных передач, а следовательно, и по­ грешностей от возможного проскальзывания. Недостатки: прибор пригоден только для контроля зубчатых колес при массовом и круп­ носерийном производствах, так как требуется измерительное колесо с теми же параметрами, что и проверяемое; необходимо также промежуточное колесо с таким же модулем и углом исход­ ного контура, как у проверяемого.

Выпускаемый промышленностью универсальный легко пере­ страиваемый прибор БВ-936 предназначен для однопрофильного контроля зубчатых колес с диамет­

профильном зацеплении

на применении магнитоэлектрических дисков (рис. 155).

Контролируемое 1 и измерительное 2 зубчатые колеса устана­ вливаются между двумя парами центров. Левый шпиндель имеет привод от электродвигателя. На нем смонтирован двухдорожеч­ ный диск 8 для записи электромагнитных рисок, а в корпусе прибора размещена записывающая магнитная головка 7. Правый шпиндель имеет двухдорожечный диск 3 и записывающую магнит­ ную головку 4. Если на дисках 3 и 8 имеются риски, количество которых кратно числам зубьев колес 1 и 2, то, снимая сигналы с обоих дисков, можно при помощи фазометра 6 контролировать кинематическую погрешность колеса абсолютным методом. Эта­ лонная запись на дисках может быть получена методом последо­ вательной коррекции при переписи сигналов с одной дорожки на другую и последовательном включении магнитных головок. По­ грешность контролируемого колеса фиксируется при помощи само­

356

писца 5. Анализ полученных кривых дает возможность выявить причины погрешности.

В массовом и крупносерийном производствах зубчатые колеса проверяют часто комплексно в плотном двухпрофильном зацепле­ нии с измерительным зубчатым колесом на приборах, называемых межцентромерами. Распространение этого метода проверки колес объясняется сравнительной простотой конструкции межцентро­ меров и высокой производительностью контроля. Он позволяет выявить только радиальные погрешности обработки: радиальное биение зубчатого венца, погрешности основного шага (шага за­ цепления) и профиля зубьев колеса, а также смещение исходного контура.

Учитывая это, двухпрофильную проверку колес обычно до­ полняют в производстве профилактическим контролем точности зубообрабатывающих станков (погрешность обката) и инструмен­ тов или контролем колебания длины общей нормали. Таким обра­ зом определяется тангенциальная составляющая общей кинемати­ ческой погрешности.

Двухпрофильный контроль легко автоматизируется. Поэтому в автоматических линиях для изготовления зубчатых колес при­ меняют полуавтоматы и автоматы для двухпрофильного контроля, выпускаемые заводом «Калибр» (мод. БВ-8010А и БВ-8010В).

Четыре типа приборов для комплексного двухпрофилыюго контроля (ДЩМ-160, MI(М-320, МЦМ-400С, МЦМ-000С) выпускает Челябинский инструментальный завод (ЧИЗ).Онн универсальны — возможен контроль колес разных размеров, насадных и валко­ вых, и снабжены приспособлениями для проверки передач с па­ раллельными, пересекающимися и перекрещивающимися осями, т. е. цилиндрических передач внешнего и внутреннего зацепле­ ния, конических и червячных передач.

Приборы имеют электропривод и самописцы. Их принципиаль­ ная схема одинакова, хотя конструктивно они отличаются. При помощи этих приборов контролируют колебание измерительного

равку 1, жестко связанную с подвижной измерительной кареткой 2, насаживают измерительное колесо, а на оправку 5, жестко свя­ занную с неподвижным суппортом 6, — проверяемое колесо. Измерительная каретка 2 под действием пружины 4 прижимает измерительное колесо к проверяемому, создавая плотное заце­ пление. При совместном вращении колес колебания измеритель­ ного межосевого расстояния far отмечаются индикатором 3 или установленным вместо него индуктивным датчиком, связанным с самописцем БВ-662. Номинальное межосевое расстояние уста­ навливают при помощи концевых мер, располагаемых между оп­ равками 1 и 5, или при помощи специальных дисков, которые надевают на эти оправки. На подвижной каретке 2 монтируются

357

сменные узлы, предназначенные для контроля колес наружного или внутреннего зацепления, конических или червячных колес.

Контроль накопленной погрешности шага. Зубчатые колеса,

работающие в точных кинематических цепях, должны подвер­ гаться комплексному однопрофильному контролю для выявле-

Рпс. 156. Приборы МЦМ-400С для комплексной двухпрофильной про­ верки зубчатых колес:

а — цилиндрических; б — конических

ния их кинематической погрешности. Если невозможно выпол­ нить однопрофильную проверку, устанавливают накопленную погрешность к шагов Fvhr или по зубчатому колесу Fpr. Накоплен­ ная погрешность шага (углового) может быть определена по ре­ зультатам проверки равномерности шага по всему колесу. В этом

случае накопленную погрешность опре­ деляют путем соответствующей обра­ ботки результатов последовательного измерения шагов и построения диа­ граммы. Методика измерения этим мето­ дом (предложена проф. Б. А. Тайцем) изложена в работе [29]. При большом числе зубьев он недостаточно точен. Кроме того, большая трудоемкость об­ работки результатов последовательного измерения равномерности шагов значи­ тельно ограничивает область примене­ ния этого метода.

Непосредственно накопленная по­ грешность шага может быть определена при последовательном измерении угло­ вых шагов колеса при помощи универ­ сальных приборов для угловых измере­

ний — теодолитов, оптических делительных головок в сочета­ нии с микроскопом, делительным лимбом и т. п. Принципиальная схема углового шагомера показана па рис. 157.

Проверяемое колесо 1 устанавливают соосно с угловым лим­ бом 2 и фиксируют в этом положении фиксатором 3. Измеритель­ ный наконечник 5 рычага 4, на который опирается индикатор,

358

приводят в соприкосновение с профилем зуба колеса, и его ра­ диальное положение фиксируют упором в. Индикатор устанавли­ вают па пуль. Затем при помощи каретки 7 наконечник 5 отводят, и зубчатое колесо последовательно поворачивают от зуба к зубу

ложение колеса после каждого поворота определяет фиксатор 3. При помощи этого прибора измеряют отклонения углового тага от его теоретической величины. Сумма наибольшего положитель­ ного и отрицательного отклонений угловых шагов, полученных при измерении этого параметра по всей окружности колеса, со­ ставляет накопленную погрешность окружного шага в угловых величинах.

При контроле шеверов, долбяков, измерительных колес и т. п. накопленную погрешность шага проверяют шагомерами на угле

180° (приборами ЧИЗ мод. 17200 и 17750).

Контроль радиального биения зубчатого венца. Радиальное биение зубчатого венца проверяют с помощью приборов, назы­

ваемых биениемерами (рис. 158). Измерительный наконечник должен быть конусным, с углом, равным углу профиля исходного контура проверяемого колеса, в этом случае он будет касаться поверхностей двух соседних зубьев по постоянной хорде впадины.

Проверяемое зубчатое колесо 1 насаживают на оправку 2, после чего закрепляют их в вертикальных центрах. Конический наконечник 3 на измерительном стержне 4 перемещается под дей­ ствием пружины в направляющей втулке 5 и прикрепленной к нему планкой 6 воздействует на наконечник индикатора. Втулку 5 закрепляют на стойке 8, смонтированной на каретке 9, которую можно перемещать при наладке прибора при помощи винта 10, снабженного маховичком 11. Измерения производят путем после­ довательного ввода наконечника 3 во все впадины колеса.

Для ввода наконечника в каждую последующую впадину необходимо при помощи отводной кнопки 7 переместить стержень 4 вправо. После этого колесо 1 поворачивают на один зуб и осто­

359

рожно отпускают кнопку 7 так, чтобы наконечник 3 вошел в со­ прикосновение с боковылга поверхностями зуоьсв. Разность между наибольшим и наименьшим показаниями индикатора при пооче­ редном перемещении наконечника во все впадины колеса опреде­ ляет радиальное биение зубчатого венца.

Контроль длины общей нормали. Контроль длины общей нор­ мали не требует специальной измерительной базы, и поэтому он может производиться следующими средствами: зубомерными микрометрами (рис. 159, я); специальными приборами — инди­ каторными нормалемерами; для грубых степеней точности штангенциркулем и предельными скооами. Для точных изме­ рений применяют также зубомерные рычажные скооы с ооычным и цифровым отсчетом.

Рис. 159. Приборы для контроля длины общей нормали:

а — зубомерный микрометр; б — индикаторный иормалемер

Индикаторный иормалемер (рис. 159, 6) снабжен трубкой 1, по которой перемещается разрезная втулка 2, жестко соединен­ ная с переставной измерительной губкой 3. Подвижная измери­ тельная губка 4 перемещается на плоских пружинах 5 парал­ лельно оси трубки 1. Это перемещение передается индикатору 7 через угловой рычаг 6 с соотношением плеч 2 : 1 . При цене деле­ ния индикатора 0,01 мы цена деления нормалемера равна 0,005 мм. Настраивают иормалемер по блоку концевых мер.

Отклонение длины общей нормали определяют как разность действительной и теоретической величин. Колебание длины общей нормали находят как разность между наибольшей и наименьшей длинами общей нормали при последовательном измерении всех групп зубьев по окружности проверяемого колеса.

Контроль шага зацепления (основного). Основной шаг кон­ тролируют при помощи специального шагомера. Ои позволяет непосредственно определять действительные размеры шага за­ цепления цилиндрических прямозубых и косозубых колес внеш­ него зацепления или отклонения действительного размера шага от номинального.

360

Рассмотрим шагомер Ленинградского инструментального за­ вода (ЛИЗ) с тангенциальными наконечниками (рис. 160). Измерительный наконечник 2 подвешен па плоских пружинах 1, его перемещение фиксируется отсчетным устройством в с ценой деления 0,001 мм. Второй измерительный наконечник 3 можно устанавливать в нужном положении винтом 5. Опорный наконеч­ ник 4 поддерживает прибор при измерении и обеспечивает распо­ ложение линии измерения по нормали к профилям. Наконечники 2 и 3 со стороны измерительных поверхностен армированы твердым сплавом. Шагомер настраивают по блоку концевых мер, размер которых равен номинальному значению основного шага.

Рис. 160. Шагомер для измерения шага зацепления

Контроль профиля зубьев колес. Профиль зубьев в торцовом сечении контролируют приборами, называемыми эвольвентомерами. Они строятся па принципе воспроизведения образования эвольвенты как следа точки прямой, обкатываемой по окруж­ ности. По принципу обката эти приборы делятся на универсаль­ ные и с индивидуальными дисками.

Рассмотрим принцип действия индивидуально-дискового эвольвентомера типа БВ-1089 (рис. 161, а). Проверяемое зубчатое ко­ лесо 2 устанавливают на одной оправке со сменным диском 1, диаметр которого равен диаметру основной окружности колеса. Этот диск прижимается пружиной к доведенной линейке 3, за­ крепленной на каретке 6 прибора. При перемещении каретки хо­ довым винтом 5 движение (без скольжения) передается диску и вместе с ним проверяемому колесу. При этом каждая точка рабо­ чей плоскости линейки описывает относительно диска эвольвенту. Над линейкой в одной вертикальной плоскости с ее рабочей по­ верхностью расположен измерительный наконечник рычага 4, другое плечо которого соприкасается с наконечником индикатора 8. По шкале 9 определяют угол развертывания проверяемого колеса,

361