CN114061401B - 一种直齿端面齿齿高的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直齿端面齿齿高的检测方法：测量检具端面齿的中心高h1；被加工工件精车端面齿齿顶后，测量齿顶外圆处轴向高度H3；计算被加工工件的端面齿的理论中心高h3；在被加工工件端面齿加工完成后，将检具与被加工工件啮合，测量检具的底面至工件的基准面之间的距离H2；计算得到被加工工件端面齿的实际中心高h3’；将齿的中心高的实际值h3’与理论中心高h3进行比较，在允许公差范围内则认为齿高符合要求，此时实际中心高h3’即为端面齿齿高。本发明的方法利用工件与检具啮合后的几何关系、工件的关联尺寸与端面齿的参数之间的关系，得到工件上端面齿的实际齿高，该方法便于操作、效率高且准确性高。

Description

一种直齿端面齿齿高的检测方法

技术领域

本发明属于离心压缩机机械加工领域，涉及一种用于离心压缩机核心零部件的端面齿实际加工齿高的计算方法，具体是一种直齿端面齿实际齿高的计算方法，该方法包括叶轮和齿轮轴的端面齿实际齿高的计算，是一种通过方便可测量的尺寸，利用各尺寸之间的几何关系经计算得到实际齿高，并利用计算结果对工件进行检测的方法。

背景技术

叶轮与齿轮轴是离心压缩机的核心零部件，其中叶轮一般为悬臂结构，叶轮与齿轮轴以端面齿方式联接，这种联结方式在悬臂结构的转子中应用，具有定位可靠、安装拆卸方便、重复定位精度高等特点。端面齿作为两者的联接部位，其制造精度直接影响转子的平稳性和可靠性，尤其是齿高会直接影响叶轮的轴向位置、联接的可靠性。

端面齿的实际齿高如果超出某一值，或导致叶轮与齿轮轴啮合时齿顶干涉，会影响整个转子的稳定性和平稳运转。而如果端面齿的实际齿高太小，会使叶轮与齿轮轴两者的啮合面积变小，依然会影响转子的平稳运转。

端面齿的齿高必须通过齿的中心高来判断，而端面齿的中心是工件上空间存在的多条齿的中心线的合集，无法在工件上直接测量，常规的测量方法是通过三坐标对齿面的测量拟合而来，操作不方便造成效率低，且不够准确，从而对检测结果造成低效率、不够准确的影响。

如何在端面齿的加工过程中在线快速计算齿高，判断余量，或者在加工完成后，高效率、准确的计算齿高，是本领域亟需解决的一个重要问题。

发明内容

针对上述现有技术中存在的端面齿的齿高检测方法效率低且不够准确的问题，本发明的目的在于，对于离心压缩机核心零部件叶轮和齿轮轴的直齿端面齿，提供一种直齿端面齿齿高的检测方法。

为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种直齿端面齿齿高的检测方法，包括如下步骤：

步骤1，测量检具端面齿的中心高h1；

步骤2，被加工工件精车端面齿齿顶后，测量齿顶外圆处轴向高度H3；

步骤3，计算被加工工件的端面齿的理论中心高h3，计算公式为：h3＝H3-(h-s)/2；

其中，h、s为被加工工件的端面齿的参数值；

步骤4，在被加工工件端面齿加工完成后，将检具与被加工工件啮合，测量检具的底面至工件的基准面之间的距离H2；

步骤5，计算得到被加工工件端面齿的实际中心高h3’，计算公式为：h3’＝H2-h1。

步骤6，将齿的中心高的实际值h3’与理论中心高h3进行比较，当h3’在允许公差范围内，则认为端面齿的齿高符合要求，此时实际中心高h3’即为端面齿齿高。

进一步的，所述步骤1中，所述检具为上表面设有端面齿的圆柱，所述端面齿与被加工工件的端面齿相同。

进一步的，所述步骤1中，所述检具端面齿的中心高h1是指齿的中心至底面的距离；

所述齿的中心是指：每个齿槽的1/2高处均有一条中心线，所有齿槽的中心线最终在轴线上相交于一点，且形成一个平面，该平面为齿的中心。

进一步的，所述检具端面齿的中心高h1的测量方法包括：

采用三坐标测量仪沿检具的周向至少均匀取4个齿并分别测量齿高度，将测量得到的所有齿的高度的平均值作为检具端面齿的中心高h1。

进一步的，所述步骤4中，所述端面齿加工是指先车齿顶，后磨齿。

进一步的，所述步骤4中，所述检具的底面至工件的基准面之间的距离H2是用高度尺直接测量得到。

相较于现有技术，本发明的技术效果如下：

1、端面齿的中心是工件上空间存在的多条齿的中心线的合集，无法在工件上直接测量，常规的方法必须通过三坐标测量仪才能得到。本发明的既可以用在端面齿的加工过程中，也可以用在精加工后，借助检具在线测量关键尺寸，工件无须卸下机床，即可通过几何关系直接算出实际齿高。

2、本发明的方法操作简单、有效、效率高，不受工件大小及重量约束，检验结果直观、可靠。

附图说明

图1为检具及齿的中心高h1示意图；其中，(a)为检具，(b)为齿的中心高；

图2为叶轮的齿顶至基准面的距离H3及公式1尺寸关系图；

图3为齿轮轴的齿顶至基准面的距离H3及公式1尺寸关系图；

图4为检具与叶轮啮合后测量H2及公式2尺寸关系图；

图5为检具与齿轮轴啮合后测量H2及公式2尺寸关系图；

图6为两端面齿啮合示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详述：

如图1～5所示，为实现工件(叶轮或齿轮轴)端面齿齿高的简单、快速计算，本发明通过检具与工件啮合后两者之间的几何关系计算得出。

本发明的直齿端面齿齿高的检测方法，具体包括如下步骤：

步骤1，测量检具端面齿的中心高h1，并将h1标记在检具上，目的是在使用的时候可以方便使用该值。

该步骤中，检具的作用是对工件端面齿是否合格做出判断的量具和工具，如图1(a)，检具的主要工作部分是端面齿、外圆和底面，检具端面齿部分的几何尺寸与被加工工件(叶轮或齿轮轴)端面齿相同。

检具端面齿的中心高h1是指齿的中心至底面的距离。每个齿槽的1/2高处均有一条中心线，所有齿槽的中心线最终在轴线上相交于一点，且形成一个平面，将这个平面叫做齿的中心，齿的中心距离底面的距离定义为中心高h1，如图1所示。

该步骤中，检具端面齿的中心高h1的测量方法为：采用三坐标测量仪沿检具的周向至少均匀取4个齿分别测量齿高度，取它们的平均值作为检具端面齿的中心高h1。

步骤2，被加工工件(叶轮或齿轮轴)精车端面齿齿顶后，测量齿顶外圆处轴向高度H3，记录H3。如图2、图3所示。

步骤3，计算被加工工件的端面齿的理论中心高，计算公式为：h3＝H3-(h-s)/2，记录h3。

其中，H3由步骤2得到；h、s为被加工工件的端面齿的参数值，在被加工工件设计图纸中已注明。

步骤4，在被加工工件端面齿加工完成后(端面齿加工是指先车齿顶，后磨齿)，将检具与被加工工件啮合(见图6)，用高度尺直接测量检具的底面至工件的基准面之间的距离H2，记录H2。

步骤5，计算得到被加工工件端面齿的实际中心高h3’。

计算公式为：h3’＝H2-h1。其中，H2由步骤4得到，h1由步骤1得到。

步骤6，将齿的中心高的实际值h3’与理论中心高h3进行比较，当实际齿高在被加工工件图纸或技术要求允许的公差范围内，则认为该端面齿的齿高符合要求。如果不在公差范围内，则认为不符合要求。此时可以后续继续加工至允许公差范围。

上述本发明的方法中，从图1可以看出，由于端面齿结构的特殊性，齿的中心是一个空间存在但无法直接测量的面，常规的方法只有通过三坐标检测、拟合出，但是用三坐标测量的方法存在局限性和缺点，比如工件太大太重、效率低等，另外还必须是工件精加工完才能测量，如果三坐标检测完发现尺寸超差需要返修，就非常麻烦。

而采用本发明的上述方法操作就很简单，工件不需要用三坐标检测，不受工件大小重量的限制，而且效率高。其原理就是当两端面齿啮合时，两者的齿的中心是重合的，如图6所示。

本发明的方法不但可以用于工件端面齿加工的终检，还可以在端面齿加工过程中有效控制加工深度，防止尺寸超差：将检具与工件啮合，利用步骤5公式进行测量得到实际值h3’，h3-h3’即为齿面的加工余量。

实施例：

本实施例中，某叶轮需要加工端面齿，图纸给出端面齿的参数：h＝5.0076mm，s＝0.6mm。需要对该叶轮进行齿高计算。

步骤1：根据设计图纸的端面齿参数，选择相同规格检具，该检具由三坐标检验h1值，三坐标沿圆周均匀取4个齿进行检验，检得4个h1，求得平均值为50.035mm，即h1＝50.035mm，且在检具上做标记，方便后序使用。

步骤2：该叶轮精车序完成后，检得齿顶至基准面的轴向距离H3＝25.39mm。

步骤3：计算叶轮端面齿的理论中心高。

计算公式：h3＝H3-(h-s)/2

得h3＝25.39-(5.0076-0.6)/2＝23.1862mm，取小数点后两位，即23.19mm。

步骤4：端面齿加工完后，质检人员进行检验。将检具与叶轮啮合，测量H2，测得H2＝73.25。

步骤5：计算叶轮端面齿的实际中心高h3’。

计算公式：h3’＝H2-h1

得h3’＝73.25-50.035＝23.215mm

在技术协议中要求，h3’的允差为±0.05，即23.19±0.05mm，23.215在允差范围内，端面齿齿高合格。

Claims (2)

1.一种直齿端面齿齿高的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，测量检具端面齿的中心高h1；

所述检具为上表面设有端面齿的圆柱，所述端面齿的尺寸与被加工工件的端面齿相同；

所述检具端面齿的中心高h1是指齿的中心至圆柱底面的距离；

所述检具端面齿的中心高h1的测量方法包括：采用三坐标测量仪沿检具的周向至少均匀取4个齿并分别测量齿高度，将测量得到的所有齿的高度的平均值作为检具端面齿的中心高h1；

所述齿的中心是指：每个齿槽的1/2高处均有一条中心线，所有齿槽的中心线最终在轴线上相交于一点，且形成一个平面，该平面为齿的中心；

步骤2，被加工工件精车端面齿齿顶后，测量齿顶外圆处轴向高度H3；

步骤3，计算被加工工件的端面齿的理论中心高h3，计算公式为：h3=H3-（h-s）/2；

其中，h、s为被加工工件的端面齿的参数值；

步骤4，在被加工工件端面齿加工完成后，将检具与被加工工件啮合，测量检具的底面至工件的基准面之间的距离H2；

所述检具的底面至工件的基准面之间的距离H2是用高度尺直接测量得到；

步骤5，计算得到被加工工件端面齿的实际中心高h3’，计算公式为：h3’=H2-h1；

步骤6，将端面齿的实际中心高h3’与理论中心高h3进行比较，当h3’在允许公差范围内，则认为端面齿的齿高符合要求，此时实际中心高h3’即为端面齿齿高。

2.如权利要求1所述的直齿端面齿齿高的检测方法，其特征在于，所述步骤4中，所述端面齿加工是指先车齿顶，后磨齿。