Способ контроля профиля зуба зубчатых колес и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН 01 В 520 РЕТЕНИЯ АТЕНТ лых пере отклонен т от теор ч а ю щ вышен ние междных нак е ату О = - с 1 10 - 5ф К 71 22 убч а(57)бьевкладикорр атнуюконтрь У а юср вых у полняю лых пе новочс уп истрац м изме вы- раей и ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1, Марков А.Л. Измерение зтых колес. Л., "Машиностроение"1968, с. 214, рис, 83.2. "Уег 1 сзйай цпй В 1 схеЪ", 1В 5, с. 247-248,(прототип). НТРОЛЯ ПРОФИЛЯ ЗУБА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО СПОСОБ КОАТЫХ КОЛЕСО СТВЛЕНИЯ,-1. Способ контроля профиля зузубчатых колес при помощи наых средств с прямоугольнойдинацией системой Х, У, заключающийся в том, что, накладное средство базируют по колесу с помощьюдвух шаровых установочных наконечников, помещаемых во впадины междузубьями, устанавливают координплоскость перпендикулярно оси олируемого зубчатого колеса, осустанавливают перпендикулярно прямой,проходящей через центры шаровых установочных наконечников, а ось Х проводят посередине между ними, определяют начальные точки указанных осейкоординат, вычисляют теоретическиекоординаты точек профиля зуба, устанавливают в эти точки измеритель ма,801145938 мещений и по нему определяю ия фактических точек профил тических значений о т л ни й с я тем, что, с целью ия точности, измеряют рассто у центрами шаровых установо нечников и определяют коорентра колеса по формуле УО - координата центра колеса в координатной системе станка;3 - измеренное расстояние между центрами шаровых уст нвочных наконечников;2 - полное число зубьев изменряемого колеса;К 2 - число зубьев между шаровыми установочными наконечниками;константа устройства, ха"рактеризующая координатуточки пересечения оси Ус прямой, соединяющей центры шаровых установочныхнаконечников. 2. Способ по и. 1, о т лщ и й с я тем, что измеренстояния между центрами шаротановочных наконечников выперемещением измерителя мамещений между шаровыми устами наконечниками до касаниями этих наконечников и регпути, пройденного указанньтелем малых перемещений.Тираж сударственно ам изобретений осква, Ж, 651 Подписное о комитета СССР и открытий Раушская наб., д, 41145938 3. Способ по п. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что при нечетном числе зубьев между шаровыми установочными наконечниками ось У устанавливают посередине между фактическими координатами точек правой и левойстороны профиля среднего зуба, измеренных при одинаковом значении координаты У.4. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что при четном . числе зубьев между шаровыми установочными наконечниками ось У устанавливают посередине между фактическими координатами точек правой и левой сторон .профиля средней впадииы, измеренных при одинаковом значении координаты У.5. Устройство для контроля профи. ля зуба зубчатых колес, содержащее основание с тангенциальными направляющими, двое продольных салазок с шаровыми установочными наконечниками, подвижные по указанным направляющим; размещенный между салазками и подвижный в тангенциальном направлении ползун с поперечными направляющими, поперечные салазки, подвижные по поперечным направляю 1Изобретение относится к машиностроению, а именно к методам и средствах измерения зубчатых колес.Известен способ контроля зубчатых колес, заключающийся в том, что по 5 диску с диаметром, равным диаметру основной окружности контролируемого, обкатывают линейку и воспроизводят этим теоретическую эвольвенту, который реализован в устройстве, содержащем стол, салазки, систему тяг, систему кареток и измерительный дат- чик 13.Недостатком этого способа является низкая точность контроля.15Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ контроля профиля зуба зубчатых колес при помощи накладных средств с прямоугольной координатной системой Х, У, заключающийся в том, что щим, управляемые .приводы координатных перемещений поперечных салазок и ползуна, средства измерения перемещений поперечных салазок и ползуна, а также датчик малых перемещений, установленный на поперечных салазках, о т л и ч а ю щ е е с .я тем, что тангенциальные направляющие выполнены в виде двух параллельных пазов на всю длину основания, а ползун установлен на тех же направляющих, что и продольные салазки.6. Устройство по п. 5, о т л ич а ю щ е е с я тем, что поперечные салазки снабжены двумя опозитно расположенныеми чувствительными упорами, а продольные салазки - двумя соосными жесткими упорами, размещенными в плоскости чувствительных упоров поперечных салазок.7. Устройство по пп. 5 и 6, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что средства измерения перемещений ползуна и поперечных салазок выполнены в виде линеек, закрепленных соответственно на основании и ползуне, и отсчетных головок, закрепленных соответственно на ползуне и поперечных салазках. 2накладное средство базируют по колесу с помощью двух шаровых установочных наконечников, помещаемых во впадины между зубьями, устанавливают координатную плоскость перпендикулярно оси контролируемого зубчатого колеса, ось У устанавливают перпендикулярно прямой, проходящей через центры шаровых установочных наконечников, а ось Х проводят посередине между ними, определяют начальные точки указанных осей координат, вычисляют теоретические координаты точек профиля зуба, устанавливают в эти точки измеритель малых перемещений и по нему определяют отклонения фактических точек профиля от теоретических значений.Указанный способ реализован устройством для контроля профиля зуба йубчатых колес, содержащим основание115938 где 1 О -с тангенциальными направляющими, двое продольных салазок с шаровыми установочными наконечниками, подвижных по упомянутым направляющим, размещенный между салазками и подвижный в тангенциальном направлении ползун с поперечными направляющими, управляемые приводы координатных перемещений поперечных салазок и ползуна, средства измерения перемещений поперечных салазок и ползуна, а также датчик малых перемещений, установленный на поперечных салазках 2 .Недостатком этого способа является низкая точность контроля зубчатых колес, в частности у которых профиль зуба не шльфован.Цель изобретения - повышение точности контроля.Цель достигается тем, что соглас О но способу контроля профиля зуба зубчатых колес при помощи накладных редств с прямоугольной координатной системой Х, У, заключающемуся в том, что накладное средство базируют по д колесу с помощью двух шаровых установочных наконечников, помещаемых во впадины между зубьями, устанавливают координатную плоскость перпендикулярно оси контролируемого зубча-. того колеса, ось У устанавливают перпендикулярно прямой, проходящей через центры шаровых установочных наконечников, а ось Х проходит посерединемежду ними, определяют начальные точ 35 ки указанных осей координат, вычисляют теоретические координаты точек профиля зуба, устанавливают в эти точки измеритель малых перемещений и по нему определяют отклонение фактических точек профиля от теоретических значений, измеряют расстояние между центрами шаровых установоч ных наконечников и определяют координату центра колеса по формуле 1 О= - С 6 180- - )С Ь 1 о К 2 2 г координата центра колесав координатной системе станка; 50измеренное расстояние междуцентрами шаровых установочных наконечниковполное число зубьев измеряемого колеса 55число зубьев между шаровыми установочными наконечниками,4С - константа устройства, характеризующая координату точкипересечения оси У с прямой,соединяющей центры шаровыхустановочных наконечников.Кроме того, измерение расстояниямежду центрами шаровых установочныхнаконечников выполняют перемещениемизмерителя малых перемещений междушаровыми установочными наконечниками до касания с упорами этих наконечников и регистрацией пути, пройденного указанным измерителем малыхперемещений.При нечетном числе зубьев междушаровыми установочными наконечниками ось У устанавливают посерединемежду фактическими координатамиточек правой и левой стороны профиля среднего зуба, измеренных приодинаковом значении координаты У,При четном числе зубьев междушаровыми установочными наконечниками ось У устанавливают посерединемежду фактическими координатамиточек правой и левой сторон профилясредней впадины, измеренных при одинаковом значении координаты У.В устройстве для контроля профиля зуба зубчатых колес, содержащемоснование с тангенциальными направляющими, двое продольных салазок сшаровыми установочными наконечниками, подвижные по указанным направляющим, размещенный между салазками и подвижный в тангенциальном направлении ползун с поперечными направляющими, поперечные салазки, подвижные по поперечным направляющим, управляемые приводы координатных перемещений поперечных салазок и ползуна,средства измерения перемещений поперечных салазок и ползуна, а такжедатчик малых перемещений, установлен-.ный на поперечных салазках, тангенциальные направляющие выполнены ввиде двух параллельных пазов на всюдлину основания, а ползун установленна тех же направляющих, что и продольные салазки,Кроме того, поперечные салазки снабжены двумя опозитно расположен:ными, чувствительными упорами, а нро- . ;дольные салазки - двумя соосньии ,жесткими упорами, размещенными в плоскости чувствительных упоров но- перечных салазок.Средства измерения перемещенийползуна и поперечных салазок выполнены в виде линеек, закрепленныхсоответственно на основании и ползуне, и отсчетных головок, закрепленных соответственно на ползуне и поперечных салазках.На фиг, 1 изображен перспективныйвид устройства для осуществленияспособа контроля профиля зуба зубчатых колес; на фиг, 2 - вид устройства со стороны контролируемого зубчатого колеса; на фиг. 3 - принципвзаимодействия устройства с контролируемым зубчатым колесом; на фиг. 4 - 15устройство при взаимодействии устройства с контролируемым зубчатым колесом, вид сверху, на фиг. 5 - электрическая схема устройства; на фиг. 6 блок управления устройством, вид 20сверху; на фиг.- блок-схема блокауправления устройством; на фиг, 8 -клавиатура, вид в плане,Устройство включает в себя (фиг.1)измерительную плиту 1, на которойрасположено контролируемое зубчатоеколесо 2. Рядом с измерительной плитой 1 установлен стол 3, регулируемый по высоте, на котором размещенмеханический измерительный блок 4 30устройства,Механический измерительный блок 4содержит основание 5 с тремя лапками 6, которые при помощи установочных винтов 7 могут устанавливатьсяпо высоте. На верхней поверхностиоснования 5 выполнена продольнаянаправляющая 8 в виде двух параллельных пазов на всю длину основания 5,по которой могут перемещаться пос-. 40редством винта 9 ползун 10. Ходовойвинт 9 установлен на опоре неподвижно в осевом направлении на левом1(фиг. 1) конце основания 5 и можетприводиться во вращение посредствомсерводвигателя 11. Серводвигатель 11вместе с приданным ему тахогенератором 12 электрически соединен с регулятором 13 с сервоусилителем. Вдольнаправляющей 8 установлена линейка 14, по которой производят отсчетпри помощи помещенной на ползуне 10считывающей головки 15, и такимобразом, в любой момент известноположение полэуна 10 относительно 55выбираемой нулевой точки.Под прямым углом к продольной направляющей 8 проходит направляющая 16,которая образована на ползувс 10,Вдоль поперечной направляюп.,еи 16могут перемещаться посредством ходового винта 17 поперечные салазки 18.Ходовой винт 17 установлен неподвижно в осевом направлении на переднемконце ползуна 10 и может приводитьсяво вращение посредством серводвигателя 19,Серводвигатель 19 вместе с приданным ему тахогенератором 20 электрически соединен с регулятором 21 ссервоусилителем. Вдоль поперечнойнаправляющей 16 установлена линейка 22, с которой снимаются отсчетыпосредством считывающей головки 23.Лапки 6 основания 5 установленытак, что продольная и поперечнаянаправляющие 8 и 16 проходят подпрямым углом к оси А контролируемого зубчатого колеса 2, т.е. приводят плоскость прямоугольной координатной системы отсчета с осями Х-У;в плоскость, нормальную оси контролируемого зубчатого колеса 2.Посредством основания 5 устанавливается параллельно продольнойнаправляющей 8; пересекающей ось Аконтролируемого зубчатого колеса 2ось Х, а ось У проходит параллельно поперечной направляющей 16 ипересекает ось А под прямым углом.Поперечные салазки 18 несутщуп 24, который установлен в закреп.ленном на этих салазках корпусаизмерительного датчика 25, так чтоего шаровидный свободный конец подвижен возвратно-поступательно внаправлении оси Х, при этом изменяется направление измерительногоусилия при переходе щупа 24 черезсреднее положение, которое контролируется измерительным датчиком 25. Измерительный датчик 25 кинематически связан с двумя чувствительными упорами 26, которые выступают по обе стороны параллельн 9 продольной направляющей 8 из корпуса измерительного датчика 25.С обеих сторон ползуна 10 на продольной направляющей 8 установленыпродольные салазки 27, на которых закреплено по одному шаровому установочному наконечнику 28. Продольные салазки 27 не имеют собственного привода и могут перемещаться с усилием, преодолевающим силу трения, вызванную их собственным весом вдоль про-,дольной направляющей 8, т,е. в направлении оси Х.Оба шаровых установочных наконечника 28 выполнены сменными.щ6 а каждых из двух продольных салазках 27, кроме того, закрепленнопо одному жесткому упору 29, расположенному со стороны обращенной кползуну 10 и направленному параллельно продольной направляющей, т,е. внаправлении оси Х.,ОЦа чувствительных упора 26 при перемещении поперечных салазок 18 устанавливаются .соосно с жесткими упорами 29 продольныхсалазок 27. 5Такое положение поперечных салазок 18 принимается за нулевое положение,Правые продольные салазки 27(см. фиг. 1) имеют легко доступную2 Ои обозримую клавиатуру 30, котораянаглядно представлена на фиг. 8.На основании 5, со стороны конт. -ролируемого зубчатого колеса 2 (см.фиг. 2), установлен вспомогательныйшариковый наконечник 31, которыйперемещается по основанию 5 параллельно оси Х, и наряду с шаровымустановочным наконечником 28 предус.мотрен в качестве третьей опоры из- ЗОмерительного блока на тот случай,если необходимо контролировать профиль боковой поверхности зуба колеса,у которого ось А расположена горизонтально. 35В этом случае измерительный блок 4устанавливается не на стол 3, а наконтролируемое зубчатое колесо.При этом оба шаровых установочныхнаконечника 28 и вспомогательный шариковый наконечник 31 обращены внизи входят соответственно во впадинымежду зубьями контролируемого зубчатого колеса 2,При этом измерительный щуп 24 из-, 45мерительного датчика 25 также размещается на соединительной прямой междуобоими шаровьки установочными нако- .:.нечниками 28,Относительно этой прямой вспомогательный шариковый наконечник 31 смещается в направлении оси А контроли.руемого зубчатого колеса 2 так, чтообразует надежную опору на три точ-.ки измерительного блока 4 (фиг. 3).Геометрические предпосылки дляпроверки профиля боковой поверхностизуба представлены на фиг, 4, У контролируемого зубчатого колеса 2 (наряду с друюими параметрами) известно число зубьев 2. Контролер так размещает измерительный блок 4, что оба шаровых измерительных наконечника 28 входят в соответствующие впадины между зубьями контролируемого зубчатого колеса 2 и прилегают к соседним боковым поверхностям зуба.Поэтому, также известно число зубьев К 2 между обоими шаровыми измерительными наконечниками 28 (фиг.4 , .например, четыре зуба).Далее, известна также замеренная и направлении оси Х величина С, на которую центральная точка шаровидного щупа 24 отодвинута за соединительную линию средних точек обоих, шаровых установочных наконечников 28, когда поперечные салазки 18 примут нулевое положение, в котором жесткие упоры 29 продольных салазок 27 соосны с чувствительными упорами 26 измерительного датчика 25.Однако не известно расстояние между центром щупа 24 и средней точкой (или осью А) контролируемого зубчатого колеса 2, т.е. не известно расстояние Зо (см.фиг. 4). Не известно также расстояние КР средней точки каждого шарового установочного наконечника 28 до оси А контролируемого зубчатого колеса 2.При данном числе Е зубьев контролируемого зубчатого колеса 2 и выбранном числе К 2 расположенных между шаровыми установочными наконечниками 28 зубьев может быть рассчи тан угол д" по следующему уравнению:о 180КЕг Для определения КР можно исполь.зовать следующее уравнение:612кй - , (а 11 па"фгде 5 - расстояние между среднимиточками обоих шаровых установочных наконечников 28.Согласно фиг. 4 можно .определить (О из уравненииУО:Кйсоз 4 С. (,5)Подставляяи (2) в формулу (3), получим1145938 10, Величина УО может быть вычисленапосредством измерения расстоянияи известных чисел зубьев Е и К 2,а из этого получается положениеоси Х для измерительного устройства, 5Ось Х проходит через середину между средними точками обоих шаровыхустановочных наконечников 28. Такимобразом, для ориентирования измерительного блока 4 относительно контролируемого зубчатого колеса 2 достаточно замерить расстояние 5 и изнего рассчитать 5 /2 , а также УО.На фиг, 1 и фиг. 5 показаны электрические клеммы, которые имеют следующее назначение.С клеммы 32 подается к регулятору 13 с сервоусилителем заданная величина Х ф с клеммы 33 производитсяуправление щупдй 24 измерительного 20датчика 25 и поджии его по выборувлево или вправо с тем, чтобы он могощупывать правую или левую боковуюповерхность зуба,", с клеммы 34 подает.ся регулятору 21 с сервоусилителем25заданная величина У; с клеммы 35 производится снятие сигналов с измерительного датчика 25, которые черезпереключатель 36 (см. Фиг. 5) и клемму 32 подаются к регулятору 13 с сер воусилителем, чтобы щуп 24 путем измерительного датчика 25 копировалощупываемый им профиль боковой поверхности зуба, с клеммы 37 считывающая головка 23 сообщает фактическоеположение поперечных салазок 18, склеммы 38 считывающая головка 15 сообщает значение фактического положения ползуна 10.Альтернативно регулятор 13 с сер овоусилителем может получать сигналыноминального значения. от вычислителя(фиг, 7).Ко всем клеммам 32-35, 37 и 38,а также к клемме 39 выхода клавиатуры 30 подключены провода, которыеобъединены в общий кабель и соединяют измерительный блок 4 с управляющим блоком 40 (фиг. 6),К видимым снаружи конструктивным Бодеталям управляющего блока 40 относятся клеммы 41 для упомянутого кабеля, выключатель сети 42, регистратор 43 с бумагой 44, на которойнаносятся диаграммы 45 отклонений 55профиля для правой и левой поверхности зуба, затем - световой указатель 46, который указаывает начало измеренИя и клавиатура 47, Надписина кнопках клавиатуры 47 следующие:ЕИТЕК - кнопка записи, С 1, - кнопкагашения, И - кнопка нумерования дляобозначения контролируемого зуба,К - кнопка повтора, БТ - остановпривода измерительного датчика 25,0-9 - кнопки цифр, стрелки - позиционирование бумаги и диаграмм врегистраторе 43, точка - показательувеличения диаграммы 45 профиля,минус - ввод данных.Кроме того, управляющий блок 40содержит (см. Фиг. 7) электронныеблоки 48-54, подключенные соответственно к клеммам 32-35, 37 и 38, соединительным с измерительным блоком 4кабелем.Электронный блок 48 управляетдвижением ползуна 10 вдоль оси Х,Электронный блок 49 предназначендля управления измерительным датчиком 25 для ощупывания правой или левой поверхности зуба,Электронный блок 50, управляетдвижением поперечных салазок 18вдоль оси Х. Электронный блок 51предназначен для обработки сигналов,поступающих с измерительного датчика 25Электронный блок 52 редназначен для обработки сигналов, поступающих с отсчетной головки 23, и дополнительно включает в себя счетчик и компаратор, которые сравнивают поступающие сигналы с заранее установленнойвеличиной,Электронный блок 53 предназначендля обработки сигналов направляющихсчитывающей головки 15 и включаетв себя счетчик и компаратор.Электронный блок 54 предназначендля обработки и передачи набранныхкнопками обслуживающих сигналов.Электронные блоки 48-54 содержаткаждый по одному аналого-цифровомупреобразователю,Все электронные блоки, регистратор 43, световой указатель 46 и клавиатура 47 присоединены к блоку 55сопряжения, который со своей сторонысоединен через резервированный ка"нал 56 с вычислителем 57 и блоком 58памяти.На правых продольных салазках 27:11459щупа 34 измерительного датчика 25,1.Р, - поджим щупа 24 измерительногодатчика 25 вправо для ощупывания левой боковой поверхности зуба, Р -установка конечной точки контролируемой поверхности со стороны ножкизуба, К - установка конечной точкиконтролируемой поверхности со стороныголовки зуба, ВТОР - останов приводаползуна 10 и поперечных салазок 18, 10С 1.К - отменяющая кнопка для гашениякоманд на автоматическое слежениещупа 24 измерительного датчика 25и установленных конечных точек состороны ножки и головки зуба, стрелки - кнопки направления для ручногоперемещения ползуна 10 и поперечныхсалазок 18,Подготовка и ход проверки профилябоковой поверхности зуба осуществляется в следующей последовательности.Управляющий блок 40, получив коман.ду, перемещает поперечные салазки 18в заданную позицию 10, причем измерительный щуп 24 находится при этом 25вне впадины между зубьями,Как только позиция УО достигнута,поперечные салазки 18 останавливаются и остаются в позиции 10. Затемсдвигают ползун 10 вправо, пока пра- зОвый чувствительный упор 26 не упрется в жесткой упор 29 продольных салазок 27, Далее сдвигают ползун влево до жесткого упора 29 левых продольных салазок 27.35Величина пройденного пути запоминается, вычисляются параметры УОиБ/2. Затем отводят ползун 10 на половину размера пройденного пути. Щуп 24имеет относительно шаровых устано Овочных наконечников 28 одинаковыйинтервал.Затем устанавливают ползун 10на половину размера пройденного пути. Щуп 24 имеет относительно шаровых установочных наконечников 28одинаковый интервал,Затем устанавливают щуп в положение УЕ, которое образуется как .среднее арифметическое из размеров УР ,5 ои УК (см. фиг. 4).Если наперед выбранное число зу.бьев четное, то поперечные сапаз 12ки 18. перемещаются в направлении контролируемого зубчатого колеса 2, пока щуп 24 не будет иметь заданно-го расстояния УЕ до оси А контролируемого зубчатого колеса 2.Затем поперечные салазки 18 двигаются влево, пока щуп 24 не упрется в правую боковую поверхность зуба с наперед заданным поджимом.Пройденный путь замеряется обычным известным образом, середина впадины зуба определяется делением пополам замеренного нути.Если заранее выбранное число .зубьев нечетное, то поперечные салазки сдвигаются на расчетную величи ну в Х-направлении влево и после этого входит во впадину зуба и затем приходит в соприкосновение с .левой боковой поверхностью зуба с заданным усилием прижатия в позицию УЕЗатем в такой же последовательности, как и при четном числе зубьев, ползун 10 становится в нулевую позицию. Для этого щуп 24 отодвигается в позицию УО и в этом положении передвигается к правой впадине зуба, Затем перемещают щуп 24 в правую впадину зуба, пока щуп не придет в соприкосновение с правой боковой1поверхностью зуба в положение УЕ от оси А зубчатого колеса.При этом середина зуба вычисляется. Размер ХЕ вычисляется путемделения содержимого Х-счетчика пополам .Этим подготовка узлов заканчивается,Затем перемещают щуп 24 в положение УР. Из положения УР щуп 24 йеремещается порассчитанной теоретической эвольвенте и измерительный датчик 25 Фиксирует отклонение щупа 24,контактирующего с контролируемымпроФилем зуба, от теоретическойэвольвенты. Зто отклонение записывают на диаграммную бумагу 44 регист. -ратора 43.Использование изобретения позволит повысить точность контроля .про"Филя зуба зубчатых колес.