趙子炯

（中國重汽集團(tuán)大同齒輪有限公司質(zhì)量部， 山西 大同 037005）

引言

豪沃雙中間軸變速箱，由于在工作時(shí)兩個(gè)中間軸齒輪對(duì)主軸齒輪所加的徑向力大小相等，方向相反，且相互抵消，使主軸只承受扭矩，不承受彎矩，從而改善了主軸和軸承的受力情況，大大提高了變速箱的使用可靠性和耐久性。其動(dòng)力傳遞是經(jīng)輸入軸輸入，分流到兩根中間軸上，然后匯集到主軸，最后通過副箱的行星減速機(jī)構(gòu)輸出。其中每根中間軸理論上只承擔(dān)輸入扭矩的50%，在工作狀態(tài)下，兩根中間軸在傳遞過程中要始終保持一致，這就要求中間軸齒輪與主軸齒輪在裝配時(shí)要對(duì)齒，也就是要保證左右兩根中間軸總成在裝配時(shí)要求同檔位齒輪的齒或齒槽相對(duì)于各自基準(zhǔn)的偏離值之差保持一致或其絕對(duì)值控制在一定的范圍內(nèi)。若該偏離值太大在齒輪傳動(dòng)時(shí)會(huì)造成兩根中間軸承擔(dān)的扭矩分配不均衡。可能會(huì)出現(xiàn)一根中間軸傳遞30%的扭矩，另一根中間軸傳遞70%的扭矩，甚至兩根分配更不平衡，這必將影響變速箱整體性能，如掛擋困難、噪音大、傳動(dòng)不平穩(wěn)、同時(shí)還會(huì)造成各檔齒輪早期磨損、打齒，以及變速箱的早期損壞。中國重汽集團(tuán)大同齒輪有限公司目前檢驗(yàn)中間軸總成對(duì)齒的采用克林貝格P40，由于該設(shè)備同時(shí)承擔(dān)發(fā)動(dòng)機(jī)齒輪、變速箱齒輪及軸的檢驗(yàn)，檢驗(yàn)任務(wù)大，檢驗(yàn)頻次無法保證，檢驗(yàn)?zāi)芰?yán)重不足。為此，開發(fā)利用CMM測(cè)量機(jī)的自定心功能，滿足中間軸總成各檔齒輪的齒槽中心對(duì)基準(zhǔn)齒軸齒齒槽中心的對(duì)齒檢驗(yàn)。

1 測(cè)量原理

三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)對(duì)中間軸圓柱、平面基本測(cè)量要素的測(cè)量非常容易，在測(cè)量齒槽中心時(shí)利用三坐標(biāo)的連續(xù)測(cè)量控制，即測(cè)頭連續(xù)沿著程序規(guī)定的路徑位置進(jìn)行不脫離零件表面的掃描測(cè)量[1]。使測(cè)頭沿著基準(zhǔn)齒槽的任一齒面連續(xù)掃描至測(cè)頭觸發(fā)到齒槽另一齒面時(shí)的觸發(fā)采點(diǎn)，從而獲得基準(zhǔn)齒槽的中心位置，并將該點(diǎn)投影到基準(zhǔn)平面上，以基準(zhǔn)齒所在的齒輪基準(zhǔn)面的回轉(zhuǎn)中心作為坐標(biāo)原點(diǎn)，基準(zhǔn)齒所在的齒輪回轉(zhuǎn)中心和基準(zhǔn)齒連線作為+X軸，中間的軸的軸向方向作為+Z軸，建立工件坐標(biāo)系，通過Quindos6軟件自定心功能，精準(zhǔn)測(cè)出每個(gè)齒輪的齒槽中心，利用該點(diǎn)在坐標(biāo)系的偏離X軸的距離，即可評(píng)價(jià)出各輪齒中心的偏離程度，滿足對(duì)齒檢驗(yàn)的要求，如圖1所示。

圖1 自定心掃描路徑

2 建立坐標(biāo)系

利用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，先測(cè)量基準(zhǔn)平面即中間軸的軸肩平面，再測(cè)量中間軸軸頭兩端的圓柱，搜集兩圓柱建立一條直線，以該直線作為坐標(biāo)系的+Z軸，坐標(biāo)系原點(diǎn)為基準(zhǔn)齒所在基準(zhǔn)面上齒輪的回轉(zhuǎn)中心，即Z軸零位在基準(zhǔn)齒的軸肩處。滿足建立坐標(biāo)系的基本條件，一個(gè)原點(diǎn)和一個(gè)坐標(biāo)軸方向，粗建坐標(biāo)CSY（1）。然后將坐標(biāo)系CSY（1）的+Z軸下移20 mm至基準(zhǔn)齒中間處即構(gòu)建CSY（2），在此坐標(biāo)系下，利用Quindos6軟件的自定心功能測(cè)量出基準(zhǔn)齒的齒槽中心，將該中心點(diǎn)投影到坐標(biāo)系CSY（2）的XY平面上。用該中心和坐標(biāo)系CSY（2）的原點(diǎn)CSY（2）.＄ZP建立一條直線，作為建坐標(biāo)CSY（3）的+X軸，利用CSY（2）.$ZP作為原點(diǎn)，兩軸端圓柱搜集直線，作為+Z軸，建立的CSY（3）作為工件坐標(biāo)系。

3 測(cè)量

該中間軸的基準(zhǔn)齒和各輪齒所測(cè)位置中心不在齒輪的實(shí)體上，而是在兩個(gè)齒的齒槽中心位置，該位置的測(cè)量是通過Quindos6的自定心功能完成的，這種采點(diǎn)過程為：測(cè)針的球頭先接觸一個(gè)齒面，這時(shí)其不會(huì)立即采點(diǎn)，而是根據(jù)預(yù)設(shè)的路徑沿齒面方向連續(xù)向齒根部位自動(dòng)搜索，直到與齒槽的另一面同時(shí)接觸，才會(huì)自動(dòng)觸發(fā)采點(diǎn)，即沿“V”字型進(jìn)行掃描，查找出頂點(diǎn)。自定心測(cè)量結(jié)束，將輸出終點(diǎn)處，紅寶石球心坐標(biāo)值，則該點(diǎn)為該齒槽中心的位置。

根據(jù)不同檔位齒的位置不同，分別為自定心測(cè)量設(shè)置路徑，對(duì)每個(gè)檔位的被測(cè)要素進(jìn)行有效測(cè)量，最后根據(jù)被測(cè)要素偏離工件坐標(biāo)系X軸的距離，即該自定心輸出的Y軸判定其偏離基準(zhǔn)的程度。

4 測(cè)量結(jié)果比對(duì)

測(cè)量設(shè)備只是測(cè)量過程的一部分，過程的擁有者必須了解如何正確地使用這些設(shè)備，以及如何分析和解釋結(jié)果，有義務(wù)監(jiān)控和控制測(cè)量過程，從而確保獲得穩(wěn)定和正確的結(jié)果[2]。根據(jù)對(duì)10件總成的測(cè)量并與克林貝格進(jìn)行數(shù)據(jù)比對(duì)，按要求對(duì)兩個(gè)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行重復(fù)性和再線性分析，根據(jù)結(jié)果發(fā)現(xiàn)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)檢驗(yàn)結(jié)果可靠，人為誤差小，且測(cè)量精度高。

以二檔齒輪為例，兩種測(cè)量系統(tǒng)分析結(jié)果如表1所示。

表1 兩種測(cè)量系統(tǒng)分析結(jié)果

5 結(jié)論

1）利用自定心的掃描功能，不僅滿足直齒對(duì)齒的測(cè)量，同時(shí)還能滿足斜齒對(duì)齒的測(cè)量。

2）由于三坐標(biāo)機(jī)的測(cè)量量程大，可以滿足公司任何一種中間齒軸對(duì)齒的測(cè)量，這種優(yōu)勢(shì)克林貝格不具有。

3）由于這種測(cè)量方法能最大程度的減少人為誤差，也比克林貝格有優(yōu)勢(shì)。

4）其中最大的優(yōu)勢(shì)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)量結(jié)果能直接存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)，能實(shí)現(xiàn)檢驗(yàn)再現(xiàn)，便于追溯，而克林貝格只能在測(cè)量后一次性輸出紙質(zhì)結(jié)果，不能存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中。