彭偉光

四川建安工業(yè)有限責(zé)任公司，中國·四川 雅安 625000

1 引言

準雙曲面錐齒輪銑齒刀具（以下簡稱銑齒刀具）質(zhì)量會影響齒輪齒面壓力角、螺旋角等參數(shù)，因此刀具質(zhì)量管控顯得尤為重要。銑齒刀具因刀具本身設(shè)計及加工較復(fù)雜，中國生產(chǎn)廠家在設(shè)備和檢測手段上十分欠缺，尤其在檢測手段上十分粗略，很難準確控制刀具的質(zhì)量。論文通過對銑齒刀具參數(shù)的分析，并結(jié)合三坐標的編程功能，研究出了如何自動檢測銑齒刀具，填補了中國無法實現(xiàn)銑齒刀具自動檢測的空白。

2 銑齒刀具的分析

粗銑刀具（格里森微杰克）的內(nèi)刀示意圖如圖1所示。

結(jié)合齒輪加工，上述參數(shù)中重要參數(shù)為B 刀齒基距、C壓力角、E 刀齒頂刃厚度，其中刀齒基距關(guān)系刀具刀尖直徑，影響齒輪螺旋角；壓力角影響齒輪的壓力角；刀齒頂刃厚度影響切齒排屑及齒根。中國刀具廠家對該三項的檢測，均采用正弦規(guī)原理進行對比檢測，在檢測的準確性上有待提高。

銑齒刀具的壓力角面采用的是阿基米德螺旋面，整體是曲面，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。結(jié)合阿基米德螺旋面的成形原理如圖2所示，母線APO 通過刀盤的軸線并與軸線夾成ao（壓力角），當(dāng)母線繞刀盤軸線旋轉(zhuǎn)同時，并沿軸線方向移動，母線的一部分AP 在此運動下即形成了阿基米德螺旋面。阿基米德螺旋面特點之一是在任一徑向截面內(nèi)刀片壓力角為一固定值。結(jié)合銑齒刀具裝刀情況，可得出如圖1的X’-X’中間截面即為徑向截面，通過該截面我們能夠確定參數(shù)B、C、E、I?？梢?，要得到準確的測量值，必須保證檢測點為中間截面，這點也是目前中國采用正弦規(guī)量具測量的難點之一，即不能有效保障測量點為中間截面[1]。

圖1 內(nèi)刀示意圖

圖2 阿基米德螺旋面的成形原理

3 三坐標實現(xiàn)建模分析

論文中使用的三坐標是WENZEL 橋式三坐標儀，型號LH87，精度±(0.003+L/300)mm。

利用該設(shè)備測量銑齒刀具（以精銑齒內(nèi)刀具為例）的方法，為了排除手工測量造成的誤差和提高勞動效率，采用了編程自動測量的方法：

第一，進入編程模式，首先建立夾具坐標系。

第三，測量內(nèi)刀面壓力角直線⑦，參考平面為零件坐標系1 號的“ZX”平面，在內(nèi)刀面刀高方向均勻分布四點；第一點，在零件坐標系1 號的絕對坐標系下，定位2 號測針：2 號測針“Y”軸坐標值為“0”，然后移動測針逼近內(nèi)刀面（距離為0.2mm 以下），然后“定位”（可以重復(fù)此步，達到更理想的要求），最后測量第一點；同樣方法“定位”測量第二點、第三點、第四點，完成內(nèi)刀面壓力角直線測量。

第四，利用2 號測針，測量刀頂平面⑧。

第五，利用4 號測針，利用測量內(nèi)刀面壓力角直線的方法完成非工作面壓力角直線⑨的測量。

第六，直線⑦與平面⑧相交構(gòu)造點⑩，直線⑨與平面⑧相交構(gòu)造點，零件坐標系1 號的坐標平面“YZ”平面與平面⑧相交構(gòu)造直線。

圖3 操作示意圖

第七，評定，在零件坐標系1 號下：評定點⑩的坐標值，“X”的值為基距B，“Z”的值為刀高M；“Z”軸與直線⑦的夾角為壓力角C，與直線⑨的夾角為非工作面壓力角I；點⑩與點的距離為刀頂寬度E；“Y”軸與直線的夾角為頂刃后角K。這樣基本完成了萬能量具無法完成的檢測任務(wù)[2]。

粗銑齒外刀具、粗銑齒內(nèi)刀具、精銑齒外刀具的檢測方法基本一樣。

誤差分析：誤差分為系統(tǒng)誤差和隨機誤差。在同一量的多次測量過程中，每個測量值的誤差以不可預(yù)知方式變化，但就總體而言卻服從一定統(tǒng)計規(guī)律的測量誤差稱為隨機誤差。通過實驗和計算，隨機誤差是很小的和可控的。

系統(tǒng)誤差包括測量裝置誤差、環(huán)境誤差、方法（或理論）誤差和人員誤差等。測量裝置誤差是固定的：±(0.003+L/300)mm，由于銑齒刀尺寸大都是50mm 以內(nèi)的，這個誤差最大為±0.0032mm；環(huán)境誤差可控，暫不討論；人員誤差，編程自動測量，可以忽略不計；方法（或理論）誤差大小是否可控是測量銑齒刀的方法可行與否的關(guān)鍵，我們重點討論該誤差[3]。

4 結(jié)語

方法（或理論）誤差：利用三坐標儀測量銑齒刀的誤差主要發(fā)生在采集兩條壓力角直線時。壓力角直線是過安裝刀盤中心軸線的平面與銑齒刀上的阿基米德螺旋面的相交線，正常情況下，即為銑齒刀平面①和③的對稱平面⑤與阿基米德螺旋面的相交線。實際工作中采集該線上的點時，不容易全都采集在交線上，這就造成測量誤差。通過對誤差的分析，利用三坐標儀測量準雙曲面錐齒輪銑齒刀具的方法是可行的。通過實踐，該方法也是可行的。