一种适用于粗糙度轮廓仪的齿轮夹具的制作方法

本发明涉及齿轮测量技术领域，具体为一种适用于粗糙度轮廓仪测量齿轮的齿轮夹具。

背景技术：

目前常用的齿轮测量手段有齿轮测量中心、三坐标测量机、便携式齿轮测量机以及基于光学测量技术的测量设备。现有的齿轮测量设备能实现对齿轮的齿廓偏差、齿距偏差、径向跳动等项目的测量，不能同时实现对齿轮齿面粗糙度的测量。为确保传动齿轮在额定功率下减小齿轮传动噪声、冲击、振动等不利因素的影响，保证齿轮传动有较高的工作平稳性,使齿轮传动的瞬时速比变化尽可能小，就必须对齿轮的齿面粗糙度制造质量加以严格控制，齿面粗糙度测量变得尤为重要。用粗糙度轮廓仪测量齿轮，不仅可以实现对齿面粗糙度的测量，也可以实现对齿轮齿廓偏差、螺旋线偏差、齿距偏差等项目的测量。

目前没有适用于粗糙度轮廓仪的专门夹具，现有的装夹方法都是通过夹紧装置将齿轮直接固定在粗糙度轮廓仪的大理石工作台上，每次固定只能实现对齿轮单一齿廓进行测量，且装夹困难。每次装夹条件不同，测量重复性比较低，测量结果无法同时评定齿轮的所有齿廓。

为解决上述问题，本发明公开了一种适用于粗糙度轮廓仪的齿轮夹具。使用粗糙度轮廓仪测量齿轮，实现在同一次装夹条件下可以完成齿轮齿廓偏差、齿距偏差以及齿面粗糙度的测量。齿轮夹具结构简单，装夹精度高、装换速度快，可以提高大大提高齿轮的测量速度。

技术实现要素：

本发明提出一种适用于粗糙度轮廓仪的齿轮测量夹具，结合不同型号的粗糙度轮廓仪，可以完成对不同规格齿轮的测量。

本发明采用如下的技术方案：一种适用于粗糙度轮廓仪的齿轮夹具，其特征在于，在粗糙度轮廓仪3的大理石平台上安装适用于粗糙度轮廓仪的齿轮夹具。所述适用于粗糙度轮廓仪的齿轮夹具包括齿轮夹具2和直线滑移平台1。

所述齿轮夹具2包括交流伺服电机4、电机减速器5、联轴器6、密珠轴系7、光栅壳8、齿轮胀套10、齿轮芯轴11、圆光栅12、圆光栅读数头19、轴承座13、轴承垫14、直角支架15和夹具底座16。所述夹具底座16底面为基准面，所述电机减速器5为行星减速器。所述轴承座13和直角支架15起支撑和固定齿轮夹具2的作用，所述夹具底座16为基准面。利用齿轮胀套10的涨紧力将待测齿轮9装在齿轮芯轴11上，齿轮芯轴11通过短锥安装在密珠轴系的保持架18上，联轴器6连接减速器输出轴17和密珠轴系7。直角支架15上的内孔支撑电机的输出轴一端，直角支架15底端通过螺栓固定在夹具底座16上。轴承座13与密珠轴系7配合，轴承座13通过轴承垫14安装在夹具底座16上。密珠轴系7输入端和电机减速器5的输出轴17通过联轴器6相连，齿轮芯轴11通过短锥固定在密珠轴系保持架18上。电机减速器输出轴17、密珠轴系7和齿轮芯轴11三轴同心。圆光栅12安装在密珠轴系保持架18外缘，采用两个圆光栅读数头19，两个圆光栅读数头19通过读数头支架对称固定在在轴承座13侧面，光栅壳8套住圆光栅12以及读数头19。圆光栅12用来检测待测齿轮9的转角位置，并将检测到得信号反馈到上位机软件，上位机软件能够控制交流伺服电机4驱动齿轮旋转相应的角度。圆光栅12与上位机控制的交流伺服电机4形成一个闭环的系统，这样就实现对齿轮绕y轴旋转角度的控制。

所述直线滑移平台1包括步进电机20、联轴器21、梯形丝杠滑块22、滚珠丝杠23、垂直支架24、光轴25、光栅尺读数头26和直线光栅27。所述垂直支架24侧面安装有直线光栅27。所述梯形丝杠滑块22上表面为基准面。联轴器21连接步进电机20与滚珠丝杠23，光轴25和滚珠丝杠23安装在垂直支架24的定位孔。梯形丝杠滑块22与滚珠丝杠23连接，梯形丝杠滑块22能够在直线滑移平台上移动。光栅尺读数头26通过螺栓连接在梯形丝杠滑块22侧面，直线光栅27连接在滑移平台底座侧面，光栅尺读数头26与直线光栅27平行安装。直线滑移平台1控制待测齿轮9在y轴方向移动，实现对同一轮齿单侧齿廓的不同齿廓线的进行测量。将待测齿轮9固定在齿轮夹具2，测量完一条齿廓曲线后，步进电机20驱动直线滑移平台1，待测齿轮将在y轴方向做直线运动，运动一定距离后，再用测头对当前齿廓线进行测量，即可得到齿轮移动位置后的齿廓线。连续等间距的移动齿轮进行测量，则实现对齿廓面的数据采集。将等间距的齿廓线数据进行整合，得到整个齿面的信息。

利用交流伺服电机4驱动待测齿轮9绕y轴旋转运动，利用圆光栅12测量位置信息，构成一个闭环转角控制系统。

轴与齿轮之间的安装采用齿轮胀套10连接，不同型号的齿轮搭配不同的齿轮胀套10。

电机输出端17与齿轮芯轴11的连接采用密珠轴系7，密珠轴系保持架18安装圆光栅12。

在轮廓仪的y轴方向增加一个直线滑移平台1，齿轮夹具2放在直线滑移平台梯形丝杠滑块22基准面上。通过步进电机20来移动滑移平台，控制待测齿轮9在y轴方向的移动。

夹具底座16下底面为光滑面，作为与直线滑移平台1安装的基准面。

本发明可以取得以下有益效果：

1、本发明可以搭配不同型号的粗糙度轮廓仪使用，在同一次装夹条件下可以完成齿轮齿廓偏差、螺旋线偏差、齿距偏差以及齿面粗糙度的测量。

2、本发明中齿轮的安装采用胀套与齿轮芯轴的结构，可以根据齿轮的几何参数更换齿轮芯轴，这样就增加了测试齿轮的参数范围。

3、本发明在y轴方向增加直线滑移平台，可以实现齿轮沿y轴方向精密运动，可以完成对齿轮所有齿面的测量。

4、本发明结构简单，装夹齿轮方便，可以大幅节约齿轮测量时间。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图。

图2为本发明齿轮夹具整体结构示意图。

图3为本发明圆光栅安装结构示意图。

图4为本发明的轴系结构示意图。

图5为本发明带直线光栅的直线滑移平台。

其中：1-直线滑移平台，2-齿轮夹具，3-粗糙度轮廓仪，4-电机，5-电机减速器，6-联轴器，7-密珠轴系，8-光栅壳，9-待测齿轮，10-齿轮胀套，11-齿轮芯轴，12-圆光栅，3-轴承座，14-轴承垫，15-直角支架，16-夹具底座，17-电机输出轴，18-密珠轴系保持架，19-圆光栅读数头，20-步进电机，21-联轴器，22-梯形丝杠滑块，23-滚珠丝杠，24-垂直支架，25-光轴，26-直线光栅，27-光栅尺读数头。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为本发明整体结构示意图。齿轮夹具2安装在直线滑移平台1的梯形丝杠滑块22上表面上，直线滑移平台1放置在粗糙度轮廓仪3的大理石工作台上。适用于粗糙度轮廓仪的齿轮夹具是一个可以实现沿y轴的直线运动和绕y轴旋转运动的齿轮夹具，通过计算机控制夹具的运动方向和数值。它的测量原理：计算机根据待测齿轮的参数控制夹具y轴和y轴旋转两个自由度的运动，调整夹具使测头相对待测齿轮产生所要求的测量运动，在测头沿待测齿轮齿面运动的过程中，粗糙度轮廓仪测头采集齿面的数据，并存储起来，这些数据记录了待测齿轮齿面的实际位置和形状，通过计算机，将实际位置和形状与理论值进行比较，从而得出实际误差值。粗糙度轮廓仪配备此夹具就可以对不同型号的齿轮进行测量、误差评价，并打印测量结果。

图2为本发明齿轮夹具结构示意图。齿轮夹具包括交流伺服电机4、电机减速器5、联轴器6、密珠轴系7、光栅壳8、待测齿轮9、齿轮胀套10、齿轮芯轴11、圆光栅12、轴承座13、轴承垫14、直角支架15、夹具底座16。利用齿轮胀套10的涨紧力将待测齿轮9装在齿轮芯轴11上，齿轮芯轴11通过短锥安装在密珠轴系的保持架18上，联轴器6连接减速器输出轴17和密珠轴系7。直角支架15上的内孔支撑电机的输出轴一端，直角支架15底端通过螺栓固定在夹具底座16上。轴承座13与密珠轴系7配合，轴承座13通过轴承垫14安装在夹具底座16。夹具底座16下底面为光滑面，作为与直线滑移平台1安装的基准面。

图3为本发明的轴系结构示意图。密珠轴系7输入端和电机减速器输出轴17通过联轴器6相连，齿轮芯轴11通过短锥固定在密珠轴系保持架18上。电机减速器输出轴17、密珠轴系7、齿轮芯轴11三轴同心。

图4为本发明圆光栅安装结构示意图。圆光栅12安装在密珠轴系保持架18外缘，采用两个圆光栅读数头19，两个圆光栅读数头19通过读数头支架对称固定在在轴承座13侧面，光栅壳8套住圆光栅12以及圆光栅读数头19。圆光栅12用来检测待测齿轮9的转角位置，并将检测到得信号反馈到上位机软件，上位机软件控制交流伺服电机4驱动齿轮旋转相应的角度。圆光栅12与上位机控制的交流伺服电机4形成一个闭环的系统，这样就可以实现对齿轮绕y轴旋转角度的控制。

图5为本发明带直线光栅的直线滑移平台。联轴器21连接步进电机20与滚珠丝杠23，光轴25和滚珠丝杠23安装在垂直支架的定位孔。梯形丝杠滑块22与滚珠丝杠23连接，梯形丝杠滑块22可以在直线滑移平台上移动。光栅尺读数头26通过螺栓连接在梯形丝杠滑块22侧面，直线光栅27连接在滑移平台底座侧面，光栅尺读数头26与直线光栅27平行安装。直线滑移平台1可以控制待测齿轮9在y轴方向移动，可以实现对同一轮齿单侧齿廓的不同齿廓线的进行测量。将待测齿轮9固定在齿轮夹具2，测量完一条齿廓曲线后，步进电机20驱动直线滑移平台1，待测齿轮将在y轴方向做直线运动，运动一定距离后，再用测头对当前齿廓线进行测量，即可得到齿轮移动位置后的齿廓线。连续等间距的移动齿轮进行测量，则可实现对齿廓面的数据采集。将等间距的齿廓线数据进行整合，可得到整个齿面的信息。

使用方法：使用粗糙度轮廓仪测量轮齿时，需要将安装待测齿轮9的齿轮夹具2固定在直线滑移平台1的梯形丝杠滑块22上表面，直线滑移平台1放置在粗糙度轮廓仪的大理石工作台上，调整直线滑移平台1使其与粗糙度轮廓仪3的y轴平行，以至于粗糙度轮廓仪的测头能够测量到齿轮的齿根到齿顶的齿廓线。使用螺栓产生拉力将胀套内套向里推将胀套外套向外拉，内套内径减小，外套内径增大，在待测齿轮9和齿轮芯轴11之间产生压力通过静摩擦力传递扭矩。待测齿轮9安装完成后，粗糙度轮廓仪测量完齿面一条齿廓线以后，使用步进电机20驱动滚珠丝杠23移动梯形丝杠滑块22，齿轮将在y轴方向做直线运动，运动一定距离后，再用测头对当前齿廓线进行测量，即可得到移动位置后的齿廓线。测完一个齿面后，通过电机驱动齿轮旋转360°/z的角度后，则可实现对相邻同侧齿面进行测量。通过旋转z-1次后，可将所有齿轮的同侧齿面完成测量。将得到的数据进行分析处理后，即可得到齿廓偏差、螺旋线偏差、齿距偏差以及齿面粗糙度等一系列的信息。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。