改装通用机床用于弧齿轮对滚检查技术

张金全 郑惠玲 齐 然 张振宇

（①河南南阳二机石油装备集团有限公司，河南南阳473006;②山东祥通橡塑集团有限公司，山东济宁272000）

锥齿轮传动常用于传递相交轴之间的运动和动力，其中，弧齿锥齿轮因其具有传动平稳、承载能力高、对制造及安装误差不太敏感等优点，在工业传动中得到广泛应用。弧齿锥齿轮机械加工要求有很强的配套性，通常情况下，在弧齿锥齿轮加工机床上加工完齿轮齿面几何尺寸之后，需要在专用的滚动检查设备上对齿面接触区大小、位置进行滚动检查。笔者在实际工作中，为满足不同场合使用的弧齿锥齿轮加工、满足从小到大弧齿锥齿轮齿面接触区的对滚检查，利用通用机床改装成滚动检查设备，在笔者公司生产的系列石油钻机上使用的不同大小的弧齿锥齿轮接触区的对滚检验得到圆满解决。

1 弧齿锥齿轮齿面接触区对滚检查的作用

1.1 概念

弧齿锥齿轮齿面接触区滚动检查就是将一对齿面上涂有显示剂（通常使用红丹粉）的配对齿轮经短时间啮合运转后，观察齿轮齿面接触斑点状况，对照弧齿锥齿轮相关标准判定齿轮的精度。在滚动检查设备上，通常小齿轮作为主动轮，带动大齿轮（作为从动轮）分别作正、反和低速、高速转动，为缩短运转时间，有时还在齿轮转动时施加阻力，以获得明显的齿面啮合斑痕。

1.2 作用

在滚动检验设备上测定齿轮轮齿接触区的位置是行之有效的检验方法。在试切齿轮过程中，通过修正（反调）技术来调整机床的加工参数，以便提高齿面加工精度［1］;在切齿过程中，滚动检验可以保持加工齿轮质量的一致性;弧齿轮的最后对滚检验则是为找出齿轮副在装配中的最佳运转位置，为安装提供依据。总的来说，对锥齿轮进行滚动检验可以综合反映出传动平稳性、噪声、齿面接触、齿面粗糙度、径向跳动和齿距等误差［2］。

2 用普通车床改装

车床改装的对滚检查设备实物照如图1所示，图2是车床改装示意图，这种方法改装的检查设备不同于常规的检查设备，弧齿轮可以逆向旋转，考虑到旋转轴的刚度和齿轮回转的直径大小，将大弧齿轮3装在普通车床的主轴上，把车床的刀架拆卸掉，制作一回转定位装置6安装在中拖板上，回转定位装置安装小弧齿轮4，使大弧齿轮作为主动轮带动小弧齿轮4旋转。回转定位装置安装小弧齿轮的轴心线需与床头箱主轴回转轴心线共面且垂直，轴心线共面且垂直的精度决定了齿轮副对滚检查的精度。考虑到小弧齿轮安装在中拖板的远端产生的重力，在中拖板上配上一个重物。齿轮副的啮合间隙可以通过移动车床的中拖板8以及中拖板上的回转装置2（垂直导轨方向）来调整。

如果是在规格小的车床床身上改装，对滚检查的齿轮就要小一些，如果是在规格较大的车床床身上改装，对滚检查的齿轮就可以大一些。图1所示是在回转直径为1 000 mm的进口罗马尼亚车床上改装的，改装前的车床床身和主轴的刚性较好，对滚检查的齿轮直径可以达到1 000 mm。

3 用普通镗床改装

镗床改装的对滚检查设备实物照如图3所示，图4是镗床改装示意图，在普通镗床上改装的对滚检查装置，传动方式和专业厂家生产的对滚检查设备是一样的，用小弧齿轮5作为主动轮带动大弧齿轮4转动。在镗床的工作台2上设计安装一套回转定位装置3，在回转定位装置上安装被检查的大弧齿轮，在镗床主轴上安装小弧齿轮，利用镗床主轴动力转动，就可以实现对滚检查。在回转定位装置上安装大弧齿轮前，需要将其回转中心找正，使其回转轴心线与镗床主轴回转轴心线垂直相交共面，找正的精度决定了齿轮副对滚检查的精度。齿轮副的啮合间隙可以通过移动镗床水平导轨上的回转定位装置（水平方向）以及垂直导轨上的主轴箱（垂直方向）来调整。

镗床改装的对滚检验方法可以检验的弧齿锥齿轮尺寸范围很广，因为回转定位装置在镗床水平导轨上可以移动的范围很大，镗床的主轴也可以在镗床垂直导轨上上下移动。用普通镗床改装的大型锥齿轮滚动检查机（专利号:ZL200820149932.2），安装、调整齿轮的啮合间隙都很容易实现。笔者公司一直使用这种对滚检查机，先后完成了大型石油钻机使用的大吨位（≥350 t提升能力）转盘弧齿锥齿轮的检验，并出口到匈牙利、俄罗斯等国市场。

4 结语

（1）国内外生产弧齿锥齿轮对滚检查设备的型号很多，如Y9550、YK2560B、格利森513号、奥利康公司生产的ST2－HV型和ST2－M型等，一般检查直径500 mm以下的弧齿锥齿轮较多，在汽车齿轮制造行业以批量生产为主。

（2）用普通车床和镗床改装弧齿锥齿轮对滚检查设备可以满足特殊需要，现在机床行业发展很快，很多普通机床闲置下来，通过改装用于弧齿轮加工中的对滚检查，解决生产中的急需，继续发挥其作用，不失为一种选择。只要能使轴线形成垂直相交且共面，类似的改装也可以在其他普通机床上实现。

（3）随着数字控制技术的普遍应用，弧齿锥齿轮滚动检验将逐步发展成具备多功能检验的数控检验设备来实现，检验时可以直接读出锥齿轮副的接触精度、安装距、齿侧间隙、工作平稳性及噪声等。改装的弧齿锥齿轮对滚检查设备也可以配备数控检测系统，实现数字化检测。

［1］陈书涵，严宏志，贺尚红.螺旋锥齿轮真实齿面偏差修正研究［J］.制造技术与机床，2011（3）:87－90.

［2］齿轮手册编委会编.齿轮手册［M］.2版.北京:机械工业出版社，2008.

［3］曾韬.螺旋锥齿轮设计与加工［M］.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社，1989.

［4］成大先.机械设计手册（第3卷）［M］.北京:化学工业出版社，2009.