CC BY
221
124
С.Н. Ковальчук
ИНФОРМАИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
УДК 621.9.08.
С.Н.Ковальчук
КОНТРОЛЬ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС НА КООРДИНАТНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ МАШИНЕ GLOBAL
Погрешности изготовления зубчатых колес горных машин приводят к повышению динамических нагрузок, вибрации, шуму в редукторах и преждевременному выходу механизмов из строя.
ГОСТ 1643-81 насчитывает более 20 параметров точности цилиндрических зубчатых передач, разделенных на четыре нормы точности: кинематической точности, плавности работы, контакта зубьев и бокового зазора. На стадии механической обработки основной проблемой, как правило, является получение профиля зуба, соответствующего заявленной степени точности.
Контроль зубчатых колес является трудоёмким процессом и требует использования дорогостоящей специальной оснастки. Немаловажен тот факт, что контрольная оснастка дает представление о геометрии детали лишь в каких-то локальных местах и получить оперативную информацию полностью невозможно. Все эти проблемы легко решаются с помощью координатно-измерительных машин (КИМ), которые стали появляться в метрологическом обеспечении предприятий с середины 90-х годов 20-го века.
Для оценки погрешности профиля зубчатых ко-
лес на ОАО «Анжеромаш» г. Анжеро-Судженск используют координатно-измерительную машину GLOBAL PERFORMANCE 12.22.10. (Hexagon Metrology, Италия), которая позволяет дать комплексную оценку качества колес по всем четырем нормам точности автоматически. Важнейшими качествами КИМ GLOBAL являются: чрезвычайно высокая производительность и надежность, повышенная точность и неограниченная универсальность применения.
Конструкция КИМ (рис.1) портальная. Портал движется по трем направляющим на воздушных подшипника (аэростатических опорах). Направляющие образуют декартову
систему координат X, Y и Z, по осям которой перемещается трехмерная щуповая измерительная головка с сенсорным управлением, работающая по принципу касания. Перемещения центра щупа головки измеряются цифровыми измерительными системами высокой разрешающей способности с точностью 0,17 мкм.
Общий принцип действия КИМ состоит в том, что объект измерения сканируется по точкам щупом. Для этого сначала устанавливают щуп и произ-
Рис.1. КИМ GLOBAL
Информационные технологии
125
водят его поверку. Затем определяют систему координат для измерений: черновую для определения положения детали, и чистовую для замеров. Для этого измерительный наконечник дважды обмеряет деталь точку за точкой. И наконец, производят замеры. Во время каждого контакта смещение на осях X, Y и Z считывается по шкале. Координаты точек, определенных измерительным наконечником передаются в компьютер для анализа.
Первоисточником является трехмерная электронная модель детали, выполненная с помощью CALS-технологий. Перед началом измерений оператор задает класс точности, которому измеряемая шестерня должна соответствовать. После проведения обмеров компьютер автоматически выдаёт на монитор или на печать соответствующую карту измерений, где указаны фактические (активные) и номинальные значения контролируемых параметров, а параметры точности, несоответствующие заданному классу выделяются рамкой.
В программном обеспечении КИМ GLOBAL для контроля зубчатых колес используют программу QUINDOS (США), позволяеющую определить:
- полную погрешность профиля зуба FA, складывающуюся из погрешности угла профиля зуба FHA и погрешности формы профиля зуба ffA; - погрешность направления зуба FB, которая складывается из погрешности наклона боковой поверхности зуба FHB и погрешности его формы боковой поверхности ffB;
- радиальное биение Fr;
- погрешность окружного шага Rp, разделенную на правый/левый склон;
- единичную погрешность шага fr,
разделенную на правый/левый склон;
- разность соседних шагов fu, разделенную на правый/левый склон;
- накопленную погрешность шага Fp, разделенную на правый/левый склон.
Для оценки погрешностей профиля зубчатых колес были проанализированы результаты карт измерений, полученных на КИМ GLOBAL. На рисунках 2 и 3 приводится карта контроля колеса РПК 45.00.08 от 18.02.14г.
На 2-ом листе карты измерений мы видим, что погрешность наклона боковой поверхности зуба
brawnftiharp*
QUINDOS
SEAR
(Result :
No. of teeth: 4S
Norm. Module: 8.0000
Ргезв. £ngle; 20.0000 Helix Angle 0.0000 Hand of Lead: straight Facewidth :i10.0000
Order No. Identity No.: Comment Title Part No. Inapect/Oate:
o.k n.о k.□
Admini3trator/iB-FEB-2 .
* □
w □
R □
Fpj (left flank) 100.0 1
Cumulative pitch deviations, left Fp /
Art Qua.
- •• 100.0 i
Tol.
Qua.
Fp 37.2 I В
97.0 I 8
fu
13.7
fpi (left flank) + F 100.0 i
Individual pitch deviations, left fp /
100.0 I
Rp fp
Act •6.9 9.3
Qua I 6
Tol. 0.0 25.0
Qua. I 3
Fpз (right flank)
+ 4- 100.0 *
- TEPXcetr=i
- I 100.0 1
Cumulative pitch deviations, right Fp i
Act
rf.n 1 mri:-
Qua . ^ е_гтт"
Tol. Qua.
Fp 45.6 I 6
97.0 I 8
fu
8.5
0.0
fpi (right flank)
+ + loo.o * Individual pitch deviations, right fp /
- 100.0 i
RP *P
Act 13.9 7.6
Qua 1 5
Tol. 0.0 25.0
Qua. I 0
Runout Fr 3
1- + 100.0 j
100.0 1
Runout Fr / meas. = PITCH
Act
-r-1 —^D-n-w
Tol
Qua
Fr 49.3 I 7
100.0
I
transverse span over 6 teeth nom ( 135.1760. 1Э5.0Э60)
max-mln 0.0214 max 135.13561 31. 36) rain 135.11421 44. 49) Aver. 135.1259
Puc.2. Карта измерений колеса РПК 45.00.08: лист 1
126
С.Н. Ковальчук
FHB больше допустимого значения (размер в рамке). Основной причиной наклонного профиля зуба является неправильная заточка фрезы.
Можно говорить так же о следующих причинах возникновения такой погрешности: биение фрезы на оправке, что может быть вызвано плохой фрезой или повреждённой оправкой; слабое закрепление или изношенная оправка в опоре станка; большой люфт шпинделя фрезы фрезерного станка; люфт стола фрезерного станка.
Так же мы видим, что при заявленной 8 степени точности колеса, все остальные фактические погрешности получены в основном по 5-7 сте-
пени. Это говорит о несогласованной работе технологов и конструкторов. Предприятие располагает парком высокоточного оборудования, на котором получают шестерни 6-7 степени точности, в то время как размеры редукторов предполагают 8 степень. Это значит завышенные боковые зазоры между зубьями колес и зазоры в стыках деталей. Увеличение зазоров свыше нормы отрицательно скажется на работоспособности передачи, так как будут возникать большие динамические нагрузки, которые приведут к преждевременному износу редуктора и выходу его из строя.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Братухин А.Г. Координатно-измерительные машины и комплексы // Наука и технологии в промышленности. 2011. №3. С. 36 - 48.
2. Горлов В.В., Сурина Н.В. Анализ влияния погрешностей профиля зуба на нагрузочную способность зубчатых колес // Горное оборудование и электромеханика. 2012. №10. С. 15-19.
Автор статьи
Ковальчук Светлана Николаевна ст. преп. каф. технологии машиностроения КузГТУ e-mail: [email protected]
