Н. Н. МАРКОВ
ЗУБОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ
ИНОСТРАННЫЙ ОПЫТ
ИЗДАТЕЛЬСТВО „МАШИНОСТРОЕНИЕ"
Москва • 1965
УДК 681.2:621.833
В книге рассмотрено свыше 109 иностранных образцов приборов для контроля зуборезных станков, фрез и зубчатых колес. По каждому виду приборов дается оценка конструкций, указывается их технический уровень, а также определяются основные направления развития каждой группы приборов.
Материал книги содержит описания лучших образцов зарубежных зубоизмерительных приборов. В книге приведены схемы приборов, даны их технические характеристики, а также рассмотрены особенности их конструктивного решения.
Книга предназначена для инженерно-технических работников, занятых проектированием зубоизмерительных приборов. Материалы книги могут быть использованы конструкторами при разработке измерительных приборов различного назначения, а также преподавателями и студентами высших и средних учебных заведений при курсовом и дипломном проектировании.
Рецензент д-р техн, наук Б. А. Тайц Редактор инж. Л. К. ТУЧКОВА
ВВЕДЕНИЕ
В современном машиностроении к точности зубчатых передач предъявляются все более высокие требования. В связи с этим совершенствуются методы и средства контроля зубчатых зацеплений. Совершенствование идет как по пути создания новых методов контроля и измерительных средств, так и по пути использования старых методов контроля для новых приборов.
Из иностранных фирм, производящих зубоизмерительные приборы на международный рынок, можно назвать следующие: Мааг (Швейцария), Клингельнберг, К. Мар, Шоппе и Фазер, Хофлер (ФРГ), Гоулдер, Давид Браун, Парксон (Англия), Мичиган Тул, Феллоу, Нейшинел Броч (США). В социалистических странах зубоизмерительные приборы на международный рынок производят: Советский Союз1, частично ГДР (К. Цейсс) и ЧССР.
Характерной особенностью некоторых иностранных фирм является то, что они комплексно решают вопрос повышения качества изготовления зубчатых колес, выпуская одновременна зуборезное оборудование, соответствующий режущий инструмент и зубоизмерительные приборы.
Многие фирмы при выпуске оборудования гарантируют получение высоких точностей только при условии использования инструмента и приборов той же фирмы. Помимо обычных стремлений рекламного характера в этих случаях может иметь место и обоснованность таких требований, поскольку, решая комплексно вопрос производства зубчатых колес, фирма обращает внимание на разработку и совершенствование именно тех приборов, результаты измерения которыми могут быть использованы для корректировки технологического процесса. Кроме того,
Описание приборов читатель может найти в следующих работах: по пРоизв°ДственномУ контролю в машиностроении», Машгиз, г., Калашников С. Н. и др. «Производство зубчатых колес», справочник под редакцией проф. докт. техн, наук Б. А. Тайца, Машгиз, 1963 г.; аиц Б. А. и Марков Н. Н. «Нормы точности и контроль зубчатых колес», иолиотечка зубореза, вып. 6, Машгиз, 1962 г., Марков Н. Н. «Выбор измерительных средств для контроля цилиндрических зубчатых колес», Стан-дартгиз i960 г.; «Приборостроение и средства автоматики», справочник, ом 1, «Взаимозаменяемость и технические измерения», Машгиз, 1963 г. и в некоторых других.
3
изготовляя все зубообрабатывающее оборудование, фирма при производстве зубчатых колес для собственных нужд пользуется своими приборами и, следовательно, вынуждена их постоянно совершенствовать. Иногда фирмы делают отдельно измерительные приборы, объединяют их с оборудованием и продают комплектно (фирма Мааг, Давид Браун). Приборы фирм, выпускающих одновременно зуборезные станки и другое зубообрабатывающее оборудование, находятся на высоком техническом уровне.
Следующей характерной особенностью зарубежного производства является выпуск фирмами измерительных средств, в основном для контроля колес средних размеров, т. е. диаметром до 400 мм, а в отдельных случаях до 500 мм. При этом в большинстве случаев станковые приборы охватывают диапазон измерения колес, начиная с модуля 0,5 и до 10 мм. Приборостроительные фирмы выпускают ограниченную номенклатуру приборов для контроля колес крупных размеров, что можно объяснить ограниченной потребностью в таких приборах. В связи с этим не случайно опубликование в печати описаний ряда приборов, разработчиками и изготовителями которых являются не приборостроительные фирмы, а научно-исследовательские организации.
Очень мало в зарубежной литературе приводится данных о выпуске измерительных средств для контроля зубчатых колес с модулем менее 0,5 мм.
Производство зубоизмерительных приборов ряда фирм отличается многообразием конструктивных форм, т. е. выпуском одной фирмой приборов одинакового назначения, но с различной степенью оснащения.
Техническая разработка измерительных средств, связанных € производством зубчатых колес, идет по трем основным направлениям.
1.	Разрабатываются измерительные средства для контроля зуборезного оборудования и инструмента с целью технологического обеспечения качества изготовляемых зубчатых колес.
2.	Совершенствуются известные методы контроля и измерительные средства с целью повышения их точности, надежности и удобства эксплуатации.
3.	Механизируются и автоматизируются контрольные операции.
В последние годы появилось много работ по теоретическому исследованию зубчатых зацеплений. В ряде стран имеются крупные лаборатории, которые постоянно работают над созданием новых измерительных средств, над совершенствованием имеющихся. Недавно в США при Национальном*Бюро стандартов, которое отвечает за единство измерений, создана Главная лаборатория по метрологии зубчатых, передач. В лаборатория ведутся исследования по отработке точных методов контроля 4
как мелкомодульных, так и крупномодульных крупногабаритных колес.
Ввиду невозможности рассмотреть все конструктивные формы приборов, изготовляемых различными иностранными фирмами, в книге приводятся только отдельные конструкции, которые характеризуют существующие направления работ в этой области или являются представителями этих направлений.
Приведенные в книге описания зубоизмерительных приборов составлены на основании анализа иностранных журналов, а также на основании опыта эксплуатации некоторых иностранных приборов.
I. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ КОНТРОЛЯ
ЗУБООБРАБАТЫВАЮЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ И ИНСТРУМЕНТА
D последние годы в отечественной и зарубежной практике все больше распространяется метод технологического обеспечения необходимого качества получаемой продукции.
В этом случае контролируются только те параметры, которые являются неустойчивыми для данного технологического процесса (износ режущего инструмента, погрешность базирования и некоторые другие).
При изготовлении зубчатых колес метод технологического обеспечения качества может применяться достаточно широко, поскольку в большинстве случаев уже известно, какие элементы технологического оборудования влияют на погрешность определенных эксплуатационных элементов зубчатых колес.
Этот метод наиболее распространен при фрезеровании зубьев и для производства очень многих зубчатых передач является пока единственно возможным. Широкое распространение метода технологического обеспечения качества объясняется его высокой производительностью и относительно большой точностью, особенно при обработке больших косозубых зубчатых колес.
1. ПРИБОРЫ ДЛЯ КОНТРОЛЯ СТАНКОВ
До настоящего времени на многих производствах зуборезные станки контролируют измерением погрешности отдельных элементов зубчатых колес, обработанных на станке. Недостаток такого контроля заключается в низкой его точности прежде всего из-за многоступенчатости определения погрешности. Метод проверки по пробному колесу используется при контроле зубошлифовальных станков.
До последних лет основным средством контроля станков являлся теодолит или другое угломерное устройство, позволявшее осуществлять дискретную проверку согласованности вращения. В некоторых случаях делались попытки приспособить киносъемку для измерений погрешности станков. Однако такое измерение очень трудоемко и не дает в полной мере достоверных результатов. Основным недостатком угломерных способов измерения является дискретность измерения с малым количеством контролируемых точек.
6
При разработке измерительных средств для контроля зубофрезерных станков одновременно решается вопрос контроля ряда других механизмов, обладающих непрерывным вращением. Цель контроля различных кинематических цепей заключается в определении погрешности передаточного отношения между входным и выходным валами. Таким образом измерительные средства для контроля зубофрезерных станков могут быть использованы для проверки многих видов зубчатых механизмов. В частности, эти измерительные средства применяются для комплексного однопрофильного контроля, что более подробно будет рассмотрено ниже.
Для контроля станков получает применение импульсный метод. Импульсный метод заключается в том, что на столе станка и на фрезерной оправке закрепляются измерительные элементы, которые выдают периодические импульсы в виде электромагнитных или фотоэлектрических сигналов. Его преимущество состоит в высокой точности и чувствительности. Импульсный метод контроля является универсальным. В настоящее время в качестве устройства получения импульсов используются не только магнитные масштабы, но различные решетки, в том числе и угловые лимбы, имеющие деление Г (Национальная инженерная лаборатория в Англии)*. Дальнейшее развитие импульсных методов измерения позволит использовать их для контроля других механизмов и кинематических пар, в том числе ходовых винтов.
Появившийся недавно сейсмический метод измерения является весьма оригинальным, но не лишен ряда недостатков. Этот метод не универсальный. В процессе контроля зубчатых механизмов сейсмическим методом недостаточно полно выясняется их характеристика, поскольку низкие частоты почти не выявляются. Аппаратура, применяемая при сейсмическом методе измерения, чувствительна к всевозможным внешним вибрациям, которые не имеют отношения непосредственно к контролируемому механизму. Благодаря высокой чувствительности сейсмический метод контроля применяется для проверки высокоточных зубофрезерных станков, когда необходимо выявить циклическую ошибку**. Измерительные средства, основанные на двух последних методах, при относительно простой методике измерения представляют собой сложные электронные механизмы.
В современном машиностроении механизмы становятся все сложнее и сложнее, но вместе с тем управление и пользование ими предельно упрощается.
До последнего времени при использовании приборов' для
Направление по созданию импульсных методов принято и в отечественной промышленности. Челябинский завод мерительных инструментов вы-магнитоэлектрический кинематомер.
Работы по созданию отечественных конструкций сейсмических датчи-ов ведутся в Московском институте электронного машиностроения под ру-водством докт. техн, наук, проф. Тайца Б. А.
7
контроля станков для того, чтобы судить о погрешности определенных элементов контролируемого механизма, требовалось выяснять путем гармонического анализа составляющие сложной погрешности. Это чрезвычайно трудоемкая и ответственная операция. Как у нас в стране, так и за границей ведутся работы по созданию гармонических анализаторов для автоматического разложения в ряд результатов измерения кинематических механизмов. Получая частотную характеристику погрешностей, можно сравнительно просто установить причины их появления. Можно предполагать, что с развитием импульсного и сейсмического методов измерения вполне оправданным будет создание гармонических анализаторов на определенные частоты. Такие анализаторы по результатам измерения позволят судить не только о суммарной погрешности механизма, но и о величине погрешности основных элементов контролируемой кинематической цепи. Так, например, при контроле кинематической точности зуборезных станков могут выявляться данные о погрешности делительного колеса, червяка, зубчатых колес привода червяка, а также других промежуточных передач.
Следовательно, преимущественным направлением работ по созданию средств контроля зуборезных станков является развитие импульсных методов измерения в сочетании с устройствами для гармонического анализа. Таким образом, работы последних лет в области создания измерительных средств для контроля зубофрезерных станков направлены прежде всего на создание приборов, которые в принципе также дискретны, но при большом количестве точек проверка кинематической точности может быть принята за непрерывную.
Наиболее совершенным прибором (фиг. 1), предназначенным для контроля кинематической точности зубофрезерных станков с вертикальной осью стола, является прибор IMO-S, выпускаемый предприятием ТОС в Челаковине (ЧССР). Этим прибором выявляют погрешности на всей цепи обката станка, а также на отдельных участках этой цепи, в которых конечным звеном является стол станка, а начальным — любой из промежуточных элементов цепи.
Погрешность контролируемой цепи определяют по разности фаз периодических колебаний.
Прибор состоит из двух частей: механической, устанавливаемой непосредственно на столе контролируемого станка, и электронной, устанавливаемой недалеко от станка. Прибор устроен следующим образом. На стол контролируемого станка устанавливается плита 12 (фиг. 2). На этой плите находится фланец 13, на котором расположен центрирующий конус И. Фланец на столе выставлен относительно оси вращения. Положение флан: ца на плите станка регулируется винтом 14, Погрешность положения фланца относительно оси вращения стола не должна превышать 0,02 мм в радиальном направлении и до 0,05 мм в осе-8
вом. На центрирующем конусе, который одновременно является и зажимным, устанавливается главный вал 7 прибора, который закрепляется центральным болтом 6. Благодаря такому соединению главный вал вращается вместе со столом станка. На главном валу установлена плита 1 на подшипнике скольжения. В осевом направлении плита поддерживается упорным подшипником. Эта плита охватывается на угле 180° лентой, концы которой закрепляются на неподвижных частях станка (стойке станка). Лента имеет большую длину, чтобы обеспечить контроль
Фиг. 1. Прибор IMO-S для контроля зубофрезерных станков.
крупных станков. Специальными натяжными устройствами пли-та удерживается на месте и остается неподвижной при вращении стола. На главном валу установлен на подшипниках качения барабан 5 диаметром 600 мм, на котором имеются две параллельные круговые дорожки с нанесенным специальным покрытием для записи синусоидальных магнитных колебаний. Этот барабан является одной из основных деталей прибора. На плите 1 располагается электродвигатель 10, который обеспечивает через гибкую связь вращение барабана 5 со скоростью около^ 10 оборотов в секунду. На главном валу 7 в верхней части неподвижно закреплен мостик 4, который вращается вместе с главным валом, а следовательно и со столом станка. На конце мостика располагается подвижная магнитофонная головка <? в отличие от другой, неподвижной магнитофонной головки 2Т закрепленной на плите 1. Каждая головка производит запись на соответствующей дорожке, расположенной на барабане 5,
При записи головка прижимается к своим дорожкам с помощью электромагнитов; при считывании между головкой и барабаном имеется зазор в пределах 0,05 мм. Для правильной Работы прибора барабан 5 также должен быть тщательно
9
A
Фиг. 2. Механический узел прибора 1M0-S.
установлен на станке. Радиальное биение барабана при егс? вращении не должно превышать 0,005 мм, при неподвижном-барабане и вращающемся столе 0,003 мм, а торцовое биение должно быть не более 0,005 мм.
Для осуществления процесса раздельной записи на обеих дорожках механическая часть прибора снабжена двумя управляемыми электромагнитными тормозами. Тормоз 9 располагается на плите 1 и удерживает барабан, когда вращается мостик и производится запись подвижной головкой 3 при вращении стола. Тормоз 8 находится на мостике. При включении тормоза мостик скрепляется вместе с барабаном, отчего последний начинает вращаться вместе со столом станка. При этом производится запись неподвижной магнитофонной головкой 2. Над неподвижной плитой 1 располагается микропереключатель 15, который замыкается через каждые четверть оборота вала с помощью кулачка, закрепленного на главном валу. Процесс измерения прибором автоматизирован. После пяти сигналов микропереключателя (1,25 оборота главного вала) прибор переходит на следующий этап работы.
К механической части прибора относится также и индуктивный датчик, который выдает сигналы от начального звена контролируемой кинематической цепи. Поскольку в большинстве слу* чаев прибор измеряет всю кинематическую цепь, то индуктивный датчик располагается соосно с фрезерной оправкой. Датчик передает сигналы при вращении фрезерной оправки. Для того чтобы получить группу сигналов от оправки, на нее вместо фрезы закрепляют цилиндрическое зубчатое колесо, к которому предъявляют невысокие требования в отношении точности. Датчик располагается в радиальном направлении к колесу с зазором по наружному диаметру колеса в пределах 0,3—0,5'ши
Процесс измерения складывается из нескольких этапов (фиг. 3). На первом этапе при вращении стола, когда работает станок, включен тормоз 7, барабан вращается и с помощью неподвижной головки 6 старые записи стираются с соответствующей дорожки. После 1,25 оборотов стола при том же вращении стола и барабана неподвижная головка производит запись от индуктивного датчика с фрезерной оправки. На третьем и четвертом этапах осуществляются аналогичные процессы,, только в этом случае включен тормоз 5 и барабан оказывается скрепленным с неподвижной плитой. При этом мостик с магнитофонной головкой 4 вращается и головка на своей дорожке записывает колебания с того же индуктивного датчика. Таким образом на обеих дорожках барабана с помощью контролируемой кинематической цепи записываются частоты колебаний, равные числу зубьев измерительного колеса. Следовательно, эти записи являются неравномерными в той мере, в какой вносит неравномерность контролируемая кинематическая цепь. Число записанных волн на барабане кратно числу зубьев на колесе
11
отправителя и передаточному отношению контролируемой цепи. При этом записи на обеих дорожках совершенно одинаковы в пределах стабильности работы контролируемого станка и прибора. После окончания этих записей включается вращение барабана от электродвигателя (до 10 об/сек). В этот момент включены тормоза и магнитофонные головки (на считывание), станок работает. Таким образом неподвижная головка считывает колебания с частотой n*z*i (п — число оборотов, z— число зубьев на колесе отправителя и i — передаточное отношение
Фиг. 3. Принципиальная схема прибора IMO-S:
1— колесо на оси червяка (или фрезы), 2— датчик, 3— червяк станка,. 4 — магнитофонная головка, о — тормоз, 6 — неподвижная головка, 7 — тормоз, 8 — мостик, 9 — червячное колесо.
контролируемой цепи), т. е. с частотой, равной числу зубьев измерительного колеса, и увеличенной передаточным отношением контролируемой цепи и числом оборотов двигателя барабана. Поскольку в процессе измерения мостик со считывающей подвижной головкой также вращается со скоростью вращения стола станка, то к частоте, снимаемой неподвижной головкой, добавляется частота колебаний, вызванных неравномерностью вращения контролируемой цепи.
Частоты, снятые обеими головками, поступают в фазовый дискриминатор, в котором вычитаются одна из другой. В результате такого вычитания все погрешности от неравномерности вращения барабана исключаются и остается частота, равная частоте, снимаемой с измерительного колеса отправителя. Она подается в фазомер, который определяет смещение фазы у равных частот, снимаемых одновременно с индуктивного датчика от колеса отправителя, и разностную частоту с двух дорожек. Однако последняя частота, поскольку она снимается при вращении стола, оказывается смещенной по фазе по сравнению с частотой, подаваемой непосредственно с индуктивного датчика. Величина смещения фазы зависит от погрешности ки-1 2
нематической цепи станка, которая проверяется. Фактически сравниваются два периодических колебания — одно, получаемое непосредственно с колеса отправителя, а другое той же частоты, но передаваемое через контролируемую кинематическую цепь. Разность фаз регистрируется записывающим устройством, перед которым имеется фильтр, снимающий частоты с 10 гц и выше, для того чтобы исключать влияние неравномерности вращения барабана на запись.
В электронной части прибора установлена электронно-лучевая трубка, с помощью которой можно контролировать и регулировать отдельные з.венья электронной схемы прибора, а также тарировать эту схему. На всех основных этапах работы прибора производится блокировка, препятствующая неправильному включению прибора. При включении прибора в электрическую сеть загорается контрольная лампочка, которая гаснет после того, как все электронные лампы прогрелись и прибор может работать.
В приборе имеется возможность дифференцировать выявляемые погрешности. Соответствующим переключением электронной схемы можно записывать либо полную кинематическую погрешность, включающую низкие и высокие частоты, либо отдельно только низкие или только высокие (циклические) ошибки. Прибор может быть использован с определенными ограничениями. В качестве колеса отправителя должно быть принято колесо с таким числом зубьев, чтобы на барабане укладывалось целое число волн, приблизительно 6000. Число волн равно произведению числа зубьев колеса на передаточное отношение контролируемой цепи, оно колеблется в пределах от 3000 до 10 000.
Барабан с магнитной записью может иметь три скорости вращения, равные 7,7 об!сек, 11 об!сек и 14 об/сек. Число оборотов выбирают, исходя из того, чтобы снимаемые частоты находились в пределах от 35 до 100 к'гц. В процессе измерения необходимо, чтобы число оборотов червяка в секунду было не более 1,5—2, так как в противном случае регистрируемые циклические погрешности искажаются.
Прибор предназначен для контроля кинематических цепей с передаточным отношением от 1 : 30 до 1 : 1000. Погрешность измерения находится в пределах 1".
Основное влияние на погрешность прибора оказывают погрешности вращения главного вала и его подшипников. Поскольку эти погрешности приводят к появлению дополнительной первой гармоники, то для исключения ее после одной проверки необходимо освободить мостик 4 (см. фиг. 2), повернуть его на 180° от первоначального положения и снова провести измерение. За действительную погрешность принимается средняя величина двух измерений. Этим методом суммарная погрешность измерения может быть снижена до величины, равной ±0,5".
13
Напряжение питания прибора 220 в, частота 50 гц, потребляемая мощность 300 вт, масса механической части прибора 147 кг, электронного устройства 85 кг. Габаритные размеры механической части прибора 700x700x395 мм, электронного устройства 500x700x500 мм.
Прибор IMO-S благодаря высокой точности и простоте обслуживания широко применяется во многих странах мира.
Английская фирма Сайкс купила лицензию на право выпуска таких приборов для распространения в Великобритании, США, Канаде и Австралии. Вместе с этим прибором фирма Сайкс купила в ЧССР лицензию и на два вида приборов для однопрофильного контроля, основанных на магнитоэлектрическом методе измерения. Все эти приборы получили название «Тимак» с соответствующим индексом, указывающим его принадлежность [1], [2].
Для малых моделей станков разработан прибор IMO-S2, диаметр диска которого равен 200 мм. Он отличается от IMO-S только механической частью. Прибор может работать в различных положениях при контроле передаточных отношений от 1 : 10 до 1 : 2000. Погрешность измерения 2 сек.
Сравнительно недавно появились измерительные средства для контроля равномерности движения, в которых чувствительными элементами являются сейсмические датчики. Эти датчики разработаны в Высшей технической школе г. Аахена (ФРГ), а выпуск их освоен фирмой Шоппе и Фазер [3], [4], [5], (6J.
Таблица 1
Характеристика сейсмических датчиков
Показатели датчиков
UM-1200	UM-400	UM-180	UM-80
Собственная частота в гц Величина затухания
Верхний предел измеряемых частот в гц
Минимально измеряемые величины в 10—6 рад
Максимально измеряемые величины в град.
Статическая погрешность при горизонтальной оси в 10—6 рад
Размеры в мм-.
длина диаметр ширина высота Масса в кг
0,1 0,56
100
0,1
±0,1 Только вертикально
1200
270
530 95
0,3
0,56]
200
0,2 ±0,3 ±50
400
230
260
27
1 0,56
400
0,5 ±0,3 ±10
180
235
12
3 0,56
1000
1 ±0,3 ±2
82
180
2
Примечание. Под статической собственной погрешностью прибора понимается изменение нулевого положения ротора при отсутствии наружного момента.
14
Принцип работы сейсмических датчиков основан на инерции тела. Если поместить на перемещающееся тело маятник, подвешенный на легко вращающейся оси, а потом этому телу сообщить вращательные или поступательные перемещения с относительно большой скоростью, то после некоторого периода разгона маятник будет перемещаться со скоростью, равной скорости тела. Однако, если движущееся тело будет перемещаться неравномерно, маятник будет дополнительно смещаться. Регистрация этих дополнительных смещений позволяет определить неравномерность перемещения движущегося тела. По такому принципу могут быть созданы измерительные средства, предназначенные для контроля равномерности круговых и линейных перемещений.
Технические характеристики разработанных датчиков и области их применения приведены в табл. 1 и 2.
Таблица 2
Области применения сейсмических датчиков
Области применения
UM-1200	UM-400	UM-180	UM-80
А.	Проверка станков
С вертикальным шпинделем: большие станки средние станки малые станки очень малые станки
С горизонтальным шпинделем: большие станки средние станки малые станки очень малые станки
Б. Комплексный однопрофильный контроль
С вертикальной осью: колеса средних размеров мелкие колеса очень мелкие колеса
С горизонтальной осью: большие , колеса колеса средних размеров мелкие колеса очень мелкие колеса
В.	Контроль передач больших средних малых
О
О
О
О
о
Примечание. 4— прибор годен;
О — частично годен; — — негоден.
15
На фиг. 4 показана принципиальная схема'датчика прибора UM-1200, предназначенного для контроля больших зуборезных станков с диаметром стола до 4 м. У датчика этого прибора внутри массивного корпуса 1 на точной и чувствительной оси 3
с очень небольшим трением подвешен маятник 2 из силумина .с бронзовыми грузами на концах. Смещения маятника, вызванные неравномерным вращением тела, на котором он установлен, улавливаются индуктивными датчиками 4, расположенными по краям маятника. Внутри катушек индуктивных датчиков перемещаются сердечники, связанные с маятником. Сигна-
Фиг. 4. Сейсмические датчики: а — принципиальная схема сейсмического датчика прибора UМ-1200,	—датчик U М-400, в—датчик UM-80.
лы с этих катушек после соответствующего усиления передаются электрическому записывающему устройству и выявленные погрешности регистрируются на бумажной ленте. Индуктивные катушки, расположенные по концам маятника, являются плечами мостовой схемы, питаемой несущей частотой 10 кгц и сбалансированной в среднем положении сердечников.
Запись погрешности производится в прямоугольных координатах. При равномерном перемещении бумаги по оси абсцисс откладывается время измерения, а по оси ординат регистрируемые погрешности. Записывающее устройство имеет масштаб увеличения до 10000. На контролируемом объекте в процессе измерения располагается только датчик, а вся остальная элект-16
ронная аппаратура находится вне объекта. Через кольцевые контакты подводится электрический ток необходимого напряжения, а также принимается сигнал от датчика. Успокоение колебаний маятника в датчике обеспечивается специальным демпфирующим устройством 5. Это устройство состоит из двух постоянных магнитов, расположенных на основании датчика, а между магнитами находятся прикрепленные к маятнику стальные пластины.
При перемещении пластин в магнитном поле наводятся вихревые токи и создаются противодействующие силы, которые демпфируют колебания маятника.
Маятник датчика располагается в массивном корпусе и при многих измерениях может быть установлен на детали без дополнительного крепления. Так как угол поворота маятника относительно невелик, то для его подвески используется крестообразный шарнир из плоских пружин. В такой подвеске отсутствует наружное трение. Кроме того, подвеска обеспечивает стабильность частоты собственных колебаний подвижной системы. Частота собственных колебаний подвижной системы для сейсмического датчика имеет особо важное значение, так как она определяет его разрешающую способность, т. е. является нижним пределом измерения и более низкие частоты датчиком не воспринимаются. В связи с этим масса маятника при небольших габаритных размерах должна обладать большим моментом инерции.
Исследованиями по снятию частотных характеристик у разных сейсмических датчиков было найдено, что датчики надежно работают в интервале частот от 0,2 до 100 гц. Таким образом, сейсмические датчики не улавливают самые низкие гармоники кинематической неточности станка, возникающие от погрешности делительной пары станка. При контроле зуборезных станков сейсмический датчик устанавливается непосредственно на столе станка. Его можно установить и на обрабатываемом колесе. В этом случае датчик будет регистрировать неравномерность движения непосредственно в процессе обработки. Помимо измерения равномерности перемещения вращающегося тела одним датчиком проведены измерения согласованности двух движений с использованием двух датчиков. Такое спаривание датчиков позволяет сравнивать равномерности вращения, например, стола зубофрезерного станка и фрезерной оправки. При использовании двух приборов для регистрации рассогласования вращений стола станка и оправки необходимо, чтобы оба прибора имели равную частоту собственных колебаний масс датчиков, а также одинаковую степень демпфирования. Такие приборы изготавливаются фирмой Шоппе и Фазер (ФРГ).
На фиг. 5 показаны результаты измерения согласованности движений стола и фрезы зубофрезерного станка. В этом случае один датчик прикреплялся к столу станка (нижняя кривая), а
17
другой к шпинделю червячной фрезы (верхняя кривая). Одновременно регистрировалось и рассогласование этих двух движений (средняя кривая). Сейсмические датчики, используемые для проверки согласованности вращательного и поступательного
* Относительное углобое динамическое смещение (отклонение
г	между2-мя дбим< енинми)
L. Л Л	4.	~	W
съ ГЧ ZI/U V К Hrv* 'V	'ла/
1сек
Фиг. 5. Результаты измерения погрешностей зубофрезерного станка сейсмическим прибором.
движений, применяют для измерения зубошлифовальных и других металлообрабатывающих станков. Динамическая ошибка датчика, т. е. ошибка, возникающая в процессе измерения, зависит от величины статической ошибки (фиг. 6).
Фиг. 6. Динамические ошибки сейсмического датчика.
График динамических ошибок поставляется вместе с датчиком. Из графика следует, что чем больше число оборотов контролируемого объекта, тем меньше погрешность измерительной системы, включающей сейсмический датчик. Таким образом, преимущества новой системы контроля равномерности вращений состоят в относительной простоте работы с прибором, высокой 18
точности измерения и возможности контроля непосредственно в процессе обработки изделия.
Для более полного использования сейсмических датчиков разрабатываются специальные анализаторы, которые будут производить автоматически гармонический анализ кинематических погрешностей, выявляемых в процессе измерения.
В процессе нарезания зубчатых колес на зубофрезерных станках необходимо, чтобы перемещение фрезерного суппорта происходило параллельно оси стола станка. Проверка правильности этого перемещения обычно осуществляется при помощи оправок, установленных на оси стола, и стрелочного отсчетного устройства, закрепленного на суппорте.
Фиг. 7. Устройство для проверки перемещения суппорта: а—установка на станке, б — схема измерительного устройства
При контроле больших зуборезных станков этот метод контроля не может быть использован. В исследовательской лаборатории Общества инженеров-механиков (Англия) разработано специальное устройство (фиг. 7), применяемое для проверки правильности перемещения суппорта относительно стола. На колонке суппорта закрепляется струна 1 (см. фиг. 7, а), которая под действием груза 2 занимает вертикальное положение. Груз задемпфирован; он опущен в сосуд 3 с маслом, установленный на столе 4. На суппорте закрепляется измерительный прибор. В этом приборе с помощью двух горизонтальных пластин 1 (фиг. 7, б) образована узкая щель, в которой проходит натянутая струна 5. Если движение суппорта отклонится от вертикального, то щель прибора сместится относительно струны, и освещенность фотоэлементов 2 изменится. Фотоэлементы освещены лампой 4, лучи которой проходят через линзу 3 и призму 6.
Фотоэлементы передают возникающий сигнал на записывающее устройство, которое регистрирует полученные отклонения.
19
Если контролируемый станок не установлен строго в вертикальном положении, т. е. струна и ось стола станка имеют постоянный наклон, то используется корректирующее устройство прибора. С этой целью каретка, на которой находятся пластины с прорезью, подвешена на плоских пружинах. К одному торцу каретки прикреплен кронштейн, контактирующий с синусной линейкой, которая при контроле перемещается в вертикальном направлении от дополнительного винта с мелкой резьбой, вращающегося от сельсина. Последний связан с другим сельсином, вращающимся от ходового винта суппорта контролируемого станка. Перед измерением с помощью точного уровня определяют общий наклон оси стола и в зависимости от него настраивают синусное устройство. В процессе измерения при вертикальном перемещении суппорта станка линейка также перемещается, но с меньшей скоростью. Смещение линейки на полную длину произойдет только тогда, когда суппорт пройдет весь путь. Поскольку при настройке линейка имеет некоторый уклон относительно общего наклона станка, она, нажимая на кронштейн, перемещает каретку в горизонтальной плоскости, а следовательно, смещает прорезь относительно струны, компенсируя погрешность от наклона станка.
Правильность перемещения суппорта проверяют в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Для этого все измерительное устройство поворачивают в корпусе относительно вертикальной оси. Точность измерения равна 2,5 мк на 1,5 м перемещения суппорта [7].
2. ПРИБОРЫ ДЛЯ КОНТРОЛЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА
Точность изготавливаемых зубчатых колес зависит также от качества режущего инструмента.
Основными распространенными инструментами для нарезания зубчатых колес, требующими тщательного контроля, являются долбяки и червячные фрезы. Контроль долбяков в принципе не отличается от контроля аналогичных зубчатых колес и осуществляется на тех же приборах. Отличие имеется только в том, что для контроля профиля зубья долбяка измеряют по режущей кромке на эвольвентомерах с использованием наконечника* с цилиндрической контактной поверхностью, причем ось поверхности параллельна оси долбяка. Это необходимо в связи с тем, что режущая кромка долбяка расположена не в одной плоскости. Обычно в ряде каталогов на эвольвентомеры сообщается, что такой наконечник имеется в комплекте.
Наиболее трудной и сложной является проверка червячных фрез.
Для контроля червячных фрез существует три вида измерительных приборов: универсальные машины, приборы для контроля элементов фрез после заточки и приборы для контроля профиля. Первый и третий виды прибора предназначаются, в 20
основном, для изготовителей червячных фрез, а второй вид — для потребителей, производящих переточку фрез.
К универсальным измерительным приборам или измерительным машинам относятся устройства, на которых можно непрерывно проверять правильность расположения режущих кромок на винтовой поверхности и по линии зацепления. Для этого кинематическая цепь машины должна воспроизводить теоретическую винтовую линию. В большинстве случаев к этим приборам пристраивается большое количество всевозможных устройств, которые обеспечивают проверку практически всех элементов червячной фрезы. Такие приборы обязательно должны иметь механический привод для создания равномерности перемещения и записывающее устройство для получения наглядных и объективных результатов измерения. Универсальные измерительные приборы сложные и дорогостоящие, и процесс измерения на них относительно продолжителен, но все это компенсируется высокой точностью измерения.
Сплошной контроль на универсальных приборах надо производить только для высокоточных червячных фрез.
Более простыми являются приборы для контроля червячных фрез после заточки. Иногда они позволяют контролировать все элементы червячной фрезы, что нельзя признать рациональным. Основная проверка винтовой линии осуществляется не непрерывно, а дискретно по отдельным точкам. Правильным было бы и после переточки фрезы непрерывно контролировать положение режущих кромок на винтовой поверхности, однако это очень сложно, поэтому чаще всего проверяют окружной шаг и радиальность передней грани. Дискретная проверка применяется в этих приборах прежде всего для червячных фрез невысокой точности, когда нецелесообразно использовать сложный и дорогостоящий прибор.
Характерной особенностью приборов для контроля профиля червячных фрез является также то, что их можно применять для контроля червяков.
В отношении конструкции измерительных средств для контроля червячных фрез нет единого выраженного направления. Однако, если в приборах для контроля профиля червячных фрез и приборах для контроля фрез после переточки наблюдается единство схем измерения, то это единство отсутствует в приборах для непрерывного контроля фрез. Считается, что положение режущих кромок инструмента на винтовой поверхности надо контролировать непрерывно. Но установившейся конструктивной схемы прибора для этой цели пока еще нет. Ниже приведено описание пяти конструктивных схем, значительно отличающихся одна от другой. Прибор фирмы Клингельнберг отличается своей относительной простотой, но для получения высокой точности его надо очень тщательно изготовлять, кроме того, неизвестно, как долго может быть сохранена его точность в
21
процессе эксплуатации. Наличие фрикционной, передачи безусловно не дает возможности использовать прибор в цеховых условиях.
Прибор Народного предприятия К. Цейсс очень сложен по своей конструкции. Обеспечить высокую точность измерения весьма сомнительно, так как в движении по направляющим станины находятся большие массы, которые надо перемещать с высокой точностью. Кроме того, ходовой винт прибора, играющий роль рейки, может служить источником ряда ошибок, так как изготовить его очень трудно.
Относительно простой метод измерения, используемый в приборе фирмы Хоммель-Верке, имеет ограниченную точность, так как для контроля необходима образцовая винтовая поверхность. Последовательное расположение образцового и контролируемого червяков в данном приборе несколько уменьшает ошибку по сравнению с приборами, где эти элементы располагаются параллельно. Прибор фирмы В. Фетте полностью не отвечает требованиям, которые предъявляются к приборам для контроля червячных фрез, так как не позволяет контролировать их на нескольких оборотах.
Весьма интересной является схема, измерения в приборе фирмы Гоулдер. Ее преимущество состоит в относительной простоте. Однако эта простота кажущаяся, поскольку требуется очень тщательно изготовлять шпиндель, чтобы обеспечить равные сопротивления как вращению, так и перемещению вдоль оси. Ниже указанные приборы рассмотрены более подробно.
Измерительная машина Народного предприятия К. Цейсс (ГДР) для контроля червячных фрез представляет собой сложный агрегат (имеет до 2000 деталей) и предназначается для выявления всех основных эксплуатационных и технологических параметров червячных фрез [8], [9]. По точности измерения машина предназначена для контроля фрез всех классов точности по DIN 3968 (т. е. АА; А, В, С, D). На машине производится непрерывная проверка винтовых линий основного червяка при контакте наконечника на различных участках по высоте зуба, комплексной ошибки фрезы по винтовой линии и т. д. На приборе можно осуществлять непрерывную проверку винтовой линии на пяти оборотах детали. В машине применен оригинальный метод воспроизведения винтовой поверхности, отличающийся от обычно применяемых. Контролируемая деталь 9 (фиг. 8) устанавливается в вертикальных центрах вспомогательного кронштейна 10. На одной оси с деталью укреплено червячное колесо 4, находящееся в зацеплении с ходовым винтом 5, расположенным в станине. При перемещении горизонтального суппорта S, на котором расположены основной 11 и вспомогательный 10 кронштейны, вращается контролируемая деталь 9. Одновременно, благодаря наклонной линейке 17, на-22
холящейся внутри станины, измерительный узел 13, расположенный в основном кронштейне, перемещается в вертикальном направлении. Таким образом, в процессе измерения контролируемая деталь перемещается параллельно себе и одновременно вращается, а измерительный узел помимо поступательного перемещения вместе с кронштейном имеет дополнительное перемещение вдоль оси (или под некоторым углом при определенных проверках).
Фиг. 8. Схема машины <Цейсс» для контроля фрез.
Благодаря принятой схеме измерения коробчатая станина прибора имеет вытянутую форму. На передней части станины расположена панель, на которой размещается основной пульт управления. По направляющим станины перемещается горизонтальный суппорт с двумя кронштейнами. В машине две пары направляющих — одни плоские для обеспечения прямолинейности движения, а другие роликовые для восприятия веса кронштейнов с измерительным устройством. Ходовой винт играет роль рейки и при измерении не вращается. При износе винта по одной стороне его можно поворачивать на небольшой угол и вводить в зацепление неизношенной частью. Для перемещения горизонтального суппорта в приборе предусмотрен другой, транспортный, ходовой винт. Скорость, перемещения горизонтального суппорта вместе с двумя кронштейнами имеет бесступенчатую регулировку. В приводе прибора предусмотрено импульсное управление, которое заключается в следующем: если измерительный наконечник прибора касается контролируемой детали, 23
то она вращается с относительно небольшой скоростью, если же наконечник не касается детали, то она вращается с большой скоростью до момента касания с наконечником. Это ускоренное вращение происходит и при обратном перемещении горизонтального суппорта в исходное положение. На горизонтальном суп-
порте расположены два кронштейна. Один кронштейн несет верхний и нижний центры для укрепления контролируемой фрезы. Этот кронштейн может перемещаться по своим направляющим при установке контролируемых деталей различного диаметра. Перемещается кронштейн по своим направляющим от маховика. Для удобства ’загрузки контролируемых деталей, особенно . тяжелых, в приборе предусмотрено загрузочное устройство в виде кронштейна, на который устанавливается деталь вне машины, что преду-
Фиг. 9. Измерительный узел машины «Цейсс».
преждает возможность случайного удара по машине. Оправка фрезы
соединяется со шпинделем прибора через специальный поводок 2 (фиг. 9). Шпиндель прибора, на котором установлен нижний центр, представляет собой сложный узел, обеспечивающий
проведение всех основных проверок. На шпинделе сверху под станиной расположена угловая шкала 1 с грубым отсчетом для ориентировочного поворота контролируемой фрезы при неко-
торых видах проверок.
Для точного поворота фрезы на угол между прорезными канавками внутри станины на шпинделе располагаются диск 6 с пазами (см. фиг. 8) и червячное колесо 4, находящееся в зацеплении с точным ходовым винтом. Диск с пазами используется также для проверок, когда необходимо сделать полный оборот контролируемой детали. Для этого рядом с диском расположен рычаг 5, один конец которого имеет сферическую поверхность, контактирующую с диском. Другой конец рычага контактирует с измерительным наконечником стрелочного отсчетного устройства 7. Введением шарика в прорезь диска устанавливается показание отсчетной головки. Шпиндель повернется на один
24
оборот тогда, когда отсчетное устройство покажет первоначальное отклонение. На передней поверхности кронштейна находится паз 3 (см. фиг. 9), предназначенный для установки специального кронштейна со стрелочной отсчетной головкой, чтобы можно было контролировать радиальное и торцовое биение по центрирующим буртикам.
В другом кронштейне И (см. фиг. 8). находящемся на горизонтальном суппорте, расположен измерительный узел 13 {4 на фиг. 9). В связи с особенностью схемы измерения измерительный узел должен иметь возможность устанавливаться в радиальном положении относительно оси контролируемой детали в зависимости от ее диаметра. В измерительном узле это достигается наличием каретки 14 на направляющих, расположенных перпендикулярно вертикальной оси. В горизонтальной плоскости каретка перемещается с помощью микрометрического винта 15, В большинстве случаев элементы червячных фрез измеряют в нормальном сечении, т. е. перпендикулярно направлению винтовой линии. В приборе это достигается с помощью специального устройства, представляющего собой дополнительное поворотное приспособление (круговой суппорт) на круговых направляющих 5 (см. фиг. 9). На этих направляющих с помощью маховичка измерительный узел поворачивается на определенный угол. Отсчет величины установленного угла производится по шкале и нониусу с величиной отсчета 5'. Для большинства проверок необходимо перемещать измерительный наконечник вдоль оси контролируемой детали. Достигается это с помощью вертикальных направляющих 12 (см. фиг. 8) кронштейна. В целом ряде проверок требуется обеспечить перемещение измерительного наконечника под углом к оси контролируемой детали, а именно — перпендикулярно к профилю зуба. В приборе это осуществляется согласованным перемещением измерительного наконечника вдоль оси и одновременно перпендикулярно оси. Согласованность движения обеспечивается с помощью съемного синусного механизма, устанавливаемого на кронштейне. Это синусное устройство имеет базовое расстояние, равное 100 мм, оно настраивается на угол зацепления по концевым мерам длины. При перемещении каретки по вертикальным направляющим наклонная линейка синусного механизма смещает измерительный наконечник с кареткой по направлению к оси фрезы.
В кронштейне с измерительным узлом находится стеклянная линейка 1 (см. фиг. 8), расположенная параллельно вертикальным направляющим 2. Ее показания при помощи спирального нониуса отсчитываются на проекционном устройстве 6 (см. фиг. 9). С помощью этой линейки определяется величина перемещения измерительного узла, что требуется при установке прибора на контролируемый шаг винтовой линии, а также при контроле осевого шага, толщины зуба и т. д.
25
Освещение шкалы в приборе включается только на 30 сек и выключается по окончании этого времени, для того чтобы не нагревать станину прибора.
Величина вертикального перемещения измерительного узла обеспечивается с помощью линейки 17 (см. фиг. 8), находящейся в станине прибора. Длина этой линейки равна 1 м. Эта линейка выполнена в форме сегмента. Круглая ее часть расположена в круговых направляющих, по которым линейка поворачивается при установке необходимого угла наклона плоской поверхности. На цилиндрической поверхности линейки находится червячное колесо, зацепляющееся с червяком 19, вращающимся от электродвигателя 18. С помощью этого привода, управляемого с пульта прибора, производится грубая установка угла наклона линейки. Точная установка осуществляется вручную от маховика 20, расположенного на передней стенке прибора. Для точной установки линейку скрепляют со своими направляющими и вместе с ними поворачивают на небольшой угол с помощью эксцентрика. С рабочей поверхностью линейки постоянно контактирует упор 16. При перемещении горизонтального суппорта упор контактирует с линейкой и перемещает измерительный узел по своим направляющим. Для удобства проведения измерений вертикальный суппорт вместе со стеклянной линейкой перемещается без отрыва упора от линейки; т. е. движение передается от упора к измерительному узлу через телескопический вал.
Непрерывные погрешности червячных фрез регистрируются с помощью записывающего устройства с индуктивным датчиком. Передача отклонений на индуктивный датчик производится через измерительный рычаг, в котором направление величины усилия может меняться. Измерительные наконечники рычага являются сменными и можно устанавливать либо сферический (точечный) либо цилиндрический или плоский (линейный) наконечник. Диаметры цилиндрических наконечников 1,5 и 4 мм. Записывающее устройство электрически связано с основным реверсивным электрическим двигателем для обеспечения быстрых перемещений контролируемой детали, когда измерительный наконечник ее не касается. Записывающее устройство имеет увеличения 100, 200 и 500 раз.
Основной проверкой, предопределяющей сложность конструкции прибора при разработке, является непрерывная проверка винтовой линии. На приборе можно контролировать осевое и радиальное биение по центрирующим буртикам, биение по наружному цилиндру, толщину зуба, угол и шаг винтовой линии основного цилиндра, а также прорезной канавки.
Методика контроля большинства перечисленных параметров не отличается от обычно принятых. Характерной является проверка профиля. Обычно при проверке профиля измерительный узел разворачивают на угол профиля (подробнее приборы для 26
контроля профиля будут рассмотрены ниже). В приборе Народного предприятия К. Цейсс профиль проверяют измерением шага винтовой линии при нахождении контактного наконечника не менее, чем в трех точках по высоте зуба. Для более точных измерений проверку нужно производить по большему количеству точек.
При этом отклонение винтовой линии записывают на одном участке бумаги и каждый раз с определенного углового положения фрезы. Таким образом, на небольшом участке проверяется винтовая линия при нахождении измерительного наконечника на различном расстоянии от оси колеса. В результате измерения при правильном профиле все вершины, характеризующие положение режущих кромок, должны располагаться на од; ной прямой.
Погрешность по толщине зуба определяют измерением винтовой линии на делительном цилиндре по правой и левой ее сторонам. Результаты измерения записывают на одной диаграмме. Если вершины кривых, записанных по правой и левой сторонам профиля, не совпадают, то имеется погрешность по толщине зуба. Эта погрешность положительная, если кривые пересекают друг друга, и отрицательная, если не доходят.
Угол зацепления проверяют также двукратным измерением шага при различном положении измерительного наконечника по высоте зуба (у головки и у ножки). Запись осуществляют также на одной диаграмме. При этих измерениях наконечник разворачивается на угол подъема винтовой линии, и синусный механизм настраивается на нормальный угол зацепления. При правильном угле зацепления обе записи совпадают (если нет погрешности шага и профиля). Комплексная погрешность червячной фрезы по действующей ошибке проверяется при перемещении горизонтального суппорта и непрерывном вращении фрезы. Окружной шаг прорезных канавок проверяют измерением положения режущих кромок. Для этого используют чувствительный упор, установленный на нуль по одному из пазов. С помощью регистрирующего устройства делают отметку самописцем. Перемещая фрезу каждый раз на один окружной шаг. установкой на нуль по отсчетному устройству производят последующие отметки. По положению этих отметок судят о погрешности окружного шага. Винтовую линию прорезной канавки определяют только на участке, равном одному шагу основного червяка. Ее рекомендуется измерять на последнем витке.
Техническая характеристика прибора Народного предприятия К. Цейсс
Диаметры контролируемых деталей в мм............... 40—280
Длина оправки, устанавливаемой при помощи сменных
центров (3 шт.), в мм............................ 30—540
150—520 90—460 30—400
27
Модули контролируемых червячных фрез в мм: однозаходных ........................................ 2—20
двухзаходных.................................... 2—10
Угол зацепления в град............................. До 30
Время установки	основной	линейки в мин................. 20
Время установки	фрезы	в	мин.......................... 12
Габаритные размеры в м: длина................................................. 1,8
ширина . .	 ................................ 0,8
высота............................................... 1,8
Масса в т............................................... 1,8
Питание привода электродвигателя: 380 в, 200 ет, 50 гц
На приборе фирмы Клингельнберг (ФРГ) можно проверять червячные фрезы также по всем элементам (фиг. 10). Первоначально фирма рекламировала
прибор модели PWF-160 для контроля фрез диаметром до 160 мм, В последних каталогах и публикациях фирма демонстрирует только прибор
Фиг. 10. Машина фирмы Клингельнберг для контроля червячных фрез.
PWF-250 для фрез диаметром до 250 мм. На приборе проверяют погрешность винтовой линии с использованием точечного и ножевидного (тангенциального) наконечников. Ножевидный наконечник перекрывает часть режущей кромки фрезы и выявляет в определенной мере комплексную ошибку шага винтовой линии и ошибку профиля. Помимо этого на машине можно измерять действующую ошибку, т. е. погрешность, при которой в процессе проверки винтовой поверхности измерительный наконечник дополнительно перемещается перпендикулярно оси
28
фрезы. Иногда эту ошибку называют ошибкой основного шага. В обоих случаях винтовую линию проверяют только по поверхности основного червяка. По прорезной канавке ее проверить невозможно.
Помимо проверок параметров винтовых поверхностей на приборе можно контролировать биения по буртикам или наружному диаметру. В приборе использована простейшая фрикционная схема измерения. Контролируемую фрезу устанавливают в вертикальных центрах. Соосно с нижним центром расположены два фрикционных диска диаметром 30 и 90 мм. На столе укреплены соответственно две фрикционные линейки, которые могут прижиматься специальным устройством к одному из дисков, поскольку один конец их расположен на оси, а другой свободен. Поджимные устройства сделаны таким образом, что в определенной мере снимают нагрузку с оси диска от поджима к фрикционной линейке. При перемещении стола его движение вызывает вращение фрикционного диска, а одновременно и контролируемой фрезы. На передней части стола установлена кулиса, имеющая прямолинейный паз. Этот паз устанавливают при помощи концевых мер длины под определенным углом к оси фрезы. Благодаря большой установочной базе (300 мм), а также тому, что настройку кулисы можно осуществлять одновременно двумя блоками (т. е. с обеих сторон), настройку на угол можно производить с высокой точностью. Для проверки винтовой поверхности по направлению линии, перпендикулярной к профилю зуба, измерительный узел сбоку снабжен дополнительной кулисой, настраиваемой по концевым мерам длины. Кулиса дополнительно перемещает измерительный узел в направлении к оси колеса. Для облегчения перемещения измерительного узла под действием кулисы он уравновешен специальным грузом, что значительно уменьшает усилие сухаря, связанного с измерительным узлом, в пазу кулисы.
Для проверки профиля фрез измерительный узел можно поворачивать в вертикальной плоскости и настраивать по концевым мерам длины. В этом случае проверку осуществляют перемещением верхней части измерительного узла с наконечником по своим направляющим. Для исключения влияния проскальзывания на погрешность измерения на столе имеется оптическая шкала и отсчетный микроскоп с проекционным устройством (цена деления 0,001 мм). Этот оптический узел позволяет периодически проверять действующий диаметр фрикционного диска, для того чтобы вводить соответствующую поправку в настроечную формулу. Прибор снабжен специальным записывающим прибором (самописцем), регистрирующим погрешность на электротермической бумаге с увеличением от 250 до 1000 раз и шириной записи 50 мм. В самописце бумага перемещается с различной скоростью в зависимости от характера и величины выявляемых ошибок. При проверке винтовой поверхности фрезы бумага перемещается только тогда, когда измерительный наконечник
29
касается фрезы. Как только наконечник спадает с режущей кромки, фреза получает ускоренное вращение, как и на приборе народного предприятия К. Цейсс, и бумага самописца останавливается, благодаря чему появляется совмещенная запись.
Фиг. 11. Схема приборов фирмы Гоулдер.
Для обеспечения поджима измерительного наконечника с определенным усилием датчик самописца имеет специальную блокировку: при превышении усилия загорается лампочка блокировочного устройства.
Непрерывная проверка обеспечивается при помощи электродвигателя, вращающего деталь со скоростью от 1 до 7 об!мин. На приборе можно осуществлять проверку до 6 оборотов контролируемой детали. Контролировать можно и при ручном вращении. Прибор предназначен для контроля фрез диаметром от 65 до 250 мм, модулем от 2,5 до 20 мм и длиной оправки до 470 мм. Максимальный угол подъема винтовой линии до 40°, максимальная длина измерения вдоль оси равна 160 мм, масса прибора 1200 кг.
Для облегчения установки фрезы имеется специальное загрузочное устройство, которое представляет собой дополнительный поворотный кронштейн. Для удобства установки центры могут перемещаться раздельно и совместно. Направляющие и другие элементы прибора имеют относительно простую конструкцию, однако для качественной работы требуется весьма точное их изготовление [10], [11].
В приборе фирмы Гоулдер (Англия) оригинальным является метод воспроизведения теоретической винтовой линии (12]. Принцип работы прибора можно сравнить с принципом протягивания детали при бесцентровом шлифовании (фиг. 11). Прибор имеет гладкий шпиндель /, изготовленный из стали «Нитро-лой» и установленный в передней бабке на специальном подшипнике, состоящем из 6 рядов шариков, которые расположены 30
в сепараторе по винтовой поверхности. Конструкция такого подшипника позволяет шпинделю легко вращаться и поступательно перемещаться вдоль оси. С поверхностью шпинделя контактирует ролик 2 небольшого диаметра. Этот ролик поджимается к шпинделю и имеет отдельный привод. Если ось ролика расположить под некоторым углом а к оси шпинделя, то последний будет вращаться и одновременно поступательно перемещаться, т. е. будет воспроизводиться теоретическая винтовая линия относительно неподвижного измерительного наконечника. Приборы снабжены специальной угловой шкалой и микроскопом для установки ролика под определенным углом к оси шпинделя в зависимости от шага винтовой поверхности контролируемой детали. Это угловое оптическое устройство разработано фирмой Ватте. На приборе могут быть проверены любые винтовые поверхности с шагом от’ нуля до бесконечности. Проскальзывание в обычном виде не должно влиять на погрешность измерения, поскольку одновременно прекращается как вращение, так и поступательное перемещение. Однако для надежной работы прибора необходимо, чтобы сопротивления вращению и поступательному перемещению были одинаковыми, ибо в противном случае возможно проскальзывание в одном направлении.
Б приборе процесс измерения несколько механизирован. При опускании рычага освобождается стопор шпинделя и одновременно включается двигатель фрикционного ролика. По окончании цикла измерения привод ролика автоматически реверсируется и шпиндель возвращается в исходное положение. После этого электродвигатель выключается и шпиндель стопорится. В приборе обычно используется самописец фирмы Тейлор Гобсон, серия 3. При контроле эвольвентных червяков или фрез измерительный наконечник может быть смещен по высоте на величину радиуса основной окружности. Измерительное устройство имеет возможность разворачиваться для того, чтобы воспринимать отклонение по нормали к контролируемому профилю.
В одной из последних моделей приборов встроена линейная шкала фирмы Ватте и проекционное устройство, с помощью которых измерительный узел перемещается вдоль направляющих на определенное расстояние. Эта новая установка позволяет смещать измерительный узел от одного витка к другому при контроле многозаходных винтовых поверхностей. Для постоянства радиального положения измерительного наконечника при переходе с одного захода на другой измерительный узел снабжен индикатором, выполняющим роль чувствительного упора.
Фирма выпускает прибор в двух видах. Прибор первого вида (фиг. 12) позволяет контролировать винтовую линию на длине 75 лш. Диаметр контролируемых изделий до 355 лш, длина до 127 мм и масса до 22,68 кг при установке на планшайбе.
31
В случае установки каретки с центрами можно контролировать изделия диаметром до 203 мм, длиной от 178-до 305 мм и массой до 45,36 кг. На приборе первого вида проверяют также профиль червяков и фрез. Машина типа 2Н (фиг. 13) имеет длин-
Фиг. 12. Прибор фирмы Гоулдер
ную станину и предназначена для контроля червяков и фрез диаметром до 203,2 мм и длиной вала, устанавливаемого между центрами, до 1371,6 мм. Масса контролируемых червяков или
Фиг. 13. Прибор типа 2Н фирмы Гоулдер.
фрез при установке в центрах может достигать 67,5 кг, а косо-зубых зубчатых колес, закрепляемых на планшайбе, до 22,5 кг. Максимальное осевое перемещение шпинделя равно 127 мм..
Прибор типа MMS фирмы Хенцен (ФРГ) работает по принципу бесцентровошлифовальных станков. Этот прибор только 32
конструктивно отличается от прибора фирмы Гоулдер. Ось ролика на различные углы относительно оси шпинделя настраивают по концевым мерам длины. Привод валика имеет несколько скоростей вращения [13].
Измерительная машина модели UWI фирмы В. Фетте (ФРГ) имеет горизонтальную компоновку (фиг. 14). Стол вместе с установленной фрезой перемещается по своим направляющим. На правой бабке машины соосно с оправкой находится гладкий шпиндель, охватываемый тремя лентами. Эти ленты концами
Фиг. 14. Прибор фирмы В. Фетте для контроля червячных фрез.
закреплены на поперечной каретке и охватывают (на 360°) гладкий шпиндель. При перемещении поперечной каретки происходит вращение шпинделя. При такой схеме фреза может поворачиваться только на один оборот, что недостаточно при контроле червячных фрез. На станине машины рядом с правой бабкой установлена синусная линейка, которая контактирует со штырем поперечной каретки. Перемещением поперечной каретки через ленты обеспечивается вращение шпинделя с фрезой. Одновременно под действием штыря, контактирующего с синусной линейкой, весь стол вместе с фрезой поступательно перемещается по своим направляющим. (На описанную схему прибора для проверки винтовой линии еще в 1950 г. в СССР выдано авторское свидетельство № 91353 на имя докт. техн, наук проф. Тайца Б. А.).
Для установки отсчетного устройства на различные углы измерительный узел поворачивается с установкой по микроскопу. На машине проверяют различные фрезы по всем основным контролируемым элементам. Результаты измерения регистрируются по стрелочному отсчетному устройству или с помощью графотеста. Диаметры контролируемых фрез до 300 мм, максимальная
2 Н. Н. Марков	33
длина оправки, устанавливаемой между центрами, равна 650 ли:, наибольшая контролируемая длина (ход стола) 420 мм, модуль фрез от 1 до 30 мм, наибольшая высота зуба 110 мм, масса машины 2500 кг [14].
Основным недостатком описанной выше машины является то, что измерение можно произвести только на одном обороте. В 1960 г. фирмой взят патент в ФРГ [15] на модернизированный
Фиг. 15. Схема модернизированного прибора фирмы В. Фетте.
прибор, позволяющий производить измерение на нескольких оборотах. В основу новой схемы (фиг. 15) положен также ленточный механизм. В модернизированном приборе передний шпиндель 1 также охватывается лентами. На оси, расположенной параллельно шпинделю, находится барабан 2, диаметр которого в несколько раз больше, чем диаметр шпинделя. Концы лент 5, охватывающих шпиндель, обернуты на барабане и закреплены. При такой конструкции за один оборот барабана 2 шпиндель 1 вместе с фрезой совершает несколько оборотов. Вращением барабана через другие ленты 4, закрепленные на дополнительном барабане 5, соосном первому, создается перемещением поперечной каретки 6 с укрепленной на ней синусной линейкой 7. Эти перемещения синусной линейки через специальный штырь 8 вызывают движение каретки измерительного узла с отсчетным устройством 9 вдоль оси. Таким образом, в новом приборе фирмы обеспечивается вращение фрезы на нескольких оборотах и поступательное перемещение каретки с измерительным узлом. Машина снабжена еще одной синусной линейкой, установленной неподвижно на станине перед измерительным узлом. Устанавливая синусную линейку под углом к оси прибора, можно дополнительно переместить измерительный наконеч-34
ник по направлению к оси фрезы, т. е. проверить винтовую поверхность фрезы по линии действия.
Фирмой Барбер Кольман (США) взят патент на измерительную машину для контроля червячных фрез [16]. Отличительные особенности имеет измерительный узел машины. Этот узел снабжен сдвоенными измерительными наконечниками (фиг. 16, а, б). Наконечники расположены на вилкообразном
Фиг. 16. Измерительные рычаги к прибору фирмы Барбер Кольман для контроля червячных фрез.
рычаге и расстояние между ними может изменяться. При контроле наконечники контактируют по различным сторонам профилей зубьев фрезы. При перемещении по винтовой линии один наконечник контактирует с левой стороной профиля, а другой с правой. Эти наконечники несколько смещены один относительно другого. В тот момент, когда один наконечник находится на режущей кромке зуба и регистрирует положение этой кромки на винтовой поверхности, другой находится на затылованной поверхности и не участвует в измерении. В следующий момент первый наконечник выходит из контакта с кромкой зуба и не участвует в измерении, а другой наконечник подходит к соответствующей кромке и регистрирует ее положение на винтовой поверхности. Перемещения измерительных наконечников передаются на один индуктивный датчик и самописец записывает две кривые, характеризующие погрешность положения режущих кромок на винтовой линии, для правых и для левых профилей. Имеется вариант конструкции наконечников, с помощью которых производится измерение одновременно по обеим сто
2*
35
ронам впадины. Применение двух измерительных наконечников ускоряет процесс контроля, а по записанным колебаниям положений режущих кромок можно судить о колебании в толщине зуба фрезы.
В течение продолжительного времени фирма Хоммель-Верке (ФРГ) выпускает относительно простые приборы для контроля червяков и фрез диаметром до 180 мм, длиной до 160 мм и модулем до 8 мм (фиг. 17, а). На приборах можно проверить винтовую поверхность основного червяка одновременно по обеим
Фиг. 17. Приборы фирмы Хоммель-Верке.
сторонам, положение режущих кромок фрезы на винтовой поверхности, биение по контрольным пояскам, наружному диаметру и торцу, погрешность шага канавок и их деление, толщину зуба, радиальность передней грани и т. д., т. е. все основные элементы червячной фрезы [17], [14].
Принцип действия прибора, и прежде всего при проверке основного параметра — винтовой поверхности, заключается в сравнении ее с образцовой винтовой поверхностью. Контролируемая и образцовая детали устанавливаются на одной оправке в вертикальных центрах. Такое расположение сравниваемых поверхностей вместо параллельного размещения уменьшает погрешность от перекоса осей. Каретка с вертикальными направляющими имеет один жесткий конический наконечник, контактирующий с профилем образцовой поверхности, и другой наконечник, контактирующий с контролируемой поверхностью и связанный с отсчетным устройством. В процессе вращения шпинделя от электродвигателя образцовая винтовая поверхность через на
36
конечник создает поступательные перемещения измерительной каретки в соответствии с шагом винта. При отклонениях контролируемой винтовой поверхности от образцовой измерительный наконечник смещается. Смещения наконечника воспринимаются либо стрелочным отсчетным устройством, либо электрическим записывающим устройством с увеличением 200—2000.
Прибор снабжен набором различных измерительных наконечников для проверки всех элементов фрезы. Имеются сдвоенные наконечники для проверки толщины зуба. При контроле эвольвентных червяков измерительный наконечник с помощью микрометрической головки смещается относительно осевой плоскости на радиус основной окружности. В последние годы фирма разработала дополнительное устройство к основному прибору, с помощью которого проверяются червячные фрезы с модулем менее единицы (фиг. 17, б). В этом устройстве для обеспечения требуемого усилия подвижная каретка уравновешивается грузом. При изменении величины груза изменяется величина измерительного усилия.
Упрощенный прибор для контроля червяков и червячных фрез, модель 3, изготавливаемый фирмой Гоулдер (Англия), предназначен в основном для контроля фрез больших размеров, когда непрерывная проверка винтовой линии затруднительна. В левой бабке прибора установлено делительное устройство. Измерительный узел с помощью ходового винта может перемещаться вдоль оси центров. Величина перемещения измерительного узла вдоль оси устанавливается по концевым мерам длины. На приборе могут быть установлены изделия с длиной вала до 1219,2 мм [12].
Упрощенный прибор фирмы Клингельнберг (ФРГ) предназначен для контроля червяков и червячных фрез (фиг. 18). Прибор в основном используют для проверки профиля, для чего прибор настраивают по блоку концевых мер. Помимо этого на приборе можно проверять осевой шаг с установкой номинального значения по концевым мерам длины. При помощи двух измерительных наконечников можно проверять толщину зуба или ширину впадины на определенной высоте.
На приборе контролируют червяки и червячные фрезы диаметром до 325 мм, модулем от 0,5 до 25 мм; наибольшей длиной оправки до 750 мм и наибольшей длиной нарезанной части до 300 мм.
Упрощенный прибор фирмы В. Фетте (ФРГ) предназначен Для контроля изменяющихся после переточки параметров фрез Диаметром до 400 мм и длиной вала, устанавливаемого между Центрами, до 650 мм при числе канавок от 2 до 14 за исключением фрез, имеющих 11 канавок. На приборе проверяют погрешности шага канавки, форму передней кромки, торцевое и радиальное биение. Шаг канавки проверяется дискретным методом [11].
37
На фиг. 19 показан прибор модели FAG-3. фирмы Стуарт Девис (Англия) для контроля прямолинейности и угла профиля, а также упрощенного контроля ряда других элементов. На приборе возможен контроль червяков с архимедовым, эвольвент-ным и конволютным профилем. Передаточное отношение измерительного рычага 5:1. Цена деления отсчетной головки
Фиг. 18. Упрощенный прибор фирмы Клингельн-берг.
0,0025 мм. Измерительный узел прибора, расположенный на поперечных направляющих, имеет поворотный стол, который с помощью концевых мер может быть установлен на требуемый угол.
На приборе контролируют различные элементы червяков, включая параллельность и конусность, измеряют угол или прямолинейность боковой поверхности зуба, шаг в направлении оси или под углом к ней и размеры с использованием метода роликов.
В центрах прибора можно установить червяки диаметром до 101,6 мм и длиной до 228,6 мм. Максимальная контролируемая длина вдоль оси 1*01,5 мм. Максимальный общий угол конуса 60°; максимальный угол профиля 45°, и максимальный угол наклона к оси изделия 15° [18], [19].
Прибор фирмы Ковентри Гейдж (Англия) предназначен для контроля угла профиля и его прямолинейности у червяков и червячных фрез. В этом приборе (фиг. 20) контролируемая деталь устанавливается на горизонтальных центрах. Настройка на угол профиля производится со стороны, противоположной измерительному устройству, по концевым мерам длины. Измерительный наконечник устанавливают по блоку концевых мер дли-38
Hbi, равному 100 мм, в таком положении, чтобы каретка измерительного узла была перпендикулярна оси центров. При измерении наконечник с отсчетным устройством перемещается по
Фиг. 19. Прибор фирмы Стуарт Фиг. 20. Прибор фирмы Ковентри Девис.	Гейдж для контроля профиля фрез.
направляющим измерительного узла. В приборе используется стрелочное отсчетное устройство с ценой деления 0,01 мм. Откло-
Фиг. 21. Накладной прибор фирмы Клингельнберг для контроля профиля фрез.
нения передаются на отсчетное устройство при помощи рычага измерительного наконечника с увеличивающим передаточным отношением 5:1. На приборе контролируют также и эвольвент-ные червяки. Прибор настраивают по концевым мерам длины.
39
Прибор может снабжаться специальным записывающим устройством для регистрации погрешности на закопченном стекле с последующим рассматриванием на проекционном устройстве или на микроскопе.
Накладные приборы для контроля профиля фрез диаметром до 300 мм изготовляются фирмой Клингельнберг модели PGS-1 до PGS-3 (фиг. 21). Прибор состоит из базирующего узла и измерительной каретки. При измерении прибор с помощью призматических опор устанавливают на оправке фрезы. С винтовой поверхностью фрезы прибор контактирует дополнительным сферическим упором. Первоначально перед измерением прибор с помощью концевых мер длины настраивают на угол контролируемого профиля, а также на радиус основной поверхности при контроле эвольвентных червяков. При измерении прибор закрепляют на базирующем устройстве [14].
II. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СРЕДСТВА
ДЛЯ ОКОНЧАТЕЛЬНОГО (КОМПЛЕКСНОГО) КОНТРОЛЯ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС
При контроле зубчатых зацеплений существуют два вида комплексных методов контроля: однопрофильный и двухпрофильный. В обоих методах контроля погрешностью измерительного колеса пренебрегают.
1. ОДНОПРОФИЛЬНЫЙ КОМПЛЕКСНЫЙ МЕТОД контроля ЗУБЧАТЫХ ЗАЦЕПЛЕНИЙ
При комплексном однопрофильном методе контроля зубчатых зацеплений контролируемое и измерительное зубчатые колеса устанавливают на номинальное межцентровое расстояние, при котором имеется зазор по нерабочим профилям как при эксплуатации. При зацеплении контролируемого и измерительного зубчатых колес погрешность колеса определяют по колебанию передаточного отношения этой пары как за полный оборот контролируемого колеса, так и за доли его. оборота. Помимо контролируемой пары в схеме имеется еще одна образцовая кинематическая или электрическая цепь с минимальной погрешностью и передаточным отношением, равным передаточному отношению контролируемой пары. В процессе контроля передаточное отношение контролируемой пары сравнивается с передаточным отношением образцовой кинематической цепи.
Первыми приборами, которые начали выпускать иностранные фирмы, были приборы фирмы Заурер (Швейцария). В этих приборах образцовая кинематическая цепь состояла из гладких фрикционных дисков. Эти диски устанавливались на одних осях с контролируемыми колесами. Диаметры дисков равнялись диаметрам начальных окружностей сопрягаемых колес. Рассогласование между образцовым движением, создаваемым фрикционными дисками и движением контролируемой пары, воспринималось записывающим устройством. У фирмы Заурер оказалось много последователей, которые, • оставляя без изменений принципиальную схему, пытаются создать конструкцию, обеспечивающую работоспособность прибора. Приборы для комплексного однопрофильного контроля наиболее интенсивно разрабатываются в последние годы. Это видно не только по числу моделей, осваиваемых рядом фирм, но и по материалам патентной
41
литературы и тем журнальным статьям, которые появились в последнее время.
В настоящее время во всем мире признается неоспоримое преимущество комплексного однопрофильного метода контроля зубчатых зацеплений перед другими методами измерения.
Вместе с тем в практике применение комплексного однопрофильного контроля весьма ограничено. Ограниченное применение комплексного однопрофильного метода объясняется рядом причин, одной из которых является относительная сложность конструкций приборов.
Иностранные фирмы выпускают большое количество приборов, в которых образцовое движение создается с помощью фрикционных передач. Однако вряд ли можно считать, что выпуском приборов, содержащих в своей схеме фрикционные диски, будет решаться вопрос обеспечения промышленности приборами для комплексного однопрофильного контроля.
В приборах для комплексного однопрофильного контроля применяют сейсмические датчики. Однако метод контроля с использованием сейсмических датчиков обладает рядом существенных недостатков. Основным недостатком метода является восприятие сейсмическим датчиком различных колебаний, не связанных непосредственно с работой контролируемой пары. Если и проведена работа в отношении исключения погрешности от привода передачи, то исключить вибрации в заводских условиях, особенно те из них, которые не имеют периодического характера, не представляется возможным. Метод измерения с использованием сейсмических датчиков будет применяться прежде всего для контроля циклических ошибок зубообрабатывающих станков.
Наиболее совершенными приборами для комплексного однопрофильного контроля являются приборы, основанные на импульсных методах измерения с использованием магнитных и оптических масштабов. Их преимущество заключается в относительной универсальности. Отсутствие механических связей позволяет относительно просто разработать конструкцию прибора для однопрофильного контроля. В таких приборах сложным является электронный блок, однако при современном уровне развития электроники уже достаточно накоплен опыт по созданию надежно работающих электронных систем. При этом -сложность электронной системы больше вызывает затруднений у изготовителя, чем у потребителя.
Создание конструктивных схем, простых и надежных в условиях эксплуатации, основанных на импульсном методе измерения, является одним из основных направлений развития приборов для комплексного однопрофильного контроля, принятым также и в нашей стране. Некоторые конструктивные направления приборов для однопрофильного контроля уже определились. Во всех случаях приборы необходимо снабжать записывающим 42
устройством с большими передаточными отношениями и мотоприводом. На современном этапе развития приборов определилось и место системы комплексного однопрофильного контроля в условиях производства зубчатых колес. Такие приборы в настоящее время в основном предназначены для исследовательских целей и налаживания технологического процесса, поскольку этим методом контроля выявляется более полная характеристика эксплуатационных свойств передачи. В ближайшее время вряд ли будут использоваться приборы для проверки колес нормальной и тем более пониженной точности. Особенно важным является применение комплексного однопрофильного контроля точных отсчетных и кинематических передач, когда сочетание погрешностей отдельных элементов в большой мере может определить возможности использования колеса.
При конструировании отечественных моделей приборов для однопрофильного контроля большое внимание было обращено на их универсальность. Приборы, выпускаемые Московским и Челябинским инструментальными заводами, разработаны по оригинальным схемам и почти все соответствуют тем направлениям, которые были рассмотрены выше.
В иностранной промышленности большой вес составляют приборы, в которых используется фрикционная передача. На индивидуально-дисковом приборе № 896 для комплексного однопрофильного контроля цилиндрических зубчатых колес фирмы К. Мар (ФРГ) можно контролировать колеса с межцентровым расстоянием от 50 до 260 мм (фиг. 22). Контролируемые колеса устанавливаются в вертикальных центрах на оправках длиной от 85 до 275 мм. Вращение от ручного или электрического привода передается на фрикционный диск 2, а от него — через фрикционную пару на диск 3 и колесо 1, связанное через поводок жестко с диском 2. Одновременно движение от колеса 1 передается на колесо 4. Рассогласование между диском 3 и колесом 4 регистрируется с помощью индуктивного датчика, расположенного внутри станины прибора. Результаты измерения отмечаются записывающим устройством. Передаточное отношение записывающего устройства меняется в зависимости от радиуса делительной окружности контролируемого зубчатого /.	20 000
колеса г =----
\ гд
Для проверки колес по другому профилю они не переставляются, а поворотом рычага реверсируются [И].
Прибор фирмы Клингельнберг (ФРГ) является также индивидуально-дисковым (фиг. 23), но имеет схему планетарного типа. Центральный шпиндель состоит из двух концентричных Шпинделей. На одном шпинделе расположен диск, а на другом— измерительное колесо. В процессе измерения контролируемое колесо вместе с диском обкатывается вокруг центрального шпинделя. Теоретическое движение между фрикционными дисками
43
Фиг. 22. Прибор фирмы К. Мар для комплексного однопрофильного контроля.
Фиг. 23. Прибор фирмы Клин-гельнберг для комплексного однопрофильного контроля.
сравнивается с действительным движением между зацепляющейся парой. Несовпадение этих двух движений вызывает смещение центральных шпинделей одного относительно другого, которое через рычажную систему передается на записывающее устройство с чернильной за-* I	писью, используемое в других
приборах фирмы [2].
Фиг. 24. Прибор фирмы Митсуи Сейки для комплексного однопрофильного контроля.
Фиг. 25. Приставка для однопрофильного контроля к прибору фирмы Гоулдер.
Индивидуально-дисковые приборы для комплексного однопрофильного контроля модели MG-3 выпускаются фирмой Митсуи Сейки (Япония). В этом приборе (фиг. 24) замкнутая кине" матическая цепь разрывается на одном из валов, где включен круговой секторный индуктивный датчик, смещения которого вызывают запись на электрическом самописце. Записывающее устройство может иметь цену деления 20; 10; 5 или 2" и пределы измерения соответственно 500; 250; 125 и 50". Прибор предназначен для контроля колес с межцентровым расстоянием от 50 до 300 мм. Габаритные размеры прибора 1150X600X1696 мм (длинах ширинах высота), масса 400 кг. *
Прибор одновременно предназначен и для комплексного двухпрофильного контроля колес тех же размеров. При этом шкала регистрирующего устройства градуирована в линейных единицах и имеет цены деления 1; 2; 5 и 10 мк. Пределы записи самописца — соответственно 25; 62,5; 125 и 250 мк.
На базе индивидуально-дисковой схемы выпускается прибор для контроля в однопрофильном зацеплении также фирмой Гоулдер (Англия). Это не специальный прибор для комплексного однопрофильного контроля, а приставка к выпускаемому
45
фирмой прибору № 2, предназначенному для комплексного двухпрофильного контроля (фиг. 25). Для регистрации отклонений используется записывающее устройство фирмы Тейлор Гобсон (Англия) вместе с датчиком бокового действия [21].
В ФРГ взято несколько патентов на приборы для контроля в однопрофильном зацеплении зубчатых колес с примене
Фиг. 26. Схема прибора для однопрофильного контроля со стробоскопическим отсчетным устройством.
Фиг. 27. Схема прибора для однопрофильного контроля с . двумя фрикционными конусами.
нием фрикционных конусов и стробоскопического метода регистрации погрешности. В одном приборе для контроля конических зубчатых колес (фиг. 26) с целью создания различных передаточных отношений в контролируемой паре используется гладкий конус [22]. В этом приборе один стробоскопический диск 1 с прорезями устанавливается на оси контролируемого колеса 2, а другой 6 на оси гладкого конуса 3. В процессе вращения контролируемой пары диски вращаются с номинально равной скоростью. По одну сторону от дисков расположен осветитель 4 с конденсором 5, создающим параллельный пучок света. По другую сторону располагается фотоэлемент 7. При первоначальной установке диски располагаются таким образом, чтобы прорезь одного из них перекрывала затемненную часть другого. При наличии погрешности в контролируемой паре будет происходить относительный сдвиг дисков, который приведет к колебанию величины электрического тока в цепи фотоэлемента.
46
Предусмотрен еще один вариант прибора, в котором стробоскопические диски располагаются на одной оси, и вращение на один из дисков передается с помощью дополнительной передачи.
В другом приборе, предназначенном для контроля только цилиндрических зубчатых колес, в регистрирующем устройстве применен рассмотренный в предыдущем приборе стробоскопический метод. Однако, если в рассмотренном приборе образцовое движение с различным передаточным отношением создается с помощью фрикционной передачи, состоящей из цилиндрического ролика и гладкого конуса, то в другом приборе (фиг. 27) это движение создается с помощью двух гладких конусов 3 и 6. Между параллельными образующими конусов располагается кольцо 2, с помощью которого передается вращение с одного конуса на другой. Перемещением кольца в вертикальном направлении создается образцовое движение с необходимым передаточным отношением. Стробоскопические диски 4 и 5 располагаются в параллельных плоскостях. Вращение на один диск передается с одного колеса 8 непосредственно, а на другой — от колеса 1 через гладкие конусы и кольцо. Для обеспечения силового замыкания один из концентричных шпинделей подтормаживается тормозом 9. Для установки необходимого межцентрового расстояния движение от контролируемой пары на гладкий конус и стробоскопический диск передается через два шарнира Гука 7. Наличие двух шарниров позволяет передавать движение теоретически без угловых искажений [23].
Некоторые фирмы пытаются решить проблему контроля конических зубчатых колес в однопрофильном зацеплении также с помощью фрикционных дисков. Однако создать точные диски с передаточным отношением, равным передаточному отношению контролируемой пары, очень трудно. Для преодоления этой трудности фирма Клингельнберг (ФРГ) предлагает вариант прибора, в котором сочетаются конические и цилиндрические диски. В этом приборе, предназначенном для контроля колес с углом между осями, равным 90°, в том числе и с гипоидным смещением (фиг. 28), на одних осях или параллельных с контролируемыми колесами 1 и 2 установлены конические фрикционные диски 6 и 5 с передаточным отношением 1:1. Диск, который установлен на оси, параллельной оси измерительного колеса, имеет внутреннюю цилиндрическую поверхность 3. Этот внутренний цилиндр соприкасается с диском 4, укрепленным на оси измерительного колеса 2. Контролируемое колесо 1 вместе со своим соосным коническим диском 6 укреплено неподвижно на концентричных шпинделях. При планетарном обкатывании измерительного колеса 2 по контролируемому 1 одновременно осуществляется обкатывание по коническим дискам 6 и 5 и также по цилиндрической фрикционной паре 3 и 4. Погрешность в контролируемой паре вызывает смещение контролируемого колеса 2 относительно своего конического диска [24].
47
Фирма Maar (Швейцария) разработала прибор (фиг. 29, а), который является в некотором роде универсальным [25], (261. В этом приборе используются постоянные фрикционные цилиндрические диски 1 и 3. В контакте с дисками находятся соответственно гладкие линейки 2 и 7. Для обеспечения надежного контакта между диском и линейкой, внутри дисков сделана электрическая обмотка, благодаря которой при * прохождении
Фиг. 28. Схема прибора фирмы Клингельнберг для однопрофильного контроля конических колес.
тока поверхность диска намагничивается. Плоские линейки располагаются на шариковых направляющих, обеспечивающих их легкое перемещение. Линейка 7 связана с кареткой 8, а линейка 2 через сухарь связана с кулисой 9, расположенной также на каретке 8. С помощью углового устройства кулиса 9 может быть установлена на различный угол наклона. В' процессе измерения каретка 8 перемещается по своим направляющим. Движение каретки через кулису 9 передается на линейку 2, которая в свою очередь сообщает вращение фрикционному диску 1, и вместе с ним одному из контролируемых зубчатых колес. От этого колеса вращается колесо, находящееся с ним в зацеплении, а следовательно и диск 3, расположенный на одной оси с колесом. При вращении диска 3 перемещается фрикционная линейка 7. В случае отсутствия погрешности в контролируемой паре скорость перемещения линейки 7 от движения каретки и от вращения диска будет одинаковой и линейка не будет смещаться относительно каретки 8. Если в процессе обката в контролируемой паре имеют место погрешности передаточного отношения, то произойдет смещение обкаточной линейки относительно каретки. Для регистрации погрешности записывающим устройством на 48
линейке 7 имеется упор, от которого через систему рычажных передач 6 движение передается на перо самописца. Для протягивания бумаги самописца пропорционально перемещению каретки на станине прибора закреплена рейка 4, находящаяся в зацеплении с колесом 5, расположенным в каретке 8. От этого
Фиг. 29. Схема универсального прибора фирмы Мааг для однопрофильного контроля: а — цилиндрических, б — конических колес.
колеса через два фрикционных диска, также находящихся на каретке, движение передается на барабан с бумагой. Необходимое передаточное отношение, равное передаточному отношению контролируемой пары, создается установкой кулисы на определенный угол.
В приборе предусмотрена проверка зубчатых колес внутреннего зацепления. Для обеспечения необходимого при этом направления перемещения фрикционных линеек в зависимости от вращения колеса, кулису настраивают так же, как и при кон-
49
троле наружного зацепления, но в другую сторону от горизонтального положения. Правые и левые профили проверяют последовательно без перестановки контролируемых колес. Для этого прибор снабжен двумя пружинами, связанными с линейкой 7 и обеспечивающими силовое замыкание по правым или левым профилям. Рассмотренная схема прибора соответствует авторскому свидетельству № 69853, выданному еще в 1946 г. в СССР на имя Б. А. Тайца.
Фирма Мааг разрабатывает вариант с использованием описанной схемы для контроля конических зубчатых колес. В этом приборе (фиг. 29, 6) принципиальная схема сохранена без изменения. Для передачи движения от колес, оси которых пересекаются и не обязательно под углом 90°, вводится дополнительная промежуточная коническая фрикционная пара. Эта фрикционная пара также имеет подмагничивающее устройство. При установке различных углов между осями один из шпинделей разворачивается на соответствующий угол и благодаря конической фрикционной паре кинематическая цепь не разрывается. Для контроля зубчатых колес, имеющих гипоидное смещение, один из шпинделей перемещается в осевом направлении. В приборе можно использовать ленты вместо линеек и оптическое устройство для установки кулисы на определенный угол.
Одним из вариантов прибора для комплексного однопрофильного контроля, разработанного в Чехословакии и выпускаемого станкостроительным заводом «ТОС Челаковице», является прибор IMO-200 (фиг. 30), предназначенный для контроля крупногабаритных зубчатых колес. В качестве измерительного элемента в приборе используется червяк. Прибор имеет следующие технические данные:
Наибольшее межосевое расстояние в мм................... 1100
Наименьшее межосевое расстояние в мм................... 200
Наибольший модуль контролируемых колес в мм............ 20
Наименьший модуль контролируемых колес в мм............ 2,5
Наибольшее вертикальное перемещение суппорта с червяком в мм........................................................  600
Наибольший угол наклона контролируемых колес в град . .	30
Диаметр стола в мм...........................................  800
Наибольшая масса контролируемых колес вместе с зажимными устройствами в	кг................................ 3000
Габаритные размеры (длина ХширинаХ высота) в мм .... 2745x 1065x2225
Площадь, занимаемая вместе с колесом, в мм.............	3300x1065
Масса прибора в кг..................................... 3300
Напряжение сети в в .................................... 220/380
Потребляемая мощность в кет ........................... 1,8
Прибор применяют для контроля цилиндрических зубчатых колес с прямыми и косыми зубьями и червячных колес. Переход проверки с одной стороны профилей зубьев на другую осуществляется изменением направления вращения образцового червяка при одной установке контролируемого колеса. При контроле цилиндрических зубчатых колес измерение можно прово-50
дить в различных торцевых сечениях. Время измерения в среднем составляет около 2 мин (один оборот контролируемого колеса). Измерительный червяк, имеющий всего один виток, используют только при контроле цилиндрических зубчатых колес. При измерении червячных колес проверяют сопрягаемую пару и устанавливают червяк, который будет работать вместе с колесом.
В приборе используется магнитоэлектрический принцип измерения так же, как и в кинематомере IMO-S, о котором говорилось ранее. Для этого на одной оси со столом, на котором
Фиг. 30. Прибор 1МО-200.
устанавливается контролируемое колесо 4 (фиг. 31), располагается барабан 11, снабженный двумя поясками с покрытием для магнитоэлектрической записи. Этот барабан может скрепляться с осью стола и с колесом, а также открепляться и получать независимое движение от дополнительного электродвигателя 1. В нижней части стола около диска размещаются три магнитофонные головки 2, 2а и 5, из которых головки 2 и 2а установлены в корпусе неподвижно и работают на одном пояске барабана 11, а головка 3, связанная с вращением контролируемого колеса 4, работает на другом пояске барабана 11. На оси измерительного червяка 8 находится зубчатый диск 10, возле которого размещается датчик 9.
Процесс измерения осуществляется в следующей последовательности. На первом этапе вращается контролируемая пара, и с помощью головок 2 и 2а стираются предыдущие записи. При этом барабан 11 связан с осью вращения и также вращается. После стирания записываются сигналы, снимаемые Датчиком 9 с диска 10, головками 2 и 2а. Для того, чтобы
51
исключить влияние механической части прибора на точность измерения рекомендуется раздельно производить запись головками 2 и 2а. После этого опять же при вращении контролируемой пары барабан 11 открепляется от оси стола и тормозится. В этом случае при неподвижном барабане и вращающейся контролируемой паре сначала стирается запись, а потом записываются сигналы, получаемые с датчика 9, с помощью
Фиг 31. Схема прибора IMO-200.
вращающейся головки 3. Запись производится также на второй дорожке. После окончания этого этапа работы на двух дорожках барабана 11 оказываются идентичные неравномерные магнитные записи. Неравномерными они являются потому, что запись производится при вращении контролируемой пары, а датчик 9 и головки записи располагаются на концах контролируемой пары. Идентичными записи получаются потому, что в обоих случаях записи включают погрешность контролируемой пары. Число записанных волн равно произведению числа зубьев на диске 10, умноженному на передаточное число контролируемой пары (например, 100X10=1000). В этом заключается подготовка прибора к измерению.
Непосредственное измерение производят также при вращении контролируемой пары. Барабан И откреплен от контролируемого колеса 4 и вращается с помощью вспомогательного двигателя 1 со скоростью, приблизительно равной 11 оборотам в секунду. При этих условиях в считывающих магнитофонных головках 2, 2а и 3 наводятся две высокие частоты (около 100 /сгц), которые отличаются одна от другой. Это отличие вызвано тем, что если запись головками осуществлялась в одинаковых условиях, то считывание происходит в различных условиях, так как головка 3 при считывании еще получает вращение вместе с контролируемым колесом от вращающегося барабана, т. е. головки как бы смещаются одна относительно другой. Обе 52
считываемые частоты подаются на фазовый дискриминатор 5, где вычитаются. Разностная частота не зависит от быстрого вращения барабана 11, а зависит только от медленного вращения головки 5, т. е. от вращения контролируемого колеса. Получаемая разностная частота равна частоте, снимаемой датчиком 9 с диска 10. Таким образом на фазометр 6 поступают две одинаковые частоты, причем одна из них непосредственно снимается с датчика 9, а другая — с барабана 11. Эти две частоты в общем случае не совпадают по фазе, так как на частоту, подаваемую с барабана 11, оказывает влияние неравномерность вращения контролируемой пары. Выявляемая в фазометре 6 разность фаз характеризует кинематическую точность контролируемой пары и регистрируется записывающим устройством 7.
Фазовые изменения вызываются не только неравномерностью вращения контролируемой пары, но и неравномерностью первоначальной записи на барабане 11. Эти изменения значительно отличаются периодом действия. Если период действия вращающейся пары равен примерно 300 сек, то период действия неравномерности значительно выше и определяется скоростью вращения барабана, равной 10 об!сек. В связи с этим перед записывающим устройством устанавливается фильтр, не пропускающий частоты с величиной 10 гц и выше. Более низкие частоты характеризуют лишь кинематическую погрешность передачи.
В конструкции прибора предусмотрены в основном те же эксплуатационные удобства, о которых говорилось в отношений прибора IMO-S.
При контроле партии идентичных колес не имеет смысла повторять весь цикл записи, а можно по одной записи проверять всю партию колес. Для легкости и плавности вращения в столе прибора создается масляная подушка. Для этого с торца стол поддерживается 8 круговыми подшипниками, и к ним подводится масло под давлением около 12 атм (фиг. 32).
Для того чтобы получить достаточно большое число импульсов от червяка, на его оси установлено 10 зубчатых дисков. Над каждым диском расположен свой датчик. Диск выбирается таким образом, чтобы на барабане с учетом передаточного отношения пары находилось число волн от 4000 до 8000 (лучше 6000). Диски имеют следующее число зубьев: 10, 14, 19, 29, 39, 58, 79, 106, 160 и 322. Равномерность вращения червяка достигается с помощью клиноременной передачи от редуктора. Редуктор приводится в движение от электродвигателя с двумя скоростями вращения. Всего червяк может иметь 6 скоростей вращения (число оборотов червяка от 3,75 до 120 в минуту). Для установки номинального межцентрового расстояния прибор снабжен оптическим устройством, состоящим из шкалы и микроскопа с величиной отсчета 0,01 мм. Точность измерения прибора составляет I".
53
Аналогичный прибор типа 1МО-32 для контроля колес диа метром до 320 мм осваивается в ЧССР (фиг. 33). В- этом приборе, основанном также на магнитоэлектрическом принципе, проверка производится при зацеплении контролируемого колеса с измерительным.
Фиг. 32. Схема измерительного узла прибора IМО-200.
На этом приборе можно контролировать зубчатые колеса диаметром от 50 до 500 мм и передаточным отношением 1 :7. Погрешность измерения равна 0,5" [27].
В лаборатории по металлорежущим станкам и технологии производства при Высшем техническом училище в г. Аахене (ФРГ) для контроля зуборезных станков были разработаны сейсмические датчики. Датчики были применены и для комплексного однопрофильного контроля [28]. Сейсмический датчик UM-180 диаметром 180 мм, высотой 250 мм имеет собственную частоту в 1 гц. Датчик позволяет производить измерение низких частот с погрешностью около 10%. При однопрофильном контроле контролируемое колесо должно вращаться со скоростью не менее 60 обIмин. Регистрация погрешности основана на выявлении смещения фазы ошибок. Для выявления точного смещения фаз сложных кривых, состоящих из синусоид различной 54
частоты, и прежде всего для выявления низких частот скорость вращения увеличивают до 140—180 об!мин. Чувствительность контроля при помощи сейсмических датчиков повышают до 0,1".
При комплексном однопрофильном контроле с сейсмическими датчиками необходимо, чтобы контролируемая пара приводилась в движение строго равномерно. Поскольку создать равномерный привод практически невозможно, то для однопрофильного контроля используются два сейсмических датчика.
Фиг. 33. Прибор IMO-32:
1 — контролируемое колесо, 2 — измерительное колесо, 3 — привод предварительный, 4— привод, 5 — электронный блок, 6 — самописец, 7> 12 — электродвигатели, 8 — статор, 9, 10 — диски, 11, 13 — магнитофонные головки
Один датчик регистрирует неравномерность вращения контролируемого колеса, а другой — неравномерность вращения привода. С помощью второго датчика исключается неравномерность работы привода. При этих измерениях оба сейсмических датчика должны иметь равную собственную частоту и одинаковую степень демпфирования. Кроме того, оба датчика должны быть одинаково чувствительны в отношении диаметров и чисел зубьев контролируемых колес, так как неравномерность вращения привода влияет в зависимости от передаточного отношения кинематической цепи. Это передаточное отношение может быть установлено от 1 : 1 до 1 :500. Полностью компенсировать неравномерность привода не удается и при больших погрешностях. В этом случае могут быть допущены большие колебания привода, чем при малых погрешностях.
На фиг. 34 показана схема выключения датчиков для уменьшения влияния неравномерности вращения привода. Неравномерность вращения привода вызывает одновременное смещение
55
колес на величину дуги а, которое приводит к появлению угловых ошибок +<pi и —ф2- Выдается сигнал соответственно + t4pi и —Уфо. Затем эти сигналы вычитаются таким образом, что разность равняется нулю. На фигуре показаны две возможные схемы компенсации. В одной из них к датчикам подключаются усилители несущей частоты (пунктирные линии). При этом
Смеситель
Усилщпель несущей частоты
3-канальный
самописец
1-канальный
самописец
Фиг. 35. Макет прибора с сейсмическими датчиками.
Фиг. 34. Электрическая схема прибора с сейсмическим датчиком.
включении на выходе находится трехканальный самсинсец, который позволяет производить запись от каждого датчика в отдельности и суммарные отклонения. Для практического использования более удобной является вторая схема 'сплошные линии), не требующая сложных приборов. По этой схеме поданные сигналы +иф1 и —vcp2 передаются сначала в сумматор. К сумматору подключается усилитель, несущей частоты. Сумматор имеет два линейных потенциометра со 100 делениями шкалы, по которым устанавливаются коэффициенты, соответствующие числам зубьев колес, находящихся в зацеплении.
При использовании сейсмических датчиков требования к равномерности подтормаживания являются такими же, как и к равномерности привода.
Соответствующее передаточное отношение контролируемой пары в приборе устанавливается по шкале потенциометров. В процессе создания прибора для комплексного однопрофильного контроля был сделан макет (фиг. 35), в котором шпиндели были установлены на подшипниках с радиальным биением, не 56
превышающим 1 мк. Меньшее колесо контролируемой пары приводилось в движение от электродвигателя постоянного тока через фрикционную передачу. Фрикционный диск 3, установленный на малом колесе, имел форму тяжелого маховичка, что вызывало демпфирование высокочастотных колебаний от неравномерности вращения привода. Демпфирование подвижной системы создавалось при помощи медного диска, установленного на валу и проходящего между полюсами сильного постоянного
Фиг. 36. Прибор фирмы Хайденрейх и Гарбек для контроля конических колес:
1 — привод, 2 — фрикционный диск, 3 — подтормаживающее устройство, 4 — суммирующее устройство, о —усилитель, £ —самописец.
магнита. Первоначально шпиндель вращался со скоростью 120 об)мин. Сейсмический датчик 2, который предназначался для компенсации неравномерности вращения шпинделя, помещали на валу меньшего колеса под маховиком. Второй датчик 1, определяющий неравномерность вращения контролируемого колеса, устанавливали на контролируемом колесе и при смене колеса'датчик также снимали, а потом вновь устанавливали. Иногда более целесообразно производить запись комплексной однопрофильной погрешности на магнитной ленте с тем, чтобы в последующем провести частотный анализ.
Фирма Хайденрейх и Гарбек (ФРГ) разработала прибор модели ЕРК-40 (фиг. 36, а, б) для контроля конических зубчатых колес с пересекающимися осями и использованием сейсмических датчиков. На приборе можно измерять колеса диаметром от 50 до 400 мм. Контролируемые колеса приводятся в движение приводом 1 от регулируемого электродвигателя постоянного тока через фрикционную передачу. Фрикционный диск 2 на горизонтальном шпинделе сделан в виде маховичка для обеспечения равномерности привода. Регулируемые числа оборотов от 10 до 100 в минуту. Для обеспечения силового замыкания в
57
контролируемой паре на выходном валу расположено подтормаживающее устройство 3, основанное на использовании вихревых токов. Контролируемые колеса устанавливаются в полых шпинделях, благодаря чему можно проверять валковые колеса. Контролируемые колеса устанавливаются точно по оси с помощью стеклянных штриховых линеек. Верхний шпиндель прибора может смещаться в сторону на величину ±0,1 мм для того, чтобы определять правильность установки колеса при нарезании на станке [83].
Фиг. 37. Прибор фирмы Шоппе и Фазер для кдмп-лексного однопрофильного контроля.
Фирма Шоппе и Фазер в 1961 г. демонстрировала впервые на выставке в Ганновере прибор для комплексного однопрофильного контроля (фиг. 37). Прибор предназначен для контроля зубчатых колес диаметром до 200 мм. Механическая связь между контролируемыми пар’ами осуществляется только зацепляющимися колесами. На одних осях с установленными на приборе колесами закреплены диски с делениями, аналогичные лимбам теодолита. Измерительная головка 1 (фиг. 37) может закрепляться в своих направляющих для установки необходимого межосевого расстояния. Измерительная головка 2 смещается только вдоль своей оси, что* обеспечивает зацепление колес при различной их ширине. При вращении контролируемой пары электронное устройство 4 подсчитывает число импульсов, проходящих у каждого колеса, и определяет смещение фазы в зависимости от погрешности контролируемого колеса. Результаты измерения регистрируются записывающим устройством 3. Относительно простая механическая часть прибора и простая схема требуют создания сложной электронной части прибора. Погрешность прибора находится в пределах 2—3" и возникает от погрешности дисков и радиального биения [27]. 58
Национальной инженерной лабораторией (Англия) разра-ботан прибор для комплексного однопрофильного контроля зубчатых колес, который был показан на выставке приборов в Лондоне. На приборе демонстрировался контроль зубчатого колеса с 88 зубьями в однопрофильном зацеплении с измерительным колесом, имеющим 32 зуба (передаточное отношение 11:4). Измерительное колесо приводится в движение от маломощного электродвигателя. На приборе можно контролировать колеса с межцентровым расстоянием от 228,6 до 424,8 мм.
Фиг. 38. Схема прибора Национальной инженерной лаборатории (Англия) для однопрофильного контроля.
В приборе (фиг. 38) соосно оси каждого контролируемого колеса 1 и 2 установлены диски 3 и 8, на которых нанесены радиальные риски через одну угловую минуту. В процессе обката колес возникают импульсы (за один оборот 21 600 импульсов), которые считаются с помощью фотоэлемента. Поскольку число импульсов пропорционально передаточному числу контролируемой пары, то с помощью умножителя 7 и делителя 6 частот образуется новая частота импульсов от измерительного колеса, равная числу импульсов, снимаемых с контролируемого колеса. Процесс умножения и деления импульсов осуществляется с погрешностью, которая является пренебрежимо малой по сравнению с погрешностью контролируемого зубчатого колеса. После этого фазометром 4 определяют сдвиг сигналов равной частоты, которые регистрируются с помощью' записывающего устройства 5 [29]. Разработанным устройством можно контролировать колеса при передаточном отношении от 15 до 100.
59
Во французской литературе описан прибор для комплексного однопрофильного контроля цилиндрических,' конических и червячных передач [30], основанный на сравнении перемещения двух соосных грузов, приводимых в движение от барабанов, соосных контролируемым парам. В приборе (фиг. 39, а и б) на одной оси с контролируемыми колесами или на оси червяка и колеса установлены диски, на которых закреплены концы нитей,
а на других концах нитей, сведенных вместе, размещаются грузы специальной конструкции. Внутри одного груза располагается датчик, измерительный шпиндель которого связан с другим грузом. Диаметры дисков пропорциональны передаточным отношениям контролируемой пары. При вращении контролируемой пары нити сматываются с барабана или наматываются на него. При наличии погрешности одного из колес перемещение грузов будет не одинаковым, что и будет регистрироваться самописцем. Поскольку червячные передачи обладают большим передаточным отношением, то при обычной схеме на оси червяка должен быть очень маленький барабан. Поэтому нить перемещается, проходя через два барабана, один из которых находится на оси червяка, а другой в составе промежуточного блока.
Разность двух измерений одной и той же пары составляет от 7 до 7,5%, что объясняется цеховыми условиями контроля. Предполагается, что в лабораторных условиях погрешность будет в пределах 3—4%.
Обычно в известной системе комплексного однопрофильного контроля содержится измерительное колесо.
60
В последние годы фирмы пытаются разработать измерительные средства в которых не требовалось бы измерительных колес.
В устройстве, разработанном в Японии [84], используется индивидуально-дисковый эвольвентомер, который снабжается двумя измерительными наконечниками. С помощью наконечников проверяются одновременно эвольвентные поверхности на двух соседних зубьях. Сферические измерительные наконечники располагаются на одной прямой, касательной к основной окружности, и расстояние между контактными точками равно величине основного шага. Каждый из измерительных наконечников передает отклонения на свой емкостный датчик, который связан с отдельными перьями самописца. Таким образом, самописец имеет два пера, установленные на разной длине и одновременно записывающие погрешность профиля. Бумага в самописце протягивается пропорционально перемещению каретки эволь-вентомера вместе с измерительными наконечниками.
Процесс измерения осуществляется следующим образом. После проверки эвольвенты двух соседних зубьев (первого и второго) самописец зарегистрирует две кривые погрешностей, которые показывают взаимное действие этих соседних профилей. На участке перекрытия профилей в одном месте бумаги располагаются два отрезка кривых, расстояние между которыми равно величине погрешности основного шага. Затем производят измерение следующей пары зубьев, причем первый наконечник контролирует поверхность второго зуба, уже проверенную до этого вторым наконечником. За два цикла оказываются проверенными эвольвенты трех зубьев, и при этом второй зуб проверен два раза. В первой проверке были зарегистрированы погрешности профиля и взаимное положение второго зуба с первым, а во второй проверке — взаимное положение второго зуба с третьим. После наложения диаграмм одной на другую (по зубу, проверенному дважды) получается совмещенная диаграмма трех рядом стоящих зубьев. Аналогичным образом осуществляется проверка по всем зубьям колеса. Результаты измерения позволяют выяснить отдельно погрешности профиля, основного шага, разности окружных шагов и накопленную погрешность окружного шага. По диаграмме невозможно определить толщину зуба.
Помимо сферических наконечников диаметром 1 мм, используют тагенциальные наконечники. Наконечники подвешиваются на крестообразном пружинном шарнире. Практически можно установить наконечники с точностью до 1 мк. На погрешность измерения влияют смещения положения наконечников с линии зацепления, погрешности и эксцентрицитеты диска, равного основной окружности. Например, для колеса с радиусом делительной окружности 72 мм погрешность диска и его эксцентрицитет не должны превышать 7 мк. Погрешность от совмещения 61
записи зависит от числа зубьев контролируемого колеса. Погрешность от увеличения емкостной схемы самописца небольшая, так как в пределах ристику.
Работы по созданию роля без использования
±30 мкм он имеет линейную характе-
Инспекции вооружен-
Фиг. 40. Прибор ных сил (Англия) для контроля цилиндрических зубчатых колес
приборов для однопрофильного конт-измерительного колеса проводились в в нашей стране. В 1957 г. выдано авторское свидетельство № 109019 на имя Маркова Н. Н. на прибор, в котором осуществляется последовательная проверка профилей колеса на эвольвентомере. Переход от одного зуба на другой производится на величину углового шага.
В 1963 г. выдано авторское свидетельство №	152743 на имя
Б. А. Тайца и И. П. Не-журина, в котором предусматривается проверка на эвольвентомере с двумя измерительными наконечниками.
Сущность комплексного однопрофильного контроля заключается в
выяснении не только состояния профиля, образующего боковую поверхность зуба, но и взаимного положения профилей. Имеются попытки получить в результате проверки сумму погрешностей профилей и положения.
В последние годы в Инспекции вооруженных сил (Англия) используется метод контроля, базирующийся на индивидуально-дисковом эвольвентомере.
Изготовлен автоматический прибор, в котором (фиг. 40) на одной оси с контролируемым колесом 1 расположен диск 4 с радиусом, равным радиусу основной окружности контролируемого колеса. С этим диском контактирует линейка 2, обеспечивающая привод от электродвигателя 3. После проверки профиля на одном зубе колесо поворачивается с помощью дополнительного электродвигателя точно на величину основного шага. Измерительный наконечник 5 расположен на линейке 6, которая контактирует с другим диском 7, равным основной окружности колеса. На одной оси с этим диском расположены две круговые диаграммы, имеющие отдельные перья. На одном диске 9 записывается погрешность профиля, а на другом 7 номинальное 62
положение профиля. Процесс измерения осуществляется в следующей последовательности. При проверке одного профиля на диске 9 записываются отклонения профиля. На диаграмме 8 регистрируются номинальные положения профилей. После проверки одного зуба с помощью линейки 6 измерительный наконечник перемещается на величину основного шага от начала первоначальной проверки, а диаграмма поворачивается.
В приборе имеется оптическое устройство 11 и фотоэлектрический датчик 10. В результате последовательной проверки всех профилей на диаграмме 8 оказываются записанными номинальные положения профилей зубьев, а на диске 9 действительные положения профилей, т. е. с погрешностями. Наложением одного диска на другой определяется не только погрешность профиля, но и взаимное положение профилей.
2. ДВУХПРОФИЛЬНЫЙ КОМПЛЕКСНЫЙ МЕТОД КОНТРОЛЯ ЗУБЧАТЫХ ЗАЦЕПЛЕНИЙ
Система комплексного двухпрофильного контроля, появившаяся более 40 лет назад, широко применяется в промышленности. Направление развития конструкций приборов для двухпрофильного комплексного контроля в основном определилось.
Ясно вырисовывается потребность в выпуске двух видов этих приборов. Первый вид предназначается для контроля в лабораторных условиях, а также в условиях мелкосерийного и индивидуального производства. Такие приборы снабжаются большим количеством всевозможной оснастки, которая позволяет проверять зубчатые колеса различных размеров, различной конфигурации и вида зацепления. Эти приборы часто снабжаются механическим приводом и записывающим устройством. Второй вид приборов предназначается для контроля в цеховых условиях при установившейся номенклатуре колес. В этом случае целесообразно разрабатывать упрощенные приборы для определенных условий их применения и для определенных видов зацепления. Схема измерения цилиндрических зубчатых колес в приборах для двухпрофильного комплексного контроля вполне определилась.
Схема измерения конических зубчатых колес еще не вполне определилась. Большое влияние на результаты измерения конических колес на приборе для двухпрофильного контроля оказывает их установка, что является определенным сдерживающим фактором применения таких приборов. Приборы для двухпрофильного контроля червячных передач не получают большого развития прежде всего потому, что для точных червячных передач комплексный двухпрофильный контроль оказывается недостаточно точным. Для этих передач желательна проверка пары на приборах для комплексного однопрофильного контроля, о
63
которых говорилось ранее. Для червячных передач невысокой точности проведение двухпрофильного контроля является также затруднительным, и в этом случае оказывается более удобным проверять червячную передачу по пятну контакта. Вместе с тем, хотя проверка по пятну контакта широко используется особенно при контроле червячных и конических передач, она в большей мере не объективна не только из-за оценки величины прилегания, но и из-за толщины краски, ее состава и состояния.
Таким образом наиболее устойчива схема комплексного двухпрофильного контроля, принятая в отношении цилиндрических зубчатых колес. Развитие приборов для комплексного двухпрофильного контроля идет по пути создания конструкций с целью повышения эксплуатационных удобств и надежности работы, автоматизации процесса контроля для использования в автоматических линиях по производству зубчатых колес.
Как правило, если какая-либо фирма выпускает приборы для контроля зубчатых колес, она изготавливает приборы для. двухпрофильного контроля. Обычно приборы отличаются только конструктивным оформлением принятой схемы измерения, и не имеет смысла подробно рассматривать много конструкций приборов различных иностранных фирм. Следует только привести примеры тех конструкций, которые отличаются от общепринятых, или характеризуют определенное направление в развитии этих видов приборов.
Приборы для контроля цилиндрических колес выпускаются нескольких типоразмеров. На приборах первого диапазона можно контролировать зубчатые колеса с межцентровым расстоянием до 120—150 мм, модулем приблизительно от 0,2 до 1,25 мм и диаметром до 150—160 мм. На приборах второго диапазона можно проверять колеса с межцентровым расстоянием контролируемой пары до 300—400 мм, модулем 1 —10 мм, диаметром до 400—500 мм. К этому диапазону относится основная масса контролируемых колес. На приборах третьего диапазона контролируются колеса с межцентровым расстоянием до 500— 600 мм, диаметром до 1000 мм и модулем 4—16 мм. Более правильной характеристикой в отношении приборов для комплексного двухпрофильного контроля является величина возможного измерительного межцентрового расстояния.
Наибольшее распространение имеют приборы, в которых регистрируется смещение одного из колес в радиальном направлении.
Схемы с радиальным смещением одного из контролируемых колес, как более простые и удобные дЛя изготовления, приняты в отечественных приборах.
Единственная фирма Клингельнберг (ФРГ) выпускает универсальный прибор, предусматривающий и комплексную двухпрофильную проверку. В этом приборе (фиг. 41) один шпиндель установлен на неподвижной станине, а другой расположен на 64
вращающемся столе. Положение оси второго колеса меняется относительно вращающегося стола для установки необходимого межцентрового расстояния. В процессе обката контролируемой пары погрешность контролируемого колеса приводит к смещению поворотного стола и вместо радиальных смещений регистрируются хордальные.
Неудобство измерения по указанной схеме заключается в том, что в зависимости от диаметра контролируемого колеса
меняется масштаб отсчетного устройства. Этот метод измерения используется фирмой также и при контроле конических колес. В этом случае метод проверки обладает некоторым преимуществом по сравнению со схемой осевых измерений. При контроле конических колес по схеме радиального смещения из-за недостаточно тщательной их установки и наличия погрешностей контролируемого колеса вместо линейного контакта вдоль образующей зуба происходит точечный контакт у большего или меньшего основания. Особенно значительно на погрешность измерения конических зубчатых колес оказывает влияние неточность
Фиг. 41. Универсальный прибор фирмы Клингельнберг, используемый для комплексного двухпрофильного контроля цилиндрических зубчатых колес.
осевой установки вершин конусов. Эта установка должна осуществляться с очень большой точностью. Кроме того, отклонение в толщине зуба приводит к нарушению контакта по длине зуба.
В приборе фирмы Клингельнберг (ФРГ) для контроля конических колес некоторым образом сочетаются две схемы измерения (фиг. 42). В этом приборе настройка на требуемый угол между осями контролируемых колес осуществляется в зависимости от размеров их углов и толщин зубьев. Установка колес вдоль оси несколько упрощается, поскольку точка пересечения их осей является осью поворота. Поворотом одной оправки относительно оси прибора обеспечивается беззазорный контакт сопрягаемых колес. Разница между настроенным и действительным положением осей характеризует отклонение толщины зубьев. После этого осуществляется обкат контролируемой пары в беззазорном зацеплении, в результате которого регистрируют-
3 Н. Н. Марков
65
ся осевые сдвиги одного из колес. Прибор снабжен двумя каретками.
Приборы указанных выше трех типоразмеров можно разбить на две группы по условиям их применения. К первой группе относятся приборы лабораторного типа, снабженные большим количеством оснастки, записывающим устройством, мотоприводом и т. д. К другой группе относятся приборы цехового типа,
Фиг. 42. Прибор фирмы Клингельнберг для двухпрофильного контроля конических зубчатых колес.
которые делаются значительно проще, но в то же время надежнее для условий производства. Две группы приборов выпускаются и заводом МИЗ.
Указанная разбивка особенно характерно проявляется на примере ведущих в области производства зубоизмерительных приборов фирм Мааг (Швейцария) и Гоулдер (Англия). Фирма Мааг выпускает, например, 5 типоразмеров приборов [31]. Одна группа этих приборов DAS-1; DAS-2 и DAS-4 предназначена для контроля зубчатых колес с межцентровым расстоянием от 50 до 1000 мм в цеховых условиях. Приборы снабжены руч-. ным приводом, простым самописцем и позволяют благодаря своей оснастке контролировать различные виды зубчатых зацеплений. Вместе с тем эта же фирма выпускает прибор DAS-10 также с ручным приводом и самописцем. Установка межцентрового расстояния на этом приборе осуществляется по оптической линейке и микроскопу с отсчетом в 0,005 мм. Прибор предназначен только для контроля прямозубых и косозубых цилиндрических зубчатых колес с межцентровым расстоянием от 50 до 115 мм в лабораторных условиях. Однако для лабораторных измерений фирма выпускает еще один прибор модели DAS-40 66
для контроля колес всех видов зацеплений с межцентровым расстоянием от 70 до 400 мм. Этот прибор снабжен электроприводом, самописцем и оптическим узлом для настройки межосевого расстояния.
Фирма Гоулдер [21], известная ранее под торговым именем «Монарх», провела большую работу по выявлению потребной номенклатуры приборов и условий их использования. Было обследовано 25 различных фирм, являющихся потребителями
Фиг. 43. Прибор модели Х2 1 фирмы Гоулдер.
приборов. В процессе обследования выяснялась группа вопросов, связанных как с номенклатурой контролируемых колес, выборочностью проверки, массой колес, так и с оснащением приборов самописцами и отсчетными устройствами. В общей сложности было задано около 30 вопросов. Ответы на эти вопросы показали, что промышленность нуждается в приборах для контроля мелкомодульных зубчатых колес. Эти приборы должны иметь устройство для регулировки измерительного усилия. Установлено, что всевозможные переходные втулки, установочные кольца не могут использоваться в приборах, поскольку являются источниками дополнительных погрешностей. Было отмечено, что существующие приборы не позволяют проверять эвольвентные шлицевые валы. Было также выяснено, что самописцы применяются в очень ограниченном количестве. Проведенное обследование вынудило фирму полностью пересмотреть ранее выпускаемую номенклатуру приборов. Если ранее фирма выпускала две модели приборов, одну с межцентровым расстоянием 150 мм и другую с 550 мм, то после выявления потребности в приборах фирма стала выпускать 6 типоразмеров приборов.
3*	67
Вся номенклатура приборов фирмы Гоулдер разбивается на1 две группы А и В. Каждая группа состоит из' трех приборов. Приборы группы А — это приборы, предназначенные для применения в лабораторных условиях. Прибор модели № 1 группы А (фиг. 43) предназначен для контроля мелкомодульных зубчатых колес высокой точности, применяемых в радарных и других авиационных установках, минимальный допуск колес не превышает 0,01 мм. На приборе может быть установлено межцентровое расстояние до 100 мм, т. е. могут измеряться колеса
Фиг. 44. Прибор модели № 2 фирмы Гоулдер.
диаметром до 165 мм и модулем от 0,2 до 1,25 мм. Прибор модели № 2 (фиг. 44) предназначен для наиболее распространенных зубчатых колес, применяемых в автомобильной, станкостроительной и авиационной промышленности. На примере может быть установлено межцентровое расстояние до 225 мм, т. е. могут измеряться колеса .диаметром от 25 до 360 мм и модулем от 0,6 до 6,25 мм и массой до 10 кг. Прибор модели № 4 предназначен для контроля крупногабаритных зубчатых колес с межцентровым расстоянием от 150 до 800 мм. На нем можно-контролировать насадные колеса диаметрохМ до 1220 мм и валковые до 500 мм с длиной вала до 800 мм. Масса контролируемых колес до 180 кг. Измерительное усилие в измерительной каретке может регулироваться и устанавливаться до 90 н. Габаритные размеры прибора 1524x610x813 мм, масса 307 кг.
Вторая группа В приборов предназначена для использования непосредственно в цеховых условиях при изготовлении колес большими сериями. Основным направлением конструктивных разработок таких приборов является простота и надежность работы за счет некоторого сокращения их эксплуатационных возможностей. Они, например, предназначаются только для кон-68
троля цилиндрических зубчатых колес. Относительно невысокая стоимость этих приборов достигается за счет унификации их с приборами первой группы и между собой. В каталогах эту группу приборов иногда называют приборами группы S. Фирма выпускает также три типоразмера приборов этой группы. ЬЛо-дель 4" по диапазону контролируемых колес идентична модели № 1, и применяемые в этих моделях оправки являются взаимозаменяемыми. В последних каталогах отсутствуют указания о выпуске модели 4". Возможно, что выпуск его прекращен ввиду малого отличия от модели № 1.
Модель 9" (фиг. 45) позволяет устанавливать межцентровые расстояния так же, как модель № 2, но нижний предел контролируемых модулей ограничен величиной 1,25 мм. В этих приборах также оправки взаимозаменяемы. Третья модель 16" предназначается для контроля колес с межцентровым расстоянием до 406 мм, диаметром 609 мм, модулем от 1,8 до 8,5 мм.
Приведенные приборы отличаются конструктивными особенностями от приборов, выпускаемых другими иностранными фирмами. В приборах лабораторного типа это отличие заключается прежде всего в расположении установочной и измерительной кареток. В лабораторном приборе фирмы Гоулдер один шпиндель расположен постоянно в станине прибора и не перемещается как при создании измерительного межцентрового расстояния, так и при регистрации его колебаний. Установочная и измерительная каретки расположены одна над другой. Благодаря такому расположению кареток прибор имеет малые габаритные размеры. Каретки прибора плавающие, сделаны на подшипниках качения. Так, каретка в модели № 2 имеет массу 11 кг, а смещается под действием усилия 0,5 н. Для установки контролируемого и измерительного колес обычно используются простановочные кольца, которые иногда могут внести дополнительные погрешности. Измерительный шпиндель, расположенный в станине прибора, может устанавливаться по высоте. Обычно в большинстве приборов других фирм используются конусные посадочные места. Теоретически коническая поверхность дает надежное центрирование и посадку оправки. Одрако практически очень часто этого не получается. В связи с загрязнением конических поверхностей и возможными забоинами посадка значительно искажается. Чтобы устранить недостатки, присущие коническим посадкам, для установки оправки фирма применяет цилиндрические посадочные места (фиг. 46) с затяжкой винтом по оси, благодаря чему оправка опирается на фланец.
В процессе проверки колес по пятну касания на краску или при установке номинального измерительного межцентрового расстояния необходимо стопорить подвижную каретку относительно установочной. В приборах № 1 и 2 стопорением достигается установка измерительной каретки всегда в среднем поло-69
жении и при этом усилие стопорения не передается на шариковые направляющие. Стопор имеет двухстороннйй кулачок, который вместе с ручкой управления установлен на измерительной каретке и входит в паз установочной каретки. Стабильность стопорения находится в пределах ±0,5 мм. В качестве основного регистрирующего устройства используется стрелочное отсчетное устройство в одних прибора с ценой деления 0,001 мм,
Фиг. 45. Прибор модели 9" фирмы Гоулдер.
Фиг. 46. Установка оправок в приборах фирмы Гоулдер.
в других с ценой деления 0,0025 мм. Записывающее устройство часто непосредственно в прибор не встраивается, но во всех приборах лабораторного типа предусмотрена возможность установки самописца. По требованию приборы могут поставляться с самописцами фирмы Тейлор Гобсон, записывающими отклонения на электротермическую бумагу с увеличением 100, 200, 500, 1000, 2000 и 5000 со скоростью перемещения бумаги 300 мм в минуту. Точность самописца в пределах 3%, частота записи отклонений без искажений достигает 20 циклов в секунду. В отдельных случаях, когда проверяются большие партии однотипных колес, а также конические и червячные колеса, фирма поставляет специальное устройство, отводящее каретку поворотом одного рычага. Величина отвода в приборе № 1 достигает 19 мм, в приборе № 2 38 мм, стабильность возврата после отвода 0,004 мм.
Конструктивная схема подвижного устройства, применяемого в приборе № 2, показана на фиг. 47. Полый цилиндр перемещается по высоте с помощью реечной передачи. Снизу цилиндра находится центр, а верхняя часть его закрыта втулкой с отверстием, диаметр которого равен диаметру оправки, на которой установлено колесо. Установленное в центрах зубчатое колесо может подниматься на необходимую высоту. На фиг. 48 70
показаны различные случаи использования подъемного устройства прибора. Подобное устройство не применяется в приборе № 4, на котором контролируются большие и тяжелые зубчатые колеса. Объясняется это тем, что очень редки случаи изготовления валковых колес с диаметром более 300 мм. Вместе с тем создание шпинделя, который можно было бы загрузить большой массой при диаметре стола 500 мм, обеспе
чив плавное вращение и осевое установочное перемещение, является очень дорогостоящим. Кроме того, этим устройством будут относительно редко пользоваться. В приборе № 4 контролируемое колесо диаметром 1200 мм устанавливается на стол, снабженный Т-образными пазами, по которым размещены шесть специальных радиальных упоров. С помощью четырех упоров колесо устанавливается по высоте. Для прибора*№-4 в связи с большой массой самой каретки (230 кг) перемещение ограничено всего в 200 мм. Каретка перемещается от электродвигателя. Для1 того чтобы не ударить по кареткам в процессе загрузки измерительного и контролируемого колес, в модели № 4 с помощью рычагов можно приподнять поворотный стол и измерительную каретку. В приборе № 4 закрытые направляющие, измерительное усилие создается пружиной и может менять направление при контроле колес наружного или внутреннего зацеплений, величина усилия шкале.
Фиг. 47. Схема подъемного шпинделя в приборе № 2.
устанавливается по
Приборы цехового типа (тип S), предназначенные для использования небольшими предприятиями, имеют некоторые конструктивные особенности. В приборе 4" измерительная каретка подвешивается на плоских пружинах из бериллиевой бронзы. Прибор снабжен устройством для установки величины измерительного усилия по шкале с указателем. Приборы 9" и 16" отличаются конструкцией измерительной каретки. В приборах типа S измерительные колеса закрепляются на поворотных кронштейнах, установленных на шариковых или игольчатых подшипниках. В приборе 16", где может быть установлено измерительное межцентровое расстояние до 400 мм, станина имеет длину всего 600 мм. Чувствительные направляющие в этом случае оказываются внутри прибора и надежно защищены. Измерительное межцентровое расстояние в приборе 9" устанавливается путем перестановки кронштейна с оправкой для измерительного колеса и отсчетным устройством по направляющим, расположенным сбоку станины. В приборе 16" перемещается
71
оправка контролируемого колеса, а измерительное колесо на кронштейне и индикатор установлены неподвижно.
Фирма провела работу по оснащению приборов измерительными червяками. Такие измерительные элементы были сделаны
Фиг. 48. Примеры использования подъемного шпинделя.
для приборов № 1 и 2. В первом случае использовался червяк диаметром 18 мм, а во втором случае — диаметром 50 мм. Для обеспечения поворота измерительного кронштейна был принят угол его наклона, равный 3°. Были разработаны также шариковые измерительные элементы. Преимущества и недостатки этих измерительных элементов будут рассмотрены ниже.
72
В большинстве приборов для комплексного двухпрофильного контроля настройка на измерительное межцентровое расстояние осуществляется с помощью шкалы и нониуса. Обычно имеется возможность производить настройку по концевым мерам длины, устанавливаемым между оправками прибора. Реже встречаются приборы, которые настраивают по оптическому отсчетному устройству, как это имеет место в приборе фирмы Мааг модели DAS-40 (фиг. 49).
Для комплексного двух' профильного контроля важное значение имеет величи
Фиг. 49. Прибор DAS-40 фирмы Мааг при контроле колес внутреннего зацепления.
на измерительного усилия, создаваемого в зацепляющихся зубчатых колесах. Фирма Гоулдер-^ считает, что величина измерительного усилия имеет значение только при контроле зубчатых колес с модулем менее 1,25 мм. Вместе с тем, очень
многие фирмы снабжают почти все свои приборы специальными устройствами, с помощью которых при контроле потребитель может устанавливать различное измерительное усилие в зависимости от конструкции и размеров контролируемого колеса.
Фиг. 50. Шкала для установки измерительного усилия.
Так фирма Парксон (Англия) почти все свои приборы снабжает шкалой и указателем (фиг. 50), с помощью которых может быть установлена необходимая величина усилия. При контроле колес различных диаметров усилие необходимо регулировать не только в связи с деформациями, которые могут возникнуть по профилям сопрягаемых колес, но из-за того, что линия кон
73
такта сопрягаемых колес и точка приложения усилия пружины расположены в различных плоскостях. Такое расположение приводит к появлению опрокидывающего момента, стремящегося оторвать измерительную каретку от своих направляющих. При большом измерительном усилии и небольшой массе колеса с кареткой, при наличии люфта в направляющих возможен перекос измерительной каретки.
Основная точность измерения в приборах для комплексного двухпрофильного контроля зависит от точности перемещения измерительной каретки. В большинстве приборов для перемещения каретки применяют шариковые и роликовые направляющие. В процессе эксплуатации прибора направляющие изнашиваются, что не всегда можно своевременно и быстро обнаружить. Восстановление изношенных направляющих также связано с большими трудностями. Фирмой Гоулдер выпущен прибор, в котором отсутствуют направляющие качения. Измерительная каретка подвешивается на плоских пружинах. Преимущество такой подвески заключается в отсутствии наружного трения. Выход из строя пружинных подвесок обнаруживается сразу, так как прибор не будет работать.
Фирма Шоппе и Фазер (ФРГ) на VIII Европейской выставке станков демонстрировала двухпрофильные приборы (модель 103), погрешность которых указывалась равной 0,2 мк вместе с записывающим устройством. Измерительная каретка приборов подвешена на плоских пружинах, что обеспечивает малую ее инерционность, а также позволяет создать измерительное усилие в 0,05 н. При таком усилии можно контролировать тонкие, в том числе неметаллические колеса, установленные на нежестких осях. Прибор снабжен электрическим приводом и самописцем с максимальным увеличением, равным 20 000 [85].
Фирма Шоппе и Фазер (ФРГ) выпускает также прибор модели 126 (фиг. 51), предназначенный для контроля колес диаметром до 1000 мм, с яодвеской каретки на плоских пружинах. Благодаря размещению широких пружин, расположенных на относительно большом расстоянии одна от другой, перемещения измерительной каретки параллельны. Бабки с центрами находятся в открытых V-образных направляющих. Открытая конструкция направляющих и их форма позволяют легко обрабатывать и обслуживать центровые бабки. Диаметры центровых оправок равны 100 мм, чем ограничивается минимальное межцентровое расстояние. Номинальное межцентровое расстояние устанавливается по шкале и нониусу с величиной отсчета 0,01 мм. На приборе контролируются колеса массой до 1000 кг. С помощью специального устройства создается измерительное усилие величиной до 1000 н при контроле колес наружного и внутреннего зацепления. Имеется дополнительный круглый стол для установки тяжелых колес. На направляющих прибора находится четырехскоростной электродвигатель, который снабжен
блокировкой, и выключается, когда измерительная каретка пе-. реместится на величину, превышающую ±2 мм. Результаты измерения регистрируются стрелочным отсчетным устройством
Фиг. 51. Прибор фирмы Шоппе и Фазер для двухпрофильного контроля.
и одновременно самописцем с увеличением от 50 до 1000 (10 диапазонов). При помощи специальных устройств можно контролировать конические и червячные передачи [11].
1
Фиг. 52. Схема приставки предприятия К. Цейсс для двухпрофильного контроля.
Распространение системы комплексного двухпрофильного контроля на колеса больших размеров не всегда идет по пути создания больших приборов. Оригинальной в этом отношении является разработанная на Народном предприятии К. Цейсс (ГДР) приставка для комплексного двухпрофильного контроля (фиг. 52). Эта приставка как самостоятельный узел может уста-
75
Фиг. 53. Установка приставки на универсальном приборе.
навливаться либо на специальном приборе для двухпрофильного контроля, либо на выпускаемом предприятием универсальном приборе (фиг. 53). Приставка может быть установлена на любом другом механизме для зацепления с контролируемым колесом. По основанию приставки на направляющих качения перемещается измерительная каретка 1 (см. фиг. 52). Ее перемещения регистрируются стрелочной отсчетной головкой 2 и одновременно записываются самописцем 3. Снизу оправки, на ко-’торой устанавливается измерительное колесо 6, находится диск 7, от которого фрикционная передача 7—8 обеспечивает протягивание бумаги в зависимости от угла поворота измерительного колеса. Скорость про-тягивания бумаги регулируется изменением передаточного отношения фрикционов 5—4. Движение на перо записывающего устройства передается с помощью системы рычагов. Цена деления стрелочного отсчетного устройства рав
на 0,002 мм, предел измерения ±0,120 мм. Увеличения записывающего устройства 100, 200 и 500, при которых обеспечивается цена деления соответственно 0,01; 0,005 и 0,002 мм, при пределах измерения ±0,250; ±0,125 и ±0,050 мм, т. е. предел измерения на-бумаге равен ±25 мм. Измерительная каретка перемещается на расстояние около 3 мм. Величина усилия, создаваемого на измерительной каретке, около 10 н. На каретке может устанавливаться колесо диаметром до 420 мм. Записывающее устройство имеет погрешность в пределах ±2,5%. Систематические погрешности в пределах измерения 50 мк равны ±10; ±8 и ±2 мк при увеличении соответственно 100, 200 и 500. Вариация показаний не более 0,3 мк, погрешность обратного хода не больше 1,5 мк.
Аналогичное устройство для контроля крупногабаритных колес (фиг. 54) изготавливается фирмой Шоппе и Фазер (ФРГ). Это приспособление устанавливается на обрабатывающий станок. При использовании приборов для комплексного двухпрофильного контроля непосредственно на станке нельзя достаточно точно измерить отклонение измерительного межцентрового расстояния, так как трудно установить номинальное расстояние. При контроле колес непосредственно на станке с недостаточной достоверностью определяется и колебание измерительного межосевого расстояния за оборот, поскольку измерение
76
производится непосредственно от технологической базы, и несовпадение этой базы с эксплуатационной, т. е. погрешности базирования колеса на станке, а также «плавание» стола в процессе контроля не могут быть выяснены. Однако колебание измерительного межесевого погрешности, вызывающие шум в передаче, могут быть выявлены с определенной точностью.
Фирма Клингельнберг (ФРГ) взяла патент [32] на накладной прибор для двухпрофильного контроля (фиг. 55). Помимо этой проверки на приборе можно контролировать окружной шаг, радиальное биение зубчатого венца и направление зуба. Прибор предназначен для контроля крупногабаритных насадных зубчатых колес. Базирование прибора производится по посадочному отверстию колеса с помощью втулки /, на которой
расстояния на одном зубе, т. е.
Фиг. 54. Приставка фирмы Шоппе и Фазер.
Фиг. 55. Накладной прибор фирмы Клингельнберг для комплексного двухпрофильного контроля
шарнирно закреплена державка 7 с трубой 2. Другой конец трубы поддерживается в радиальном направлении с помощью двух роликов 3, контактирующих с торцом колеса. Вылет трубы, а также положение роликов на трубе могут меняться для обеспечения контроля колес различного размера. На конце трубы устанавливаются различные съемные измерительные приспособления 6, в том числе и для двухпрофильного контроля. В процессе контроля измерительное колесо 4 с помощью роликов 3 обкатывается вокруг оси колеса. Погрешности от колебания измерительного
77
межосевого расстояния за оборот и на одном зубе вызывают у измерительного кодеса радиальные смещения, воспринимаемые отсчетным устройством 5.
В качестве измерительных элементов в подавляющем большинстве приборов при двухпрофильном контроле используются измерительные зубчатые колеса. Хотя фирмы обычно и указывают на возможность контроля сопрягаемых колес, но практически это осуществить в большинстве случаев невозможно. В качестве измерительного элемента некоторые фирмы применяют червяк, в том числе к фирма Мар (ФРГ).
Преимуществом использования червяка в качестве измерительного элемента является относительная простота проверки этого элемента, а следовательно и возможность его точного изготовления. Использовать червяк в качестве измерительного элемента удобно в тех случаях, когда изготовляются относительно небольшие партии косозубых зубчатых колес одного модуля, но различных углов наклона зуба. Разворачивая червяк на различные углы, можно контролировать различные колеса. В процессе зацепления червяка с цилиндрическим колесом происходит точечный контакт, вследствие чего из результатов измерения выпадают составляющие, которые возникают от погрешности в направлении зуба. С другой стороны точечный контакт приводит к быстрому износу контактных поверхностей измерительного червяка.
Таким образом использование червяка ограничено и прежде всего для тех случаев, когда контролируемое или сопрягаемые с контролируемым колеса имеют небольшую ширину, например мелкомодульные.
Фирмы Мар (ФРГ) и Гоулдер (Англия) по требованию заказчиков снабжают свои приборы измерительным элементом в виде колеса, зубья которого состоят из шариков (шариковый эталон) (фиг. 56, а). При использовании шарикового измерительного элемента прибор для комплексного двухпрофильного контроля применяют для непрерывной проверки радиального биения зубчатого венца. Подбором диаметров шариков, которыми обеспечиваются точки контакта на постоянных хордах впадин, можно значительно быстрее контролировать радиальное биение по сравнению с контролем на биениемере. Шариковое колесо представляет собой гладкий диск, в котором сравнительно свободно в державках установлены шарики. Угловое расположение шариков не имеет особого значения, в процессе обката с контролируемым колесом эти шарики самоустанавливаются и позволяют регистрировать только свое радиальное положение во впадинах колеса. Преимущество шариковых колес заключается в том, что они позволяют при использовании приборов для комплексного двухпрофильного контроля производить технологический анализ и выявлять только одно радиальное биение в «чистом» виде.
78
Попытки использовать двухпрофильный контакт и его основное преимущество — быстроту контроля делаются рядом фирм. При этом основное внимание обращается на создание специальных измерительных элементов, которые позволяли бы в процессе двухпрофильного контакта измерительного элемента с контролируемым колесом определить помимо комплекса погреш-
Фиг. 56. Специальные измери-_____тельные колеса:
а — шариковое измерительное колесо, б — колесо для проверки направления зуба, в — комбинированное измери -тельное колесо.
ностей также и составляющие погрешности, т. е. погрешности отдельных элементов. Интересными в этом отношении являются работы, проведенные фирмой Иллинойс Тул Ворк (США). Фирма разработала несколько видов измерительных зубчатых колес специальной конфигурации [33]. Когда при нарезании зубчатого колеса радиус основной окружности остается величиной не постоянной (кинематический эксцентрицитет), то толщина зуба оказывается переменной у наружного диаметра. Эта погрешность оказывает влияние на кинематическую точность, а также бесшумность работы. Чаще всего такие колеса являются косозубыми. Для выяснения этих ошибок фирма предлагает изготовлять измерительное зубчатое колесо с контактом в процессе двухпрофильного контроля по наружному цилиндру. Тогда при двухпрофильном контроле измененная толщина зуба у наружного цилиндра при симметричном положении сопрягае-
79
мых колес будет указывать на наличие кинематического эксцентрицитета. При указанной проверке должны быть установлены свои определенные допустимые отклонения.
Для проверки только винтовой линии в процессе двухпрофильного контроля фирма изготовляет специальные измерительные колеса (фиг. 56, б). У этих колес от боковой поверхности зубьев оставлена очень узкая полоса, находящаяся в районе делительного цилиндра. В этом случае также в процессе двухпрофильного контроля погрешности контролируемого колеса вызовут изменение межцентрового расстояния при переходе о г зуба к зубу. Используя приведенные принципы контроля косозубых колес, фирма для контроля небольших колес делает специальные измерительные колеса с диаметром, в три раза большим, чем у контролируемого колеса (фиг. 56, в). При этом на измерительном колесе нарезаны три участка, каждый равен длине окружности контролируемого колеса. В процессе обката с этим измерительным колесом на первом обороте колесо проверяется при контакте с наружным цилиндром, на втором — с делительным цилиндром и на третьем обороте осуществляется, полная комплексная двухпрофильная проверка колеса.
Для контроля направления зуба у прямозубых зубчатых колес изготовлены два узких прямозубых колеса, располагающихся по торцам контролируемого. Число зубьев каждого из колес в два раза меньше числа зубьев контролируемого. При переходе от зуба к зубу при наличии погрешности у контролируемого колеса изменяется межцентровое расстояние.
Предлагаемый фирмой ряд конструкций специальных измерительных колес безусловно не призван заменить обычные измерительные колеса с полным профилем. Здесь имеется явная, но пока что не совсем успешная, попытка использовать основное преимущество комплексного контроля — его простота для контроля погрешности отдельных элементов. С повышением производительности контроля точность измерения будет ниже, чем при контроле по этим элементам на специальных приборах. Кроме того, вряд ли удастся с помощью специальных колес избавиться от влияния других элементов, так же как и от случайных других ошибок. Поэтому фирма и рекомендует при использовании специальных измерительных колес применять записывающее устройство, позволяющее анализировать полученные результаты.
Большое значение комплексного двухпрофильного контроля заключается в том, что этот метод контроля сравнительно легко поддается автоматизации, поскольку сам процесс измерения является непрерывным, и регистрация обычных линейных перемещений измерительной каретки не вызывает особых трудностей.
Механизация и автоматизация процесса комплексного двухпрофильного контроля широко распространены в иностранной 80
практике. В полуавтоматических измерительных устройствах механизирован только процесс вращения; имеются устройства, it которых по окончании процесса измерения загорается сигнальная лампа, характеризующая точность контролируемого колеса. Полностью автоматизированные контрольные устройства используются в автоматических линиях по производству зубчатых колес.
В полуавтоматическом устройстве типа 140 фирмы Ролле (Франция) [13] контролируемое колесо вращается со скоростью 0,5 об!мин. Контролируемые колеса загружаются вручную. После полного оборота контролируемого колеса привод останавливается и зубчатые колеса, находящиеся в зацеплении, расходятся. При выходе измерительного межцентрового расстояния
Фиг. 57. Полуавтоматическое устройство тип 113 фирмы Шоппе и Фазе для комплексного двухпрофильного контроля.
за пределы допуска загорается сигнальная лампа, которая сохраняет свой сигнал до повторного нажатия пусковой кнопки для следующей проверки. Аналогичные полуавтоматические устройства модели 102 (фиг. 57, а, б, в) выпускаются также фирмой Шоппе и Фазер [34]. В обоих типах этих устройств помимо светового сигнала установлено стрелочное отсчетное устройство, позволяющее визуально наблюдать процесс измерения.
В промышленности США распространены приборы для комплексного двухпрофильного контроля фирмы Нейшинел Броч. Приборы принципиально не отличаются от рассмотренных выше и также оснащаются мотоприводом и записывающим устройством. Фирмой разработан и изготовлен прибор инерционного типа [36], предназначенный для контроля зубчатых колес с межцентровым расстоянием от 47,6 мм до 328,8 мм. Измерительное колесо устанавливается на поворотном рычаге и поджимается к
&	81
рабочему колесу пружиной, усилие которой регулируется. Измерительное колесо приводится в движение через ременную передачу от электродвигателя с регулируемой скоростью. В процессе контроля определяются колебания измерительного межцентрового расстояния за полный оборот на одном зубе и отклонение измерительного межцентрового расстояния. Точность измерения равна 0,0025 мм. При отклонениях, превышающих допустимые, загорается общая красная лампа и лампа, указывающая вид брака. Кроме того, отклонение измерительного межцентрового расстояния за оборот определяется по большой шкале стрелочного устройства.
На поворотном рычаге расположены два упора, которые воздействуют на регистрирующую детекторную систему. С помощью одного упора определяются колебания межцентрового расстояния на одном зубе, а с помощью другого — колебания межцентрового расстояния за полный оборот и отклонение этого расстояния. Прибор позволяет обнаруживать заусенцы на боковых поверхностях зуба. Благодаря инерции подвижной системы электрическая цепь прибора реагирует только на максимальные отклонения измерительного колеса при определении колебания измерительного межцентрового расстояния на одном зубе. Проверка производится за два оборота контролируемого колеса, причем измерение осуществляется на втором обороте. После окончания процесса измерения контролируемое колесо приподнимается и этим самым разъединяется с измерительным. Прибор имеет площадь основания 571,5x381 мм. Площадь электронного устройства со светофором равна 571,5x368,3 мм.
Группа приборов для комплексного двухпрофильного контроля выпускается фирмой Осаки Сеймитси (Япония). Эти приборы (шифр GTR) предназначены для контроля колес мелких и средних модулей с использованием записывающих и стрелочных отсчетных устройств. К этим приборам разработана конструкция приставного узла, с помощью которого осуществляется вращение контролируемой пары. Привод располагается на кронштейне установочной каретки, зубчатое колесо привода находится в зацеплении с одним из колес контролируемой пары и вращает ее. Подобный привод имеется в некоторых приборах фирмы Гоулдер (Англия). Прибор фирмы Осаки Сеймитси отличается от ручного только наличием регистрирующего электронного блока (шифр AGS-1). При добавлении к ручному прибору регистрирующего электронного блока получается полуавтоматический прибор для комплексного двухпрофильного контроля.
III. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СРЕДСТВА
ДЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО (ПОЭЛЕМЕНТНОГО) КОНТРОЛЯ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС
Контроль отдельных элементов зубчатого колеса — это прежде всего технологический контроль, призванный увязать ошибки технологического процесса ,с их проявлением на зубчатом колесе.
При недостаточном распространении приборов для комплексного однопрофильного контроля приборы для поэлементного контроля широко используются для оценки эксплуатационных свойств зубчатого колеса. В этом случае проверяются определенные параметры зубчатого венца, которые в совокупности характеризуют правильность работы колеса как элемента передачи.
1.	ПРИБОРЫ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПРОФИЛЯ
ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС
Можно считать вполне установившимися два принципиальных направления в схемах приборов для контроля эвольвент-ной поверхности. Первый вид — это индивидуально-дисковые приборы, использующие сменные фрикционные диски. Благодаря короткой кинематической цепи у таких приборов удается получить достаточно высокую точность. Наличие сменных дисков представляет определенные трудности при эксплуатации, но в отличие от индивидуально-дисковых приборов для однопрофильного контроля требования к дискам здесь менее строгие, поскольку в работе участвует не вся окружность диска, а только относительно небольшой участок, не превышающий 55°. Подобный прибор выпускается заводом МИЗ.
Вторым направлением является создание приборов с универсальной схемой. В этих приборах настройка на контроль колес с определенным радиусом основной окружности осуществляется установкой соответствующего передаточного отношения механизма при помощи рычажной передачи или синусной линейки. У этих приборов кинематическая схема более длинная и, следовательно, получить большую точность можно лишь путем тщательного изготовления. Универсальный прибор, выпускаемый отечественной промышленностью, имеет постоянный эвольвент-
83
ный копир. При модернизации прибора предполагается заменить копир на диск постоянного радиуса.
Можно считать также установившимися и типоразмеры приборов станкового типа. В подавляющем большинстве приборы станкового типа изготовляются для контроля колес диаметром до 400 мм при установке их на оправке или на собственном валу в центрах и до 600 мм при установке в том же приборе на шпинделе, т. е. для насадных колес. Принятый диапазон является не случайным. Он колкостью согласуется с пределами диаметров колес, обрабатываемых на зубошлифовальных станках, т. е. вызван наибольшей применимостью колес указанного диапазона. При этом наибольшая применимость колес со шлифованным профилем относится к размерам до 320—400 мм, чем и объясняется установленный диапазон в 400 мм для контроля в центрах. Не случайной является также увязка приборов для контроля профиля со шлифовальными станками. Проверка профиля как средства технологического контроля наиболее целесообразна именно при зубошлифовании, так как по результатаги измерения можно судить о правильности заправки шлифовального круга и внести соответствующие поправки. Для фрезерованных колес проверка профиля имеет меньшее значение, так как более удобной является проверка точности червячной фрезы.
Имеются образцы станковых приборов и для контроля колес диаметром до 1 м. Такие приборы меньше распространены, так как эксплуатация их трудная, а область применения ограничена. Не случайно, что такие приборы выпускаются только двумя фирмами (Мааг и Оркут). Встречаются упрощенные станковые приборы для контроля колес диаметром до 250—300 мм. Их сохранение в каталогах фирм можно объяснить только желанием удовлетворить потребность покупателей, которые не в состоянии уплатить высокую цену за более совершенные приборы.
Не полностью еще решен вопрос контроля крупногабаритных колес. Прежде всего вызывает сомнение необходимость проверки профиля у этих колес, поскольку для колес больших размеров обычно шлифовальные станки не изготовляются. С другой стороны, создание специальных внутренних базирующих поверхностей, их аттестация (в приборах фирмы Клингельнберг) или установка сектора обката относительно оси (в приборах •фирмы Мааг) связаны с необходимостью достаточно точных измерений больших диаметров в рабочих условиях. Вследствие этого контролировать профиль с высокой точностью вряд ли возможно. Разработанный в Англии координатный метод измерения профиля (фирма Давид Браун) также сомнителен в отношении точности измерения. Таким образом в целесообразности контроля профиля у колес больших размеров еще нет полной уверенности.
Можно считать, что основной схемой универсальных приборов является схема, в которой содержится постоянный диск и S4
имеется рычажная передача для перестройки прибора. Только одна фирма Феллоу (США) продолжает выпускать прибор с постоянным эвольвентным кулаком (фиг. 58). Последние образцы прибора снабжены микрометрической парой, используемой при настройке на радиус основной окружности. Показания отсчитывают по микрометру с помощью лупы. Также общепринятой является настройка универсального прибора на необхо-
димый радиус основной окружности по оптической линейке с отсчетом в 0,001 мм по микроскопу. Такая настройка создает удобства по сравнению с настройкой по концевым мерам.
Во многих иностранных •стандартах на зубчатые колеса погрешность профиля нормируется двумя величинами. Собственно погрешность профиля относится только к тем ошибкам, которые вызывают отклонения от прямолинейности записи, получаемой на приборе. Одновременно нормируется и погрешность основной окружности, которая выясняется по величине наклона записи. Наклон записанной
Фиг. 58. Универсальный эвольвенто-мер фирмы Феллоу.
кривой как бы указывает, что
профиль колеса нарезан с другим радиусом основной окружности. При таком нормировании универсальный прибор обязательно должен иметь оптическое отсчетное устройство. В этих условиях после обнаружения наклонной записи производится смещение настройки по шкале до тех пор, пока средняя прямая записи займет горизонтальное положение. После этого по оптической шкале определяют погрешность радиуса основной окружности.
Все приборы (почти без исключения) для контроля профиля оснащены записывающим устройством. Вполне обоснованной является установившаяся практика, что для получения точных измерений и анализа выявленных погрешностей необходима непрерывная запись результатов, это дает возможность более полно оценить найденную погрешность и сопоставить результаты после соответствующей подналадки. Также установившейся является степень увеличения самописцев. Обычно увеличение равно 500, более часто 1000 и реже 2000 или 5000. Почти во всех записывающих устройствах бумага протягивается на различную длину по сравнению с длиной, проходимой измерительным нако-
85
нечником. В основном увеличивают длину протягивания бумаги по сравнению с путем, проходимым наконечником, для того, чтобы растянуть диаграмму и выяснить характер выявленных погрешностей.
Непременным и установившимся является также то, что эвольвентомеры снабжены устройством для контроля винтовой линии. Настройка во всех известных приборах производится с помощью оптических узлов.
Все приборы для контроля профиля обеспечиваются различными измерительными наконечниками, которые позволяют контролировать колеса различных размеров. Во многих приборах предусматривается возможность контроля колес, начиная с модуля 0,5 мм, что достигается только уменьшением контактной части измерительного наконечника. Все приборы также снабжаются изогнутым измерительным наконечником для проверки колес внутреннего зацепления. Почти все приборы снабжаются цилиндрическим наконечником для проверки долбяков.
Таким образом, если обобщенно говорить о развитии приборов для контроля профиля, то следует отметить, что это развитие идет по пути повышения точности, надежности и объективности контроля.
В начальной стадии находится разработка приборов для контроля профиля конических зубчатых колес. Если анализировать небольшое количество известных приборов для контроля профиля конических колес, то можно видеть, что работа по их созданию ведется в том же направлении, что и по эвольвентоме-рам.
Наиболее известными и широко распространенными во всем мире являются эвольвентомеры, изготовляемые фирмой Мааг (Швейцария). Фирма Мааг изготовляет целую группу эволь-вентомеров, отличающихся не только диаметрами контролируемых колес, но и условием применения в производстве. Первая группа — это приборы упрощенного типа с индивидуально-дисковой схемой. Прибор FP-30 предназначен для контроля колес диаметром от 20 до 280 мм и модулем от 1 до 17 мм. Прибор имеет ручной привод. Другой прибор этой группы — 1ипа FP-6O аналогичного исполнения для колес тех же модулей, но диаметром от 25 до 580 мм. Прибор имеет электрический привод. Оба прибора снабжаются самописцем с увеличением от 400 до 1000 Приборы устанавливаются в цехах.
Вторая группа приборов предназначается для более точных измерений в лабораторных условиях или в контрольных пунктах. К этой группе прежде всего относится индивидуально-дисковый эвольвентомер РН-60 (фиг. 59, а), предназначенный для контроля эвольвентной кривой и винтовой линии колес диаметром от 25 до 580 мм и модулем от 1 до 20 мм. Прибор снабжен записывающим устройством, таким же как и у приборов моделей FP. Схема проверки эвольвенты обычная. При контроле 86
эвольвенты в приборе РН-60 все движения обката совершаются контролируемым колесом. Для этого по поперечным направляющим перемещается каретка с диском и с ним колесо. Благодаря фрикционной связи диск и колесо вращаются. Таким образом, контролируемое колесо линейно перемещается относительна измерительного наконечника и одновременно вращается, т. е. развертывается эвольвентная поверхность. Стабильность поджима диска обеспечивается пружинным механизмом.
Винтовая линия контроли-
руется на приборе с помощью специальной кулисы 1 (фиг. 59,6), настраиваемой на угол по оптическому устройству 2.
Фиг. 59. Эвольвентомер РН-60: а — общий вид, б—кулиса для проверки винтовой линии.
При контроле винтовой линии измерительный узел перемещается вдоль оси колеса. Под действием кулисы, связанной своим сухарем, расположенным в пазу с кареткой измерительного узла, перемещения последнего вдоль оси колеса преобразуются в перемещение обкаточной линейки, а вместе с ней и во вращение фрикционного диска с контролируемым колесом. Кулиса настраивается на необходимый угол наклона по оптическому угловому устройству с величиной отсчета, равной 2".
Прибор снабжен угловым измерительным наконечником для контроля зубчатых колес внутреннего зацепления. Имеется как механический, так и электрический привод. Конечные положения прибора блокируются. В приборе несколько скоростей перемещения, а бумага протягивается с различным передаточным отношением. Указанный диапазон контролируемых колес с диаметром основной окружности до 580 мм относится к колесам, устанавливаемым на шпиндель прибора. С установкой на оправке в вертикальных центрах можно контролировать колеса с
87
наружным диаметром до 400 мм. Для осуществления различных видов проверок прибор снабжен группой сменных нижних шпинделей. В него может быть установлен либо нижний центр, либо оправка определенного диаметра. При установке нижнего* центра не требуется дополнительно регулировать соосность с верхним центром.
Помимо приведенных эволь-вентомеров фирма Мааг изго
Фиг. 60. Эвольвентомер PH-100 фирмы Мааг.
Фиг. 61. Контроль на столе зубчатых колес диаметром свыше 750 мм.
товляет станковые приборы для контроля колес диаметром до 1000 мм. Прибор РН-100 предназначен для контроля колес с диаметром основной окружности от 360 до 1000 мм и модулем от 1 до 20 мм (фиг. 60). Прибор построен по универсальной схеме. В нем имеется постоянный диск обката и узел настройки на различные диаметры основной окружности контролируемых колес; настройка осуществляется по оптическому устройству с величиной отсчета 0,005 мм. Проверка на приборе может осуществляться как при установке колеса в центрах (диаметром до 750 мм и длиной вала от 300 до 800 мм), так и на планшайбе (столе). Колеса диаметром свыше 750 мм контролируются на планшайбе (фиг. 61) (диаметр стола 750 мм), где контролируемое колесо с помощью трех упоров и отсчетной головки может быть выставлено относительно оси вращения. Винтовая линия проверяется как и у большинства других приборов с помощью кулисы. Кулису настраивают на соответствующий угол подъема при помощи оптического отсчетного устройства с ценой деления 2". В зависимости от угла подъема зубьев ширина контро-88
лируемого колеса составляет от 130 мм (с углом наклона 60°) до 260 мм (для прямозубых колес). Измерительный узел прибора может устанавливаться на различной высоте в пределах до 360 мм. На приборе можно контролировать колеса как наружного, так и внутреннего зацепления. Результаты измерения регистрируются с помощью механического записывающего устройства с увеличением до 500.
Прибор снабжен ручным и механическим приводом. На приборе могут быть установлены зубчатые колеса массой до 1000 кг. Масса прибора с планшайбой и вертикальным суппортом 1800 кг.
В мировой промышленности широко применяются эвольвен-томеры, выпускаемые Народным предприятием К. Цейсс (ГДР), Эвольвентомер Народного предприятия К. Цейсс (ГДР) относится к приборам универсального типа и применяется для контроля только эвольвенты цилиндрических колес с наружным и внутренним зацеплением прямозубых и косозубых колес.
Фиг. 62. Эвольвентомер Народного предприятия К. Цейсс.
В эвольвентомере предусмотрен контроль направления зуба только у прямозубых зубчатых колес. Прибор снабжается специальным цилиндрическим измерительным наконечником для того, чтобы можно было контролировать профиль зуборезных долбяков. Можно контролировать как правые, так и левые профили колеса без его перестановки. В приборе находится постоянный диск 1 (фиг. 62), расположенный на одной оси со шпинделем. К диску прикреплены две ленты 12, вторые концы которых прикреплены к линейке <3, перемещаемой кареткой 4. Движение каретки 3 осуществляется от маховика 11. Это движение через гибкие ленты передается постоянному диску обката 1 и одновременно линейке 2, которая поворачивается на определенный угол. Второй конец линейки 2 перемещает каретку 5 на по-
89
перечных направляющих. Величина перемещения каретки 5 зависит от соотношения плеч линейки 2, которое обеспечивается в результате смещения каретки 5. Установка этой каретки производится по стеклянной шкале 10 и микроскопу 9 с величиной отсчета 0,001 мм. Таким образохм измерительный наконечник 6 совершает перемещение, равное приращению радиуса развернутости контролируемой эвольвенты.
Направление прямозубых колес проверяют перемещением измерительного наконечника по направляющим вдоль оси контролируемого колеса. Результаты измерения определяют по шкальному прибору 7. Одновременно результаты регистрируются чернильным самописцем 8. Запись осуществляется на миллиметровой бумаге, располагаемой на поверхности стола. Отсчетное устройство имеет цену деления 0,001 мм и пределы измерения ±35 мк\ увеличение записывающего устройства 1000. Скорость перемещения стола с бумагой может изменяться в зависимости от перемещения каретки с измерительным наконечником. Это перемещение равно 1 : 1 или 1,5: 1. При контроле колес с небольшим диаметром основной окружности, когда имеется небольшой эвольвентный участок, скорость протягивания бумаги может быть увеличена от 2 до 7 раз.
Перемещение бумаги может производиться пропорционально приращению радиуса кривизны или высоты контролируемого зуба. Измерительный наконечник смещается вдоль оси контролируемого колеса на величину до 65 мм. На эвольвентомере контролируют зубчатые колеса с диаметром основной, окружности от 5 до 414 мм и модулем от 0,8 до 10 мм. Длина оправки, которая может быть установлена между вертикальными центрами, равна 100—520 мм. На приборе устанавливают контролируемые детали массой до 40 кг. Погрешность измерения указывается предприятием в пределах ±1 мкм. Габаритные размеры эвольвентомера: длина 1100 мм\ ширина 1000 мм\ высота 1200 мм. Масса 780 кг [36].
Прибор фирмы К. Мар (ФРГ) модели 890 является эволь-вентомером универсального типа. Он предназначается для контроля эвольвентной кривой колес диаметром до 500 мм и модулем от 0,5 до 15 мм. В приборе применяется рычажная схема измерения (фиг. 63). На одной оси с контролируемым'колесом установлен постоянный сектор /, который с помощью гибких лент связан с обкаточной линейкой 6. Параллельно линейке 6 расположен измерительный суппорт <3, соединенный с линейкой качающейся планкой 4. Измерительный суппорт устанавливается на радиус основной окружности контролируемого колеса по оптическому отсчетному устройству 2 с ценой деления 0,001 мм. При вращении рукоятки 5 перемещается линейка 6 и через гибкие ленты поворачивается сектор /, а вместе с ним контролируемое колесо. Одновременно с перемещением линейки 6 происходит поворот планки 4, которая задает перемещение 90
суппорту 3. Самописец с металлическим капиллярным пером имеет увеличение 500 и 1000. В зависимости от характера погрешности и величины измеряемого участка бумага в самописце перемещается с передаточным отношением 1 : 1; 2 : 1 и 4: 1. Записывающее устройство с наконечником может перемещаться по высоте на величину до-100 мм. В приборе могут устанавливаться оправки длиной от 20 до 400 мм и колеса массой до 200 кг. Постоянное давление на оправку обеспечивается пружиной, встроенной в пиноль. Для обеспечения износоустойчивости
Фиг. 63. Эвольвентомер модели № 890 фирмы К. Мар.
прибора верхний и нижний центры, в которые устанавливается оправка с контролируемым колесом, армированы твердым сплавом. Оправка скрепляется с нижним центром прибора с помощью регулируемого поводка, используемого на оправках различного диаметра. Имеется набор измерительных наконечников для обеспечения контроля колес с различными модулями и числами зубьев. Габаритные размеры прибора; основание 900x780 мм, высота 1620 мм; масса 670 кг [37], [38]. Для контроля колес внутреннего зацепления прибор снабжен специальным угловым измерительным наконечником. С одной установки колеса можно производить измерения последовательно по правым и левым профилям переключением измерительного наконечника.
Дальнейшей усовершенствованной конструкцией универсального эвольвентомера фирмы К. Мар является модель № 891. В приборе применена полностью рычажная схема воспроизведения эвольвенты контролируемой основной окружности колеса, как и в приборе модели № 890. Вместе с тем прибор является
91
более совершенным и обладает дополнительными техническими возможностями по сравнению с прибором исходной модели. При контроле эвольвентной кривой у прибора № 891 те же данные, что и у прибора № 890. Однако на новом приборе можно контролировать	”	...
наклона от
также и винтовую линию у зубчатых колене углом 0 до 27° при диаметре
до 50 ami; от 0 до 45° при дй-аметре колес до 100 лыг, от 0 до 70° при диаметре колес до 250 лш и от 0 до 80° при диаметре колес до 500 ли!. Все кинема-
.11
12
Фиг. 64. Схема эвольвентомера модели № 891 фирмы К. Мар.

Фиг. 65. Пульт управления эвольвентомера.
тические перемещения в схеме контроля винтовой линии осуществляются на контролируемом колесе, т. е. оно вращается и смещается вдоль оси относительно измерительного наконечника 7 (фиг. 64). С помощью оптического устройства 1 вертикальная каретка 2 устанавливается на размер S, который заранее подсчитывается в зависимости от угла наклона зуба на делительном цилиндре, размера диаметра делительного цилиндра и постоянной прибора, зависящей от величины плеча рычага 3. При измерении шпиндель прибора 4 вместе с контролируемым колесом 6 поднимается вертикально. При перемещении шпинделя поворачивается рычаг 3. который вторым плечом передвигает горизонтальную каретку 12. Последняя может быть связана при помощи устройства 8 с ветвью 9 или 11 бесконечной ленты в зависимости от того, проверяется винтовая поверхность с правым или левым наклоном. Перемещение каретки 12 таким образом через ленту передается диску 5, а следовательно и шпинделю с закрепленным на нем контролируемым колесом. Второй диск 10 предназначен только для натяжения бесконечной ленты.
Система управления работой прибора оригинальная. Фирма указывает, что работа прибора происходит с программным управлением. После установки контролируемого колеса прибор 92
настраивается на радиус основной окружности и размер плеча рычажной передачи в зависимости от угла подъема винтовой линии. Дальнейшее управление работой прибора производится с контрольного пульта (фиг. 65). На этом пульте выбирают последовательность контроля, и необходимые скорости измерения. При нажатии соответствующей кнопки устанавливается одна из трех скоростей вращения. На пульте имеются кнопки, которые указывают: при проверке профиля EL— контроль по левому профилю, Er — контроль по правому профилю; при проверке винтовой линии — контроль по левому профилю, — контроль по правому профилю. При нажатии соответствующей кнопки без дополнительной настройки процесс измерения будет происходить до тех пор, пока кнопка нажата. Погрешность прибора, указываемая фирмой: при контроле эвольвенты 1 мк и при контроле винтовой линии ± 1 мк [39].
Фирма Клингельнберг (ФРГ) изготовляет различное зубообрабатывающее и зубоизмерительное оборудование, в том числе эвольвентомеры. Эвольвентомер фирмы Клингельнберг модели PFS-600 является прибором индивидуально-дискового типа (фиг. 66). Благодаря имеющемуся регулировочному устройству обкаточный диск может отличаться на ±10 мм от номинального размера, равного основной окружности. Настройка прибора на угол наклона при проверке винтовой линии осуществляется по оптическому узлу с совмещенной оптикой, имеющему цену деления 1". Угол наклона зуба у косозубых колес может быть от 0 до 90°. Наибольшее перемещение измерительного узла вдоль оси зуба при проверке винтовой линии равно 160 мм. Прибор снабжен мотоприводом.
Отклонения эвольвенты и винтовой линии регистрируются с помощью механического отсчетного и записывающего устройства с постоянным увеличением 500 или с помощью электронного записывающего устройства с четырьмя ступенями увеличения от 100 до 1000. Механический самописец имеет 4 скорости протягивания бумаги, обеспечивающие запись с соотношением от 1:1 до 1:8. Электрическое записывающее устройство имеет б скоростей протягивания бумаги. На приборе можно контролировать колеса с модулем от 0,75 до 20 мм. При обычном исполнении диаметры основных окружностей контролируемых колес составляют от 15 до 570 мм (наружный диаметр 600 мм); длина оправки, устанавливаемой между центрами, равна 700 мм. При изготовлении специального суппорта на приборе возможна проверка колес с диаметром основной окружности от 15 до 750 мм (наружный диаметр до 800 мм); длина оправки до 800 мм. При контроле колес больших размеров вместо дисков основной окружности больших размеров делают сегменты, которые прикрепляют к дополнительной планке, снабженной посадочным отверстием. Размеры посадочного цилиндра могут быть различными, и при проверке колеса в центрах диск может быть установ-
ок
лен непосредственно на оправке с контролируемым колесом. Для исключения прогиба шпинделя прибора или оправки от поджима к фрикционной линейке в приборе имеется дополнительный подпружиненный ролик, поджимающий диск основной окружности со стороны, противоположной фрикционной линейке [40].
Фиг. 66. Эвольвентомер модели PFS-600 фирмы Клингельнберг.
Фиг. 67. Эвольвентомер модели «Марк VI» фирмы Оркут.
В Англии несколько фирм выпускает станковые приборы для контроля эвольвентного профиля. Эти приборы также отличаются в основном конструктивным многообразием, а не принципиальной схемой. Наибольшее количество индивидуальнодисковых эвольвентомеров выпускает в Англии фирма Оркут.
Прибор модели «Марк IV» предназначен для проверки колес диаметром до 381 мм при измерении валковых колес или на оправке и диаметром до 610 мм при контроле насадных колес. Модуль контролируемых колес от 1,6 до 12,7 мм, В центрах прибора может устанавливаться оправка длиной 380 мм. Прибор модели «Марк V» предназначен для контроля зубчатых колес с максимальным размером наружного цилиндра, равным 1070 мм, минимальным диаметром основной окружности, равным 254 мм, и модулем от 1,6 до 12,7 мм.
Прибор модели «Марк VI» (фиг. 67) предназначен для контроля насадных колес диаметром до 1220 мм и валковых диаметром до 762 мм. Длина вала, устанавливаемого в центрах, равна 914 мм. При установке насадных колес больших размеров 94
кронштейн с верхним центром разворачивается на 180° с помощью гидравлического цилиндра.
В приборах фирмы Оркут нижний центр или оправка сделаны на шариковых направляющих. Для проверки зубчатых колес в центрах или на постоянной оправке нижняя часть шпинделя прибора заменяется вместе со стаканом. При смене стакана, повороте верхнего центра и возвращении его в первоначальное положение обеспечивается их соосность.
Фиг. 68. Эвольвентомер № 2 фирмы Гоулдер.
Приборы снабжены специальным устройством, которое обеспечивает постоянство усилий поджима между диском и линейкой. В прибор фирмы Оркут встраивается записывающее устройство фирмы Тейлор — Гобсон. Самописец имеет шесть степеней увеличения (100,. 200, 500, 1000, 2000, 5000). С помощью специального редуктора скорость протягивания бумаги может меняться и устанавливаться равной 1:1, 1 : 2 и 1 :4 [41].
Индивидуально-дисковый эвольвентомер № 1 фирмы Гоулдер (Англия) предназначен для контроля цилиндрических зубчатых колес диаметром до 101,6 мм, длиной вала до 152,4 мм, модулем от 0,25 до 1,25 мм.
Эвольвентомер модели № 2 фирмы Гоулдер (Англия) также является прибором индивидуально-дискового типа (фиг. 68). Прибор предназначается для контроля зубчатых колес диаметром от 178 до 406 мм, длиной оправки до 305 мм и модулем от 1,2 до 12 мм. В приборах имеется ручной и механический приводы. Движение передается на линейку от руки или от электро-95
двигателя, имеющего две скорости, от линейки на фрикционный диск и контролируемое колесо. Погрешности в обоих эвольвен-томерах регистрируются с помощью стрелочного отсчетного устройства с ценой деления 0.0025 мм и пределом измерения 0,2 мм и записывающим устройством фирмы Тейлор — Гобсон с шестью увеличениями от 100 до 5000.
Фирма Давид Браун (Англия) выпускает индивидуальнодисковый эвольвентомер модели № 18 (модернизированная конструкция № 18Т), предназначенный для проверки эвольвенты и винтовой линии. На приборе контролируются колеса диаметром от 28 до 457 мм и модулем до 10 мм. Максимальная длина контролируемой винтовой линии — до 152 мм. Кулиса синусного устройства настраивается на угол подъема винтовой линии по микроскопу и угловой шкале. В ранее выпускаемых приборах использовалось записывающее устройство с увеличением 500. В модернизированной конструкции применяется самописец фирмы Тейлор — Гобсон. Точность измерения равна 0,0025 мм [49]. По своим конструктивным и принципиальным решениям прибор близок к эвольвентомеру РН-60 фирмы Мааг (Швейцария).
Приборы фирмы Мичиган Тул (США) типа 1124-Р и 1124-С контролируют колеса диаметром соответственно до 305 и 500 мм и длиной оправок 355,6 и 609,6 мм и модулем от 0,8 до 25,4 мм. В приборе используется постоянный диск обката. На различные радиусы основной окружности прибор настраивают с помощью синусного механизма. Косозубые зубчатые колеса можно измерять в торцевой и нормальной плоскостях. С помощью специального приспособления контролируют колеса внутреннего зацепления. Контролируемое колесо устанавливают в вертикальных центрах. Габаритные размеры прибора 160X1200X2900 мм (ширинах длинах высота) [43].
Американской фирмой Иллинойс запатентован в Англии [45] эвольвентомер, в котором контролируемое колесо в процессе измерения остается неподвижным, а все движения для воспроизведения эвольвентной линии совершает измерительный наконечник. Для этого наконечник движется по определенной, заранее установленной окружности и поступательно перемещается по касательной к основной окружности контролируемого колеса. Указанные движения измерительный наконечник получает от специального кулачка через рычажную передачу. Величину перемещения измерительной каретки устанавливают изменением соотношений плеч рычажной передачи в зависимости от размеров контролируемого колеса.
Фирмой Нейшинел Броч запатентован эвольвентомер, который отличается от известных тем, что имеет уравновешивающий механизм. С этой целью к диску, соответствующему диаметру основной окружности контролируемого колеса, со стороны, противоположной месту контакта с линейкой, поджимаются два ролика. Поджим этих роликов к диску предохраняет ось от изгиба. 96
Ролики поджимаются к диску в процессе измерения с постоянным и одинаковым усилием [86].
Очень сложной является проверка профиля крупногабаритных колес. Известные станковые приборы охватывают диапазон размеров практически до 1 м.
В английской промышленности имеется стремление контролировать профиль крупногабаритных колес с помощью накладных
Фиг. 69. Внешний вид и схема измерения эвольвентомера фирмы Давид Браун.
приборов и при этом схема измерения отличается от той классической схемы, в которой линейка обкатывается по диску. Накладной прибор фирмы Давид Браун (Англия) предназначен для контроля колес диаметром от 475 до 4865 мм (фиг. 69, а). Схема измерения прибора (фиг. 69, б) основана на координатном методе. Прибор базируется на контролируемом колесе с помощью трех сферических опор, образующих треугольник. Для проверки широкого диапазона колес прибор снабжен семью комплектами сферических опор с диаметром от 8 до 14 мм. Размер сферических опор подбирают в зависимости от модуля контролируемых колес. Для измерения координатным способом в приборе имеются два измерительных узла, перемещающихся по вертикальным и горизонтальным направляющим. Для правильного измерения необходимо, чтобы вертикальные перемещения совпадали с осью симметрии зуба. Прибором можно контролировать также и слепки, полученные с профиля зубчатого колеса. В этом случае прибор устанавливают вместе со слепком на плите.
В процессе измерения каретки перемещаются с помощью микрометрических головок. Для обеспечения оптимального усилия на измерительном наконечнике каретки перемещаются до нулевого показания стрелочного отсчетного’устройства. После этого производится отсчет по микрометрическим парам. Цена деления барабана микрометров равна 0,0025 мм. Погрешность микрометров составляет 0,6 мк на длине 0,63 мм. Погрешность перемещения измерительных кареток по горизонтальным и вертикальным направляющим координатного стола на длине 25,4 мм не превышает 0,25 мк [45].
Va 4 н* МаРК0В	97
В Англии был взят патент [47] на накладной прибор для контроля профиля, в котором измерительный наконечник обкатывается на определенный угол.
Прибор базируется на колесе с помощью двух сферических наконечников, расположенных один от другого на расстоянии, равном определенному количеству осевых шагов. Вторая опора в виде ножевидной линейки выставляется с помощью шкал параллельно оси косозубого контролируемого колеса. С помощью двух кареток линия измерения устанавливается перпендикулярно винтовой линии. Каретки соединены между собой тягами, образующими параллелограмм, являющийся подвижной системой прибора. Эти тяги образуют пантограф, точкой закрепления которого является ножевидная линейка, а ощупывающим элементом — измерительный наконечник. Длины сторон параллелограмма можно регулировать. При перемещении каретки вместе с измерительным наконечником, конец последнего огибает в пространстве кривую, близкую к эвольвенте. Искажения воспроизводимой кривой по сравнению с теоретической эвольвентой подсчитываются заранее и сопоставляются с кривой, записываемой самописцем. Каретка с измерительным наконечником и датчиком перемещается с помощью электродвигателя.
В некоторых странах взяты патенты [48], [49], [50], [51] на накладной эвольвентомер для контроля крупногабаритных зубчатых колес. В приборе используется схема контроля индивидуально-дисковых приборов. Для этого на базовом торце колеса с помощью дополнительной планки закрепляется плита из немагнитного материала, например бронзы. На плите устанавливается сегмент, радиус которого равен радиусу основной окружности контролируемого колеса. На этой же плите размещается обкаточная линейка. Сегмент устанавливают таким образом, чтобы его образующая совпала с образующей основной окружности колеса. Установка сегмента производится либо от оси колеса, либо от наружного цилиндра.
Благодаря намагничиванию электромагнитом постоянного тока, встроенным в обкаточную линейку, линейка обкатывается по сегменту без проскальзывания. На линейке прибора установлена подвижная каретка, на которой смонтировано измерительное устройство, состоящее из точечного измерительного наконечника и рычажной системы, передающей отклонения наконечника на перо записывающего устройства. Барабан с бумагой самописца приводится в движение с помощью струны, которая одним концом закрепляется на базовой плите, охватывает валик записывающего устройства и натягивается грузом. Скорость протягивания бумаги регулируется с помощью двух взаимно перпендикулярных фрикционных дисков. В одном из вариантов обкаточная линейка заменена стальными лентами. Имеются предложения, где предполагается создавать сектор с помощью выдвижных сборных планок, обтянутых лентой [51].
98
Фирмами Клингельнберг и Мааг разработаны приборы для контроля профиля крупногабаритных колес, которые устанавливаются непосредственно на контролируемом колесе. В контролируемом колесе создается для установки прибора специальная база. Фирмой Клингельнберг (ФРГ) выпущено три типоразмера накладных приборов для контроля эвольвентной и винтовой поверхностей крупногабаритных зубчатых колес. Прибор модели PGZ-6/12 предназначен для колес с наружным диаметром от
Фиг. 70. Накладной эвольвентомер для крупногабаритных колес.
600 до 1200 мм и модулем до 15 мм, прибор модели PGZ-12/27 — для колес диаметром от 1200 до 2700 мм и модулем до 20 мм; прибор модели PGZ-27/60 — для колес диаметром от 2700 до 6000 мм и модулем до 34 мм. На приборах можно контролировать косозубые цилиндрические зубчатые колеса с углом наклона до 45° и углом зацепления в нормальном сечении от 15 до 25°.
По своей принципиальной схеме накладные эвольвентомеры фирмы Клингельнберг аналогичны станковым универсальным эвольвентомерам с постоянным диском обката. Эвольвента основной окружности другого радиуса в небольших пределах воспроизводится с помощью рычажной системы. Для контроля крупногабаритных зубчатых колес с помощью приборов необходимо, чтобы у контролируемых колес вблизи от места нахождения основного цилиндра была сделана цилиндрическая проточка (фиг. 70). Размер диаметра внутренней.цилиндрической поверхности должен быть близким к диаметру основной окружности контролируемого колеса. Если расточенная цилиндрическая поверхность не будет совпадать с цилиндром по основной окружности, то это несовпадение можно компенсировать настройкой прибора.
99
Накладной эвольвентомер базируется на колесе, но цилиндрической проточке, а также по торцу. Основная часть прибора располагается па торце колеса с помощью основания 9 (фиг. 71), дополнительной вспомогательной планки 8 и поддерживается на торце с помощью подшипников <3, 5, 11 и 14. По цилиндрической проточке колеса, используемой в качестве постоянного диска обката, катятся два ролика 7. Для удержания прибора на контролируемом колесе предусмотрена система треугольных подпружиненных стержней 16, длина которых может
Фиг. 71. Схема эвольвентомера для крупногабаритных колес.
Фиг. 72. Схема измерительного узла эвольвентомера.
меняться в зависимости от размеров контролируемых колес. Эти подпружиненные стержни с помощью роликов 1 удерживают прибор на внутренней цилиндрической поверхности, а с помощью дополнительных роликов 2 и 15 устанавливают прибор по торцу контролируемого колеса.
Система роликов, расположенных по цилиндрической поверхности, обеспечивает с помощью подпружиненных стержней обкат роликов 7 по поверхности внутренней выточки без проскальзывания. Процесс измерения осуществляется следующим образом. При вращении одного из маховиков 4 перемещается каретка 13. Боковая поверхность каретки, которая находится со стороны центра колеса, представляет собой обкаточную линейку, поджатую к ролику 10. Ролик 10 находится на одной оси с правым роликом 7, прижатым к внутренней цилиндрической проточке. Перемещение каретки 13 таким образом преобра-100
зуется во вращение ролика 10, а через него и правого ролика 7. Благодаря этому весь прибор вместе с распорными стержнями 16 поворачивается и обкатывается по проточенной цилиндрической поверхности без проскальзывания. Торцовые подшипники 5, 11, 14 и ролики 2 и 15 обеспечивают легкость перемещения.
Более подробно конструкция двух кареток и обкатного ролика показана на фиг. 72. Прибор монтируется на основании 1. К этому основанию прикреплен угольник 4, на котором расположены обе каретки. В этом угольнике по роликовым направляющим перемещается каретка 3 (13 на фиг. 71), поверхность которой представляет собой обкаточную линейку. У каретки 3 имеются вертикальные направляющие. На этих направляющих может устанавливаться сухарь 11, несущий цилиндрический упор 12. На одной оси с цилиндрическим упором 12 по другую сторону сухаря 11 расположена цилиндрическая ось 6 с укрепленным на ней роликом 10. Благодаря этому при перемещении сухаря 11 по своим направляющим перемещается и ролик 10. Ролик 10 входит в паз качающегося рычага 15, который установлен на оси 5, находящейся на основании 1. В качающемся промежуточном рычаге 15 имеется еще один паз, параллельный первому, но расположенный по другую сторону рычага. Во втором пазу находится другой ролик 8,. ось вращения которого жестко закреплена на каретке 7 (6 на фиг. 71). Каретка 7 перемещается по роликовым направляющим, расположенным на угольнике 4. На каретке 7 расположен шток 9. На конце штока имеется измерительный наконечник (12 на фиг. 71) и датчик электрического записывающего устройства. В зависимости от ширины зубчатого колеса шток может быть установлен на разной высоте.
Как уже было сказано, при контроле колеса вращением одного из маховичков 14 (4 на фиг. 71) перемещается каретка 3., Продольные перемещения каретки преобразуются во вращение ролика 13, а вместе с ним равного ему по диаметру ролика 2, соприкасающегося с цилиндрической проточкой. Поскольку почти всегда диаметр цилиндрической проточки не будет равен диаметру основной окружности, то уменьшение или увеличение скорости перемещения каретки 7 с измерительным наконечником по сравнению со скоростью перемещения каретки 3 достигается с помощью промежуточного качающегося рычага 15.
От положения ролика 10 в пазу рычага 15 зависит скорость перемещения каретки 7. Когда ролик 10 находится на одной оси с роликом 8, то перемещение каретки 3 будет происходить с такой же скоростью, как и каретки 7. Если ролик 10 будет расположен выше кулисы 8, то скорость перемещения каретки 7 будет меньше, чем скорость перемещения каретки 3 и наоборот. Положение ролика 10 в пазу рычага 15 устанавливается по блоку концевых мер длины.
4 Н. Н. Марков	101
Угольник 4 может поворачиваться относительно роликов /3 и 2. Это делается для того, чтобы обеспечить меньший вылет
каретки 7 с измерительным наконечником. Угольник устанавли-
вается на требуемый угол Результаты измерения
с помощью концевых мер длины, регистрируются с помощью записы-
Фиг. 73. Измерительный узел с устройством для проверки винтовой линии.
жет устанавливаться по
вающего устройства с увеличением в 50, 100, 250 и 500 раз. Бумага перемещается в электрическом записывающем устройстве пропорционально перемещению каретки 7 с соотношением 1:2, 1:1 и 2 : 1.
В модернизированных приборах фирмы Клингельнберг предусмотрена проверка еще и винтовой линии зубчатого колеса. Для этого прибор снабжается специальной кулисой, как у станковых приборов.
На фиг. 73 показан измерительный узел с устройством для проверки винтовой линии. Косозубые колеса можно проверять с углом наклона до 45°. В этом узле каретка 1 на угольнике 3 охватывается кареткой 4. На каретке 1 располагается кулиса 5, угол наклона которой мо-круговым направляющим каретки 4.
При проверке эвольвенты каретка 4 и каретка 1 двигаются од-
новременно. При контроле винтовой линии каретка 4 скрепляется с угольником 3 при помощи стопора 2. Вследствие этого каретка 4 остается неподвижной с угольником 3, а измерительный
наконечник дополнительно перемещается относительно оси контролируемого колеса [52], [14].
Фирмой Хофлер (ФРГ) запатентовано устройство, предназначенное для контроля профиля и винтовой линии крупногабаритных колес непосредственно на обрабатывающем станке [53].
В нижней части контролируемого колеса делается цилиндрическая проточка произвольного диаметра. С цилиндрической поверхностью контактирует гладкая линейка прибора, расположенная на шариковых направляющих в горизонтальной плоскости. Один конец этой линейки связан с вертикальным качающимся рычагом. С рычагом связана вторая каретка. Положение точек крепления нижней и верхней кареток на рычаге может настраиваться. На верхней каретке находится измерительный узел с наконечником, контактирующим с боковой поверхностью контролируемого зуба. При вращении контролируемого колеса линейка обкатывается по цилиндрической поверхности без проскальзывания. В свою очередь линейка через качающийся рычаг перемещает верхнюю каретку с измерительным наконечни
102
ком. Благодаря этому воспроизводится эвольвентная кривая, отклонение от теоретической эвольвенты регистрируется электрическим самописцем с индуктивным или емкостным датчиком. Положение измерительного наконечника может регулироваться по высоте. В приборе при контроле профиля используется тангенциальный измерительный наконечник в виде зуба рейки, укрепленный на пружинном параллелограмме. Для контроля винтовой линии косозубых колес измерительный узел снабжен дополнительной кулисой. При этом используется или тангенциальный или сферический измерительный наконечник. Для обеспечения легкого перемещения измерительного узла при контроле винтовой линии он частично уравновешивается с помощью грузов.
При контроле шероховатости поверхности используется алмазный наконечник (с малым радиусом), расположенный на поворотном измерительном узле. Точка контакта наконечника с поверхностью находится на линии зацепления контролируемого колеса. При этом контроле приспособление снабжается дополнительной наклонной линейкой, установленной неподвижно относительно перемещающихся кареток под углом к контролируемому колесу. В процессе перемещения кареток наклонная линейка создает дополнительные перемещения измерительного наконечника по направлению к ножке зуба.
Выше были рассмотрены приборы, предназначенные для контроля профиля цилиндрических прямозубых и косозубых зубчатых колес. В международной практике имеются примеры создания приборов для контроля профиля конических зубчатых колес.
Вместе с тем на разработку этих приборов обращается меньше внимания, чем на разработку приборов для контроля цилиндрических колес. Объясняется это относительно невысокой точностью конических зубчатых колес. Основной причиной слабого развития приборов для контроля конических колес является то, что при изготовлении профиля конических зубчатых колес применяют подгонку по пятну контакта. Обычно для этого вводятся различные модификации профиля,.которые значительно искажают исходный профиль боковой поверхности зуба. С определенной достоверностью можно сказать, что в настоящее время при производстве конических колес не стремятся получить номинальный профиль боковой поверхности, как это имеет место у цилиндрических колес.
Фирма Мааг (Швейцария) изготавливает универсальный прибор модели КР-42 (фиг. 74), для контроля конических зубчатых колес. Этот прибор выпускается в комплекте с зубошлифовальным станком модели KS-42. Схема прибора аналогична схеме обрабатывающего станка. На приборе можно контролировать зубчатые колеса с прямыми и косыми зубьями, проверять профиль зуба, направление и толщину зуба, угол конуса, окружной шаг и ряд других элементов. На приборе можно кон-
4*	103
третировать зубчатые колеса с модулем от 1 до 10 мм, диаметром до 420 мм при передаточном отношении 1 :8 и с углом делительного конуса от 7 до 90°. Установка и отсчет угла конуса производится по отсчетному устройству с ценой деления 2".
По такому же отсчетному устройству проверяется окружной шаг. Погрешность профиля регистрируется записывающим устройством с увеличением 500 [52].
Фиг. 74. Универсальный прибор фирмы Мааг для конических колес.
Фиг. 75. Схема измерения прибора фирмы Хай-денрейх и Гарбек для контроля профиля конических зубчатых колес.
Для контроля профиля конических зубчатых колес, обработанных инструментом с прямолинейной режущей кромкой, фирмой Клингельнберг (ФРГ) разработан прибор. В приборе по круговым плоским направляющим обкатывается гладкий конус, т. е. воспроизводится процесс обката конического образующего колеса с заготовкой. На одной оси с гладким конусом расположено контролируемое колесо. Результаты измерения регистрируются с помощью записывающего устройства с увеличением 500. На приборе возможен контроль как сферической эвольвенты, образующей боковую поверхность конического зубчатого колеса, так и октоидного зацепления [11].
Фирмой Хайденрейх и Гарбек (ФРГ) изготовлен прибор модели 40КР, предназначенный для контроля профиля конических зубчатых колес диаметром до 400 мм и передаточным отношением до 1:8. Схема измерения прибора (фиг. 75) основана на обкате без проскальзывания конической поверхности по плоскости. Контролируемое колесо и обкаточный конус монтиру-104
ются на оправке, располагающейся в делительной головке. Профиль измерительного наконечника (фиг. 76) идентичен контуру режущей кромки инструмента, т. е. используется тангенциальный наконечник с углом давления в 20° на делительном конусе. Таким образом в процессе измерения определяется не теоретический эвольвентный профиль, а октоидальный профиль, т. е. поверхность, действительно нарезаемая на колесе. Для обеспечения точности контроля профиля конических зубчатых колес одним из основных требований является совпадение вершины основного конуса контролируемого колеса с вершиной воображаемого плоского колеса, по которому совершается обкат, и совпадение образующей начального конуса с образующей плоского колеса.
Для выполнения указанных условий оптическая делительная головка, на которой базируется весь прибор, имеет возможность перемещаться в вертикальной и горизонтальной плоскости с отсчетом по оптическому узлу. Необходимый угол создается
Фиг. 77. Настройка прибора.
Фиг. 76. Измерительный наконечник прибора фирмы Хайденрейх и Гарбек.
с помощью съемных фрикционных дисков, имеющих небольшие конические поверхности. Каждый диск в зависимости от его положения на оправке охватывает определенные углы конусов контролируемых колес. Весь диапазон колес с углом делительного конуса от 7 до 83° обеспечивается в приборе 15 конусами. Прибор (фиг. 77) настраивается на половину угла основного конуса по делительной головке с величиной отсчета 5". После настройки перемещается делительная головка по вертикальным направляющим до соприкосновения с плоской поверхностью диска (от этого диска конус получает вращение). При этом по
105
шкале отсчетного устройства определяется величина вертикаль-
Т-Т	У
ного перемещения у. По формуле х= определяется горизонтальная координата. После перемещения делительной головки с
оправкой в положение х ось оправки будет проходить через вершину прибор М. Расстояние с от вершины прибора до центра
делительной головки определяется по формуле с= От установки контролируемого колеса по оси зависит правильность контроля профиля конического колеса. Осевое положение контролируемого колеса определяется по формуле
d=c—(а+&), где d — расстояние от базового торца контролируемого колеса до базовой поверхности обкаточного диска;
а — постоянный размер в приборе по оси поворота шпинделя делительной головки до базового торца диска;
k — расстояние от вершины конуса до базового торца.
Найденное расстояние устанавливается с помощью аттестованных колец, расположенных на оправке.
На шпиндель делительной головки могут быть установлены валковые зубчатые колеса. Прибор находится в закрытом корпусе и подвешен на демпфирующих пружинах. Корпус установлен на трех точках на плите. Для обеспечения плавных и легких перемещений делительная головка с салазками уравновешивается частично контргрузами. В приборе предусмотрена также возможность регулировки контактного усилия между фрикционным диском и плоскостью, выполненной в виде диска. Оптическое оборудование прибора изготовлено фирмой Лейтц. В приборе сменные конуса могут устанавливаться с высокой точностью. Так, конус с диаметром контактной части до 600 мм может быть установлен с биением 0,002—0,004 мм. Вращающийся диск, передающий движение на фрикционный конус, имеет диаметр наружной поверхности, равный 650 мм [53].
2.	ПРИБОРЫ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ОКРУЖНОГО И ОСНОВНОГО ШАГОВ
В данном параграфе одновременно рассматриваются приборы для контроля окружного и основного шагов. Такое объединение является условным, поскольку причины появления ошибок этих шагов в зубчатом колесе и проявление их в процессе эксплуатации не совпадают. Вместе с тем часто в иностранной технической литературе эти понятия не разделяются так же, как и их нормирование в стандартах.
Приборов для контроля окружного шага относительно немного и эго объясняется двумя причинами.
106
Наиболее полной и точной проверкой окружного шага является такая проверка, при которой для определения правильности расположения зубьев колеса используется высокоточный угловой лимб. Поэтому для контроля окружного шага зубчатых колес широко используют всевозможные оптикомеханические устройства (делительные головки, делительные столы, теодолиты), предназначенные для контроля делительных дисков, шлицевых валиков и т. д. Эти приборы, в связи с тем что они не являются специфическими для контроля зубчатых колес, в настоящей работе не рассматриваются. Однако использование их позволяет обходиться без специальных приборов для контроля зубчатых колес по окружному шагу.
Вторая, и возможно более важная причина малого распространения специализированных приборов для контроля окружного шага, заключается в ряде принципиальных недостатков системы контроля окружного шага. Как известно, в процессе зацепления зубчатых колес обкат сопрягаемых профилей совершается на относительно большом участке боковой поверхности зубьев. Ошибки на любом участке поверхности могут в какой-то мере повлиять на погрешность зацепления. При этом на результаты измерения влияют местные погрешности профиля, которые практически невозможно выделить. Таким образом получается, что характеристика по погрешности шага является очень неустойчивой, поскольку положение целой боковой поверхности зуба характеризуется всего одной точкой. При обычной проверке даже плоских поверхностей нельзя оценить положение поверхности по положению одной точки. По выявленной ошибке окружного шага трудно судить о правильности работы колеса. Таким образом нормирование погрешности окружного шага носит скорее теоретический характер, чем имеет практическое значение для характеристики точности зубчатого колеса. Сравнительно небольшое развитие и распространение приборов для контроля окружного шага объясняется неустойчивостью характеристики окружного шага и возможностью контроля угловых параметров более надежными способами.
Как показали работы в ЦНИИТМАШ, еще большие недостатки имеет проверка окружного шага с помощью накладных приборов. При использовании накладных приборов возникают дополнительные ошибки, вызванные применением дополнительной базы, которой обычно является наружная цилиндрическая поверхность. Точность измерения накладных приборов невысокая. Использовать накладные приборы для колес высокой и средней точности не представляется возможным, а колеса низкой точности контролировать по окружному шагу не имеет смысла.
Неустойчивость характеристики окружного шага, измеренной различными путями, отмечается в ряде иностранных технических журналов. Вместе с тем на страницах журналов делается
107
неправильный вывод, что причина этой неустойчивости заключается в несовершенстве измерительных средств [63]. Однако устойчивость характеристики окружного шага при измерении зависит не от несовершенства измерительных приборов, хотя не все они равноценны, а прежде всего от несовершенства самой системы контроля окружного шага как показателя точности колеса.
Таким образом, контроль окружного шага не развивается и можно предположить, что понятие окружного шага все больше и больше будет приобретать роль теоретического (расчетного) элемента.
Основной шаг у прямозубых колес определяет плавность работы при пересопряжении зубьев, а у косозубых колес — полноту контакта в направлении высоты зуба. Приборы для контроля основного шага применяются в виде накладных устройств, и выпускает их очень ограниченное количество иностранных фирм. Известно, что погрешность основного шага возникает из-за погрешности червячной фрезы при фрезеровании зубьев и в основном из-за погрешности заправки круга при их шлифовании. Поэтому более целесообразно проверять червячную фрезу, чем большое количество колес, нарезанных этой фрезой. При шлифовании колес правильную заправку круга можно определить по правильности эвольвенты на боковой поверхности зубьев, т. е. при проверке эвольвентомером. Проверкой же основного шага в случайном сечении колеса, как это осуществляется в приборах иностранных фирм, не удается с полной достоверностью выявить правильность заправки круга. Проверка шага, по рекомендации фирм, в разных сечениях, а также имеющиеся в некоторых приборах фирмы Мааг конструктивные возможности для быстрого перехода на контроль по точкам с другими углами развернутости не могут обеспечить измерения на всей боковой поверхности зубьев. Таким образом, контроль основного шага также не получает развития и применение приборов для его проверки весьма ограничено.
В отечественной промышленности уже много лет используется принципиально отличная схема измерения основного шага накладными приборами. По этой схеме измерительные наконечники представляют собой как бы два соседних односторонних профиля рейки, и в процессе измерения рейка обкатывается по контролируемому колесу, что позволяет определить погрешность шага на всем перекрытии, а не только в случайном сечении.
Приборы для контроля основного шага предназначаются в большинстве случаев для определения отклонений шага от номинального значения.
Для абсолютного измерения окружного шага широко применяются оптические делительные головки и теодолиты. Однако делительные головки являются стационарными и, следовательно, 108
область их применения ограничена, а теодолит, хотя и является в какой-то мере накладным прибором, но также может быть использован не во всех случаях.
Для устранения этого недостатка Народным предприятием К. Цейсс (ГДР) выпускается прибор для контроля угловых делений (фиг. 78), состоящий из углового диска, закрепленного в
Фиг. 78. Прибор «Цейсс» для контроля угловых делений.
корпусе вместе с отсчетным микроскопом, автоколлимационного зеркала и чувствительного упора со стрелочным отсчетным устройством. В корпусе прибора заключено оптическое устройство, схема которого повторяет схему теодолита. В этом отсчетном устройстве в поле зрения окуляра находятся изображения, проектируемые с участков шкалы, расположенных через 180°. Совмещение изображений при снятии показаний позволяет исключить погрешности от несоосной установки углового лимба относительно контролируемого колеса. Автоколлимационное зеркало дает изображение штриха на окуляр отсчетного микроскопа и является более удобным по сравнению со зрительной трубой, используемой в теодолитах. Измерительный узел со стрелочным отсчетным устройством имеет измерительный рычаг со сферическим наконечником. Конструкция его неудачна. Угловой лимб прибора связан с центральной втулкой и может поворачиваться вместе с ней относительно корпуса.
Для измерения прибор с угловым лимбом устанавливается соосно с контролируемым колесом. Автоколлимационное зеркало устанавливается в стороне, а упор размещается таким образом, чтобы его наконечник контактировал с боковой поверхностью зуба. В этом положении штрих зеркала совмещается с двумя штрихами в поле зрения окуляра. После совмещения
109
штрихов корпус прибора поворачивается относительно углового лимба на величину углового шага контролируемого колеса. Чувствительный упор выводится из контакта с колесом и последнее поворачивается до тех пор, пока в поле зрения окуляра штрих будет находиться между двумя штрихами окуляра. В этом положении измерительный наконечник поворачивается до своего первоначального положения и по стрелочному отсчетному устройству определяется погрешность углового шага в линейном выражении. Измерения могут проводиться и в другой последовательности, когда контролируемое колесо поворачивается каждый раз до тех пор, пока на стрелочном устройстве будет постоянное (например, нулевое) показание, а по угловому устройству определяется угол, на который пришлось повернуть прибор с угловым лимбом.
Погрешность измерения с помощью прибора зависит от погрешностей оптического и стрелочного отсчетных устройств. Собственно погрешность оптической системы находится в пределах ±3". Влияние погрешности стрелочного устройства зависит от диаметра контролируемого колеса. Общая суммарная погрешность при контроле колес диаметром до 200 мм достигает величины более 9,5", а при контроле колес диаметром более 1000 мм — 3,5" [54].
Техническая характеристика угломерного устройства: цена деления точной шкалы 1", стеклянной шкалы 10', грубой шкалы (ориентировочно на корпусе) 1°, предел измерения точной шкалы 10'. Техническая характеристика отсчетного устройства: цена деления 2 мкм, пределы измерения ±120 мкм, нестабильность 0,2 мкм, погрешность обратного хода 1 мкм.
Диаметр посадочного отверстия 45 мм, длина базирующей втулки 126,5 мм. Расстояние зеркала от прибора должно быть равно около 1,5 м. Габаритные размеры прибора: 307Х250Х X 140 мм. Масса 9,8 кг.
Фирма Сперри (США) изготовила измерительную установку для контроля с точностью до 1" прямозубых цилиндрических зубчатых колес модулем 0,4—0,8 мм и диаметром до 270 мм. Фирма предполагает создать машину с автоматическим циклом измерения.
Установка снабжена теодолитом, на оси которого расположено контролируемое колесо. Принцип измерения заключается в определении тангенциальных перемещений измерительного наконечника при повороте контролируемого колеса на определенный угол. Угол поворота колеса определяется по теодолиту с точностью до 1" при наведении зрительной трубы на коллиматор. Измерительный наконечник прибора изготовлен из кварца в виде клина с углом, равным удвоенному углу зацепления контролируемого колеса. Отклонение угла наконечника не превышает ±0,5" и неплоскостность составляет не более V4 длины световой волны. Тангенциальные перемещения измерительного по
наконечника определяются по специальному оптическому устройству. На установке можно контролировать профиль зубьев.
На фиг. 79 показана схема установки. Контролируемое колесо 3 закрепляется на шпинделе 2, вместе с теодолитом 1, установленным на жесткой станине. При установке колеса его биение не должно превышать 0,5 мкм. Контролируемое колесо, а вместе с ним и теодолит поворачивается с помощью червяка 8 и колеса
Фиг. 79. Схема установки с теодолитом фирмы Сперри для измерения окружного шага.
9, выключается червяк с помощью винта. Угол поворота контролируемого колеса определяют по лимбу теодолита при совмещении его нити с нитью коллиматора, который жестко закреплен на плите 6. Измерительный наконечник 7 имеет вид зуба рейки. Наконечник установлен на каретке 4, смонтированной на прецизионных направляющих, имеющих два взаимно-перпендикулярных направления. Направляющие кареток выполнены в виде круглых скалок на прецизионных шарикоподшипниках. Измерительный наконечник перемещается в радиальном направлении вместе с нижней кареткой для установки по радиусу контролируемого колеса (на 130 мм) и вместе с верхней кареткой для арретирования наконечника при повороте контролируемого колеса (12,7 мм). Ограничение величины радиальных пере
111
мещений кареток достигается с помощью упоров 5. В тангенциальном направлении измерительный наконечник перемещается вместе со средней кареткой (на 38 мм).
Схемы механизма перемещения измерительного наконечника в тангенциальном направлении и измерения величины этого перемещения показаны на фиг. 80. С помощью груза 4 каретка 2 вместе с державкой 13 измерительного наконечника 12 поджимается с постоянным усилием к упору 3 измерительного узла. Тангенциальные перемещения каретки 2 происходят вместе с измерительным узлом от точного микрометрического винта 7 и
Фиг. 80. Механизм перемещения измерительного наконечника.
гайки 3. Микровинт вращается от рукоятки 10 и колеса 9. Величина перемещения определяется по шкале 11. Точный отсчет перемещения производится по оптическому индикатору, в котором появляются интерференционные полосы 6 при прохождении монохроматического света от ртутной лампы 5 через две полупрозрачные стеклянные пластины. Такой метод отсчета линейных перемещений позволяет делать отсчет в пределах 0,05 мкм. Проверка эвольвентного профиля производится координатным методом по углу поворота колеса и величине тангенциальных перемещений (на фиг. 80, внизу). При контроле окружного шага определяется угол поворота контролируемого колеса 1 при постоянном радиальном и тангенциальном положении измерительного наконченика, либо при постоянном повороте колеса на величину углового шага или на группу шагов определяется тангенциальное смещение измерительного наконечника.
112
Измерения на установке производятся двумя операторами. Габаритные размеры установки 0,3X1,2X1,8 м. Для обеспечения необходимой точности контроля установку размещают в изолированном помещении, оборудованном кондиционированным устройством, поддерживающим температуру 20±0,5° [55].
Фирма Мааг (Швейцария) изготавливает целую группу накладных шагомеров для контроля окружного и основного шагов цилиндрических зубчатых колес наружного и внутреннего зацеплений. Изготавливаются приборы с отсчетом как в метрической, так и в дюймовой системах. Номенклатура этих приборов представлена в табл. 3.
Таблица 3
Модель прибора	Контролируемый параметр	Пределы измерения по модулю в мм	Габаритные размеры прибора в мм	Масса в кг
ТМЕ-1	Основной шаг	0,5—8	135x117x46 (корпус)	1,65
ТМЕ-2	Основной шаг	2—25	145X127X46 (корпус)	1,57
ТМА	Основной и окружной шаги	2—30	120x132x43 (корпус)	1,93
TMI	Основной и окружной шаги внутреннего зацепления	1—12	223X195X89	1,07
ТМТ	Основной шаг для малых колес с прибором ТМЕ-1	0,5—8	160x290 (плоскость стола)	25,9
ТМН	Основной шаг колес малых размеров с прибором ТМЕ-1^	0,5—8	200X81X119	4,27
Фирма выпускает три разновидности приборов (ТМЕ, ТМА и TMI). Остальные модели, приведенные в таблице, либо представляют типоразмер основной модели, либо указывают, что прибор используется с различной оснасткой. Во всех приборах фирмы Мааг отсчетное устройство, имеющее цену деления 0,001 мм, встраивается непосредственно в корпус. Приборы имеют двухстороннее отсчетное устройство, которое позволяет наблюдать отклонение одновременно несколькими наблюдателями, а также располагать прибор при измерении в различных положениях относительно колеса. В качестве отсчетного устройства используются индикаторы часового типа, в которых увеличение передаточного отношения достигается с помощью дополнительной передачи. Приборы модели ТМЕ (фиг. 81) предназначены для измерений номинального значения основного шага. Приборы снабжаются набором установочных устройств, которые представляют собой модульные призмы (модель № 1). Размеры призм равны основному шагу контролируемого колеса. Приборы имеют по три измерительных наконечника. Один из
113
них 1 подвижный, связанный с отсчетным устройством, имеет линейчатый контакт вдоль оси колеса и точечный в сечении плоскостью, перпендикулярной оси. Другой 2 измерительный наконечник плоский и является как бы опорным. Третий 3 наконечник является базирующим и с его помощью прибор устанавливается относительно колеса в радиальном направлении. Этот наконечник позволяет измерять основной шаг на разных углах развернутости. При помощи наконечника можно производить настройку по точкам из-
мерения, соответствующим началу и концу двухпарного зацепления.
Взаимное положение наконечников у приборов ТМЕ-1 и ТМЕ-2 различное. Так как прибор ТМЕ-1 предназначен для контроля колес малых модулей, то основной и базирующий наконечники размещаются при контроле в соседней впадине относительно зуба, с которым соприкасается измерительный наконечник. В приборе модели ТМЕ-2, поскольку измеряются колеса относительно больших модулей, базирующий наконечник распо-и измерительный наконечник,
Фиг. 81. Шагомер ТМЕ фирмы Мааг.
лагается в той же впадине,
связанный с отсчетным устройством, т. е. между основным и измерительным наконечниками. Поскольку приборы ТМЕ контролируют основной шаг в одном сечении, т. е. производят дискретные случайные измерения основного шага, то положение базирующего наконечника по высоте может меняться, а следовательно, основной шаг будет измеряться на различных участках перекрытия соседних профилей. Подобной проверкой в определенном положении можно выяснить погрешности профиля колеса, так как основной шаг измеряется в нескольких местах на
одной паре зубьев.
В приборе ТМЕ-2 имеется специальное устройство в виде храпового механизма, с помощью которого базирующий наконечник может смещаться в линейном направлении на определенное расстояние. Этим обеспечивается измерение основного шага в другом сечении, поскольку весь прибор смещается в радиальном направлении. Для тех случаев, когда требуется проверить большое количество зубчатых колес, прибор ТМЕ-1 поставляется вместе со столом и превращается в стационарный прибор модели ТМТ (фиг. 82). В этом случае прибор закрепляется в специальной державке и может устанавливаться под различ
114
ным углом относительно оси и смещаться по высоте. Эта державка сделана на подшипниках с тем, чтобы измерительный прибор самоустанавливался относительно колеса под действием измерительных наконечников. При контроле малых колес прибор может быть закреплен.
После измерения по одной стороне профиля вместо колеса можно повернуть прибор и произвести измерения по другой стороне профиля.
Фиг. 82. Шагомер типа ТМТ фирмы Мааг.
Фиг. 83. Шагомер ТМА фирмы Мааг.
Для контроля очень маленьких зубчатых колес, когда перемещением прибора измерять бывает затруднительно, с прибором может быть поставлена державка модели ТМН. Шагомер помещается в этой державке вертикально и все движения, связанные с измерением, совершаются за счет перемещения колеса. Прибор модели ТМА (фиг. 83) предназначен для контроля окружного и основного шагов. Он в принципе аналогичен прибору модели ТМЕ-2. В отличие от последнего, прибор ТМА снабжен двумя дополнительными упорами, при помощи которых измерительные наконечники устанавливаются на одной окружности. При измерении основного шага упоры убираются и производится контроль, как на приборе ТМЕ-2.
Прибор модели TMI (фиг. 84) предназначается в основном для контроля колес внутреннего зацепления по основному и окружному шагам. Особенность прибора TMI состоит в том, что при контроле основного шага вместо координирующего и базирующего наконечников используются опорные ролики, которыми прибор ориентируется во впадине между зубьями. Прибор снабжается набором сменных опор и несколькими державками. При контроле окружного шага в приборе используется дополнительный координирующий упор, который лишает прибор еще одной степени свободы. Прибор может быть использован и для контроля колес с наружным зацеплением. В связи с этим его
115
можно применять для относительных измерений основного шага сопрягаемых колес с наружным и внутренним зацеплением [58].
Накладной шагомер Народного предприятия К. Цейсе (ГДР) предназначен для контроля зубчатых колес наружного и внутреннего зацеплений (фиг. 85) по основному шагу. Шагомер отличается конструкцией измерительных наконечников. Чувствительный измерительный наконечник имеет сферическую
контактную поверхность и связан с отсчетным устройством.
Фиг. 85. Шагомер предприятия К. Цейсс для контроля основного шага.
Фиг. 84. Шагомер TMI фирмы Мааг.
Базирующие наконечники выполнены в виде сферических опор, с помощью которых прибор устанавливается во впадине зубьев контролируемого колеса. Прибор снабжается набором сменных опор, имеющих различный диаметр сферы, для контроля колес с модулем от 2 до 10 мм. Для промежуточных модулей прилагается отдельный набор сменных опор в количестве 9 шт. Площадка с резьбовыми отверстиями позволяет расставлять сферические опоры на различном расстоянии одна от другой для проверки колес различной ширины. Минимальная ширина контролируемых колес 12 мм. При установке опорные наконечники располагают таким образом, что плоскости, проведенные через их оси, параллельны между собой. Характерной особенностью шагомера является также то, что при контроле измерительный наконечник касается зуба ближе к его вершине, а другая сторона зуба касается базирующего наконечника. На номинальное значение основного шага прибор настраивают по концевым мерам длины, для чего в комплект прибора входит установочное приспособление со специальными боковичками. При контроле колес относительно небольшого размера, когда трудно базировать прибор на колесе, используется специальная стационар-116
пая подставка. В этом случае прибор закрепляется в подставке, а контролируемое колесо находится в руках контролера.
Цена деления отсчетного устройства 0,002 мм, пределы измерения ±120 мкм. Косозубые колеса контролируются с углом до 40° при измерительном усилии 0,65 н. Габаритные размеры 120Х 130x65 мм (высота Х'ширина Хтолщина), масса 0,6 кг [59].
Накладные приборы для контроля окружного и основного шагов зубчатых колес выпускаются также еще рядом иностранных фирм. Однако принципиальная схема измерения в них аналогична приборам, описанным выше. Так, фирма Осака Сеймитси Кикон (Япония) выпускает группу накладных приборов для контроля окружного и основного шагов. Эти приборы по принципу действия аналогичны приборам фирмы Мааг. Приборы модели ОР фирмы Осака Сеймитси Кикон одинаковы по своей конструкции. Шагомеры ОР-1 и ОР-3 предназначены для контроля колес с модулем соответственно 0,5—10 и 2—14 мм. Шагомер ОР-3-5 снабжается специальным столиком для стационарных измерений. Шагомер ОР-4 предназначен для контроля зубчатых колес внутреннего зацепления. Размещение измерительных и базирующих наконечников в приборах такое же, как и у приборов фирмы Мааг. Конструктивное отличие приборов заключается в том, что стрелочное отсчетное устройство не встраивается в корпус, а является съемным. В качестве отсчетного устройства используется рычажно-зубчатая головка (по типу миллимеса) с ценой деления 0,001 мм и пределом измерения ±50 мкм. Масса приборов колеблется от 900 до 1300 г.
Процесс измерения окружного шага занимает много времени и является утомительным, поскольку проверку необходимо осуществлять по всем зубьям. Поэтому рядом иностранных фирм для контроля окружного шага изготовлены механизированные приборы, в которых однообразные движения совершаются с помощью автоматических устройств.
Полуавтоматический прибор фирмы Ковентри Гейдж (Англия) предназначен для контроля окружного шага и биения цилиндрических зубчатых колес наружного зацепления диаметром от 12,7 до 457,4 мм и внутреннего от 38,1 до 254 мм, массой до 43 кг (фиг. 86).
Принцип измерения на приборе заключается в следующем (фиг. 87). На одной оси с контролируемым колесом на шариковых направляющих находится рычаг, длина которого равна 355,6 мм. Под этим рычагом размещен диск, жестко скрепленный со шпинделем прибора и измеряемым колесом. С противоположного конца рычага находится шток пневматического поршня, с помощью которого рычаг поворачивается. На рычаге укреплен также пневматический зажим для скрепления рычага с диском. Рабочий конец рычага перемещается между двух упоров, из которых левый является постоянным, а правый регули-117
руется в зависимости от величины углового шага контролируемых колес. Положения упоров настраиваются установкой синусного устройства рычага по блоку концевых мер.
Прибор работает в следующей последовательности. После настройки прибора на величину углового шага контролируемого колеса и установки наконечника измерительный узел, совер
Фиг. 86. Механизированный прибор фирмы Ковентри
Гейдж для контроля окружного шага.
шающий возвратно-поступательное движение, выходит из кон
Фиг. 87. Схема измерения окружного шага.
такта с колесом (фиг. 88). Рычаг с помощью стопора скрепляется с диском и под действием пневмоцилиндра поворачивается до жесткого упора, а вместе с ним поворачивается шпиндель с контролируемым колесом. Измерительный узел доходит до своего первоначального радиального положения и на самописце отмечается величина отклонения окружного шага. В этот момент рычаг раскрепляется с диском и один возвращается пневмоцилиндром в первоначальное положение до правого упора. Пневматические приводы управляются с помощью командоап-парата, состоящего из 5 кулачков. Используется записывающее устройство фирмы Тейлор — Гобсон. После поворота шпинделя на 360° прибор останавливается.
Контролируемые колеса при контроле могут устанавливаться либо на оправке длиной 600 мм в вертикальных центрах, либо непосредственно на столе. Для выставления положения колеса планшайба прибора с помощью четырех регулируемых упоров может смещаться относительно шпинделя.
118
На приборе можно контролировать колеса с числом зубьев начиная от 6. По данным фирмы, время контроля на приборе и 8 раз меньше, чем при ручном измерении. В зависимости от диаметра контролируемого колеса на измерение одного зуба требуется от 12 до 20 сек. Считается, что любое колесо в пределах диапазона, охватываемого прибором, может быть проверено
Фиг. 88. Измерительный узел при контроле окружного шага.
.за 30 мин. По данным фирмы, стабильность установки измерительного наконечника находится в пределах до 0,0013 мм, стабильность работы прибора — в пределах 0,003 мм. Концентричность установки шпинделя 0,0005 мм.
При контроле радиального биения совершается тот же процесс, что и при контроле окружного шага. Отличие заключается только в том, что используется сферический измерительный наконечник [60].
Фирмой Феллоу (США) разработан прибор модели № 8ТУМ, предназначенный для полуавтоматического контроля окружного шага зубчатых колес. Фирма не указывает принцип действия прибора, но сообщает, что для его работы не требуются сменные точные диски или образцовые колеса. На приборе вручную осуществляется только установка колеса, а процесс его периодического поворота на окружной шаг, подвод и отвод измерительной каретки с измерительным наконечником и датчиком самописца полностью автоматизированы. Результаты измерения регистрируются с помощью электрического самописца, имеющего увеличение 500, 1000, 2000, 5000 и 10 000. После измерения по одной стороне профиля зубьев можно осуществить проверку по другой стороне профиля без перестановки колеса. Для этого
119
измерительный наконечник смещается. На одном участке бумаги самописца можно осуществить запись по обеим сторонам профиля зубьев, что в определенной мере характеризует колебание по толщине зубьев. Скорость измерения на приборе ог 5 до 30 зубьев в минуту. Погрешность измерения по данным фирмы составляет 4" на дуге с радиусом 25,4 мм (в линейном выражении 0,5 мк) и 2" на дуге с радиусом 100 мм (в линейном выражении 1 мк) [59].
Механизированный прибор модели 481 для контроля шага и направления зубьев у цилиндрических колес изготовлен фирмой Мичиган (США). Прибор предназначается для контроля прямозубых и косозубых колес диаметром от 12,7 до 360 мм и шириной от 6,3 до 70 мм. Результаты измерения регистрируются с помощью самописца на бумаге, одно деление которой равно 2,5 мм. Прибор снабжается специальным устройством для поворота контролируемого колеса на один зуб при различных числах зубьев колеса. Колесо устанавливается вручную, а процесс измерения автоматизирован. Измерение одного зуба занимает приблизительно 5 сек [60].
Механизированные приборы для контроля окружного шага изготовлены фирмой Сигма (Англия). Пневматический прибор фирмы Сигма предназначается для контроля окружного шага, направления зуба, толщины зуба и радиального биения. С боковой поверхностью зубьев контактирует несколько измерительных наконечников, а пневматическая система преобразует выявляемые погрешности и регистрирует их с помощью самописцев, чернила к которым подаются под давлением. По окончании измерения прибор выключается. В приборе оригинальной является конструкция шпинделя (фиг. 89), на котором устанавливается проверяемое колесо. Поскольку при контроле окружного шага требуется надежное вращение шпинделя, то центрирование его осуществляется с помощью гидравлического подшипника 1, в который масло подается под давлением. При таком подшипнике шпиндель 2 центрируется по данным фирмы с точностью 0,08 мк. Снизу шпиндель поддерживается с помощью радиальноупорных шарикоподшипников 3.
Для поворота шпинделя на величину углового шага во многих приборах используются храповые механйзмы с числом зубьев, равным числу зубьев контролируемого колеса, а в приборе фирмы Сигма применено специальное пневмо-механическое устройство. В нижней части шпинделя располагается жестко скрепленный с ним тонкий металлический диск 4. Так же в нижней части шпинделя на подшипниках 5 размещается рычаг 7, несущий пневматический зажим 8 в виде поршневого цилиндра. Около конца рычага 7 на подставке 6 устанавливаются упоры, которые ограничивают перемещение рычага. Процесс измерения осуществляется следующим образом. На подставке 6 устанавливаются упоры, которые соответствуют угло-120
вому шагу контролируемого колеса на данном радиусе. В одном направлении до упора поворот рычага 7 совершается под действием пневматического цилиндра. После этого пневматический зажим 8 прихватывает диск 4 и рычаг совместно с диском, а следовательно и со шпинделем 2, поворачивается до следующего упора под действием свободно подвешенного груза. В такой последовательности проверяются все зубья колеса.
Фиг. 89. Шпиндель механизированного прибора фирмы Сигма.
Для того чтобы в момент перемены направления движения рычага шпиндель не сбился, в верхней части шпинделя находится второй диск, с помощью которого он стопорится. В процессе измерения запись погрешности осуществляется при прерывистом перемещении бумаги. Каждый раз в момент, когда измерительный наконечник занимает радиальное положение и перо самописца останавливается в соответствующем месте, бумага перемещается, на 5 мм и на ней остается линия. Поскольку выставить точно упоры рычага на угловой шаг очень трудно, то по окончании измерения отметки, соответствующие началу и концу измерения, не совпадают. В этом случае рекомендуется соединить прямой начальную и конечную точки измерения. Новая прямая принимается за ось абсцисс и все отклонения принимаются от нее. На приборе с таким делительным устройством можно контролировать зубчатые колеса с числом зубьев от 10 и диаметром до 400 мм. По данным фирмы, погрешность измерения составляет ±0,5 мк [61], [62]. Как видно из описания, 5 Н. Н. Марков	121
прибор фирмы Сигма представляет собой сложный механизм, а следовательно его обслуживание и эксплуатация . затруднительны. Из-за этих серьезных недостатков фирма выпустила всего несколько штук таких приборов и прекратила их производство.
От всех известных приборов для контроля окружного шага отличается прибор фирмы Хофлер (ФРГ) модели ЕТМ (фиг. 90). Он предназначается для контроля колес с модулем
Фиг. 90. Шагомер фирмы Хофлер. Фиг. 91. Шагомер фирмы Хофлер при контроле на станке.
от 1,5 до 30 мм и диаметром от 50 мм и выше. С помощью этого прибора можо проверять не только зубчатые колеса, но и ходовые винты.
Принципиальная схема прибора аналогична схеме приборов, которые имеют два измерительных 3 и 4 (фиг. 90) и два базирующих 1 и 5 наконечника, обеспечивающих положение прибора относительно окружности впадин или наружной цилиндрической поверхности. В отличие от остальных приборов прибор имеет еще один фиксирующий наконечник 2. Измерительные наконечники находятся на подвижной подпружиненной каретке. Неподвижный наконечник соединен с кареткой, а подвижный связан со штоком датчика записывающего устройства. Верхняя площадка каретки (из силумина) с измерительными, базирующими и фиксирующим наконечниками находится на чугунном основании, которое может быть установлено либо непосредственно около обрабатывающего станка на кронштейне типа AV, либо на стационарном приборе (фиг. 91 позиции те же, что и на фиг. 90). Верхняя площадка каретки расположена на трех шариках, и благодаря этому оператор может легко перемещать ее в различных направлениях.
Процесс измерения рекомендуется проводить при вращении контролируемого колеса. Оператор должен ввести наконечники прибора в зубья колеса и после измерения вывести их для вве-122
дения в последующую пару зубьев. При введении наконечников в зубья колеса необходимо следить за положением фиксирующего наконечника и после поджима профиля зуба к базирующим наконечникам надо нажать кнопку 6, которая приведет в движение измерительный наконечник. Измерительный наконечник поджимается к контролируемому профилю с постоянным усилием, равным 1,5 н. В момент контакта и получения размера загорается световой сигнал на приборе, сообщающий о том, что размер передан на записывающее устройство. После отпускания кнопки 6 световой сигнал гаснет, и оператор может переставить прибор на соседнюю пару зубьев. В арретированном положении прибора самописец не получает ложного сигнала. При таких измерениях исключается субъективность контролера в отсчете, так как он не видит результаты измерения.
Приборы выпускаются -двух типоразмеров: ЕТМ/200 и ЕТМ/300, где цифры означают максимальное расстояние между измерительными наконечниками. Габаритные размеры приборов: ЕТМ/200 250X150x65 мм, ЕТМ/300 350x150x95 мм, масса— соответственно 15 и 25 кг. Фирма указывает стабильность работы прибора в пределах ±0,25 мк.
Записывающее устройство со счетно-решающим приспособлением модели AAKS (может быть в двух блоках EGG и ААК) снабжено тремя пишущими перьями, одно из которых наносит отметки, характеризующие число измерений, другое регистрирует разность соседних окружных шагов, а третье перо непосредственно записывает накопленную ошибку шага на измеряемом участке. Таким образом, после окончания измерения на диаграмме непосредственно оказывается нанесенной накопленная ошибка окружного шага^ Записывающее устройство имеет несколько увеличений: 500, 1000 и 10 000 при цене деления 2, 1, 0,2 и 0,1 мк и пределе измерения соответственно ±100, ±50, ± 10 и ±5 мк.
Стабильность устройства находится в пределах 0,01 мк. Время перемещения пера на всю ширину бумаги в 120 мм составляет не более 1 сек. Усилие перемещения пера равно 3 н. Самописец работает при колебании напряжения питающей сети в пределах ±15%. Габаритные размеры 600x350x280 мм.
Следует отметить, что электронное регистрирующее устройство было разработано фирмой специально для приборов, производящих контроль зубчатых колес с учетом особенности этих измерений. Для размещения самописца и перевозки его внутри цеха используется тележка модели MTW.
3.	ПРИБОРЫ ДЛЯ КОНТРОЛЯ РАДИАЛЬНОГО БИЕНИЯ
Радиальное биение можно проверять на приборах для комплексного двухпрофильного контроля, когда на измерительную каретку устанавливается измерительный наконечник с кониче-
5*	123
ской или сферической поверхностью и вводится последовательно во все впадины контролируемого колеса. Приборов, предназначенных только для контроля радиального биения, выпускается очень мало.
В большинстве случаев бывает нецелесообразно применять контроль радиального биения вместо комплексной двухпрофильной проверки. Контроль радиального биения применяют в тех случаях, когда по каким-либо причинам не представляется возможным использовать измерительные колеса, например при их отсутствии в связи с малым объемом производства или при невозможности изготовления достаточно точных и жестких колес (для мелкомодульных передач). На промежуточных технологических операциях контроля иногда применяется проверка радиального биения взамен двухпрофильного контроля для того, чтобы не иметь дело с очисткой колес от заусенцев и загрязнений. В остальных случаях двухпрофильная проверка является предпочтительной.
Отдельные попытки автоматизировать процесс измерения радиального биения относятся прежде всего к тем редким случаям, когда контроль этого параметра является оправданным. В полуавтоматических устройствах результаты измерения регистрируются с помощью самописца, а не электронных блоков с сигналами. Это объясняется тем, что- при контроле радиального биения важна не только величина погрешности, но и ее характер, так как возможны случайные выпады в отдельных точках, по которым можно неоправданно забраковать колесо. В ряде иностранных приборов для контроля радиального биения используются сферические измерительные наконечники. В этом заключается недостаток таких приборов, так как более правильным является использование наконечников по форме исходного контура для того, чтобы контакт осуществлялся по 'Точкам постоянных хорд.
Таким образом, приборы для контроля радиального биения не являются перспективными и трудно предположить, чтобы в дальнейшем они получили какое-либо развитие и совершенствование для контроля зубчатых колес. Однако они сохранят свое значение в инструментальной промышленности для контроля долбяков и шеверов.
Фирма К. Мар (ФРГ) выпускает станковый прибор № 892 для контроля колес диаметром до 600 мм, модулем от 5 до 18 мм, в котором используется отсчетное устройство с ценой деления 0,01 мм. В приборе принята вертикальная компоновка, и контролируемое колесо устанавливается в центрах на оправке. В приборе применен измерительный узел пистолетного типа. Прибор может снабжаться измерительными наконечниками различной формы. Они могут быть в виде клина для контакта по впадине между зубьями, в виде седла для контакта по зубу, или в виде сферы. Прибор снабжается специальной шарнирной 124
оправкой, с помощью которой можно при контроле конических зубчатых колес устанавливать плоскость измерения перпендикулярно образующей конуса. Для контроля радиального биения колес внутреннего зацепления прибор имеет специальную скобу, которая устанавливается на измерительном узле. В приборе предусмотрена возможность установки на измерительный узел специальных простейших приспособлений, с помощью которых можно проверить толщину зуба и разность окружных шагов.
Фиг. 92. Биениемер Народного предприятия К. Цейсс.
Наиболее часто необходимость контроля радиального биения возникает при изготовлении мелкомодульных зубчатых колес.
Для контроля биения мелкомодульных зубчатых колес применяется биениемер Народного предприятия К. Цейсс (ГДР). На этом приборе (фиг. 92) контролируемые колеса диаметром до 200 мм устанавливаются в горизонтальном положении в прямых или обратных центрах. В приборе используются сферические измерительные наконечники, набор которых из 24 шт. может обеспечить контроль колес с модулем от 0,3 до 6 мм. В качестве базирующих элементов в приборе можно применять бабки с призмами и торцовым упором для установки колес на больших оправках. Для небольших колес, сделанных заодно с валом, применяются призмы. С помощью специального углового рычага можно контролировать зубчатые колеса внутреннего зацепления. Для проверки конических зубчатых колес в приборе предусмотрен поворот измерительного узла на угол ±90° с установкой угла по шкале. В качестве отсчетного устройства используется рычажно-зубчатая головка с ценой деления 0,001 или 0,002 мм. Прибор снабжен большим количеством различной оснастки, позволяющей контролировать зубчатые колеса различной конфигурации.
125
Фирмой Шоппе и Фазер (ФРГ) изготовлен прибор модели 113—118 для полуавтоматического контроля радиального биения. В этом приборе контролируемое колесо вручную устанавливается на оправке. Поворот колеса от зуба к зубу и радиальное смещение измерительного наконечника совершаются с помощью механизма прибора. Кинематическая схема прибора состоит из двухэксцентрикового механизма (фиг. 93). С помощью одного эксцентрика сферический измерительный наконечник совершает радиальные перемещения относительно колеса. Другой эксцентрик, воздействуя в п^зу каретки измерительного наконечника, перемещает его в плоскости, касательной к винту контролируемого колеса. В результате воздействия двух траектория мерительного
представляет собой эллипс. Измерительный наконечник помимо своего основного назначения поворачивает контролируемое колесо от
впадины к впадине. Результаты измерения регистрируются с помощью механического самописца-графотеста, в котором бумага перемещается с постоянной скоростью. Самописец осуществляет запись в виде пилообразной диаграммы, у которой вершины пик характеризуют наибольшее радиальное смещение измерительного наконечника.
Полуавтоматический прибор для контроля радиального биения выпускается также фирмой Ковентри Гейдж (Англия). В этом приборе проверка радиального биения не является основной. Прибор предназначен для контроля окружного шага, но при замене измерительного наконечника можно контролировать радиальное биение. Более подробно прибор рассмотрен в разделе, посвященном контролю окружного шага.
Фиг. 93. Кинематическая схема полуавтомата для контроля радиального биения:
А — траектория измерительного наконечника.
эксцентриков движения из-наконечника
4.	ПРИБОРЫ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ТОЛЩИНЫ ЗУБЬЕВ
Широко распространенные в промышленности кромочные зубомеры (штангензубомеры, оптические и др.) имеют один принципиальный недостаток схемы измерения, который заключается в том, что за базу измерения принимают наружный цилиндр контролируемого колеса. Многократно пытались создать конструкции кромочных зубомеров, в которых настройка произ-126
водится по микрометрическим парам, а отсчет — по стрелочной головке. Однако основной принципиальный недостаток схемы измерения устранить не удалось.
Такой же принципиальный недостаток имеет и тангенциальный зубомер, однако по сравнению с кромочными зубомера-ми он обладает более высокой износоустойчивостью и им можно непосредственно измерить смещение исходного контура для введения поправки. Таким образом, развитие зубомеров достигло такого уровня, при котором улучшение отдельных конструктивных решений не избавляет их от основного недостатка. Вместе с тем кромочные зубомеры сохраняют свое полное назначение для контроля при нарезании конических зубчатых колес, поскольку не могут быть пока практически ни чем заменены, как это имеет место при контроле цилиндрических колес.
Метод контроля с роликами и шариками также применяют ограниченно и прежде всего из-за размеров колес и продолжительности контроля. Наибольшее применение он находит при контроле мелкомодульных колес, поскольку для них он часто является единственно возможным способом измерения.
Недостаток этого метода, контроля заключается в том, что измерения в основном можно проводить только вне обрабатывающего станка, а не непосредственно на станке во время нарезания зубьев. Другим недостатком метода является то, что контроль колеса проводят через 180° и одновременно по двум противоположным впадинам, а следовательно, полученные результаты определяют как бы среднее значение по двум участкам контролируемого зуба. Толщину зуба при комплексном двухпрофильном контроле проверяют по отклонению измерительного межцентрового расстояния. Однако и этот метод пригоден только для приемочного контроля. .
Из методов контроля толщины зуба оптимальным является метод измерения длины общей нормали. Преимущество его состоит в простоте измерения, отсутствии/иромежуточных вспомогательных баз, возможности измерения на обрабатывающем станке и простоге измерительного инструмента. Недостаток метода измерения толщины зуба через длину общей нормали заключается в том, что часть кинематических ошибок входит в результаты измерения. Приборов для контроля длины общей нормали очень много. В основном -это модернизированные диаметральные и линейные скобы. В диаметральных скобах вместо обычных измерительных поверхностей устанавливаются специальные.
Простейшим измерительным средством для контроля толщины зубьев является широко известный штангензубомер. Недостатком штангензубомеров является также трудность отсчета, так каю для повышения точности изготавливают нониус с отсчетом 0,05 и 0,02 мм и получается очень малый интервал между штрихами.
127
Другим недостатком штангензубомеров является быстрый износ контактных поверхностей, поскольку контакт осуществляется по кромкам.
Некоторые фирмы изготовляют оптические зубомеры. Они отличаются тем, что отсчет и установка производятся при помощи оптических шкал с отсчетом в 0,05 мм. Из таких приборов наиболее известным является оптический зубомер Народного предприятия К. Цейсс (ГДР). Фирма Ватте (Англия).
Фиг. 94. Индикаторно-кромочный зубомер фирмы Штейнмауэр.
ранее выпускавшая оптические зубомеры, прекратила их производство. Фирма Штейнмауэр (ФРГ) разработала зубомер (фиг. 94), в котором высоту измерения и номинальную толщину зуба устанавливают по микрометрическим узлам, и отклонения отсчитывают по стрелочной отсчетной головке. Фирма Лейтц (ФРГ) изготовляет стационарные приборы (фиг. 95) для контроля толщины зуба. В этих приборах сохранена та же схема измерения, что и в штангензубомерах, но отсчет и наблюдение за контактом производятся через оптические системы.
При контроле толщины зуба непосредственно на станке определяют (расчетным путем) величину радиального смещения исходного контура, т. е. сдвиг, который необходимо ввести в положение фрезы относительно оси заготовки колеса.
С целью устранения быстрого износа измерительных наконечников и получения непосредственной величины смещения исходного контура фирма Сайкс (Англия) изготавливает тангенциальные зубомеры. Эти приборы в принципе представляют собой впадину рейки, боковые поверхности которой могут быть установлены на различное расстояние относительно осевой плоскости, в которой проходит измерительный наконечник стрелочного отсчетного устройства. По сравнению с кромочными зубо-мерами приборы обладают большей износоустойчивостью кон-128
тактных поверхностей. Важным преимуществом таких приборов является то, что точки контакта непосредственно получаются по постоянным хордам зуба.
Наибольшее распространение для контроля толщины зубьев, судя по зарубежной технической литературе, имеют устройства,
предназначенные для контроля
длины общей нормали. В большинстве случаев для контроля используются гладкие и рычажные микрометры (К. Мар, Цейсс и др.). Иногда используются индикаторные скобы с измененные ми измерительными наконечниками.
В отдельных случаях разрабатываются конструкции приборов, предназначенные специально для контроля длины общей нормали. В принципе эти приборы
ЯВЛЯЮТСЯ либо специальными Фиг. 95. Стационарный прибор рычажными микрометрами, либо фирмы Лейтц для контроля тол-рычажными скобами. Все много-	^ины 3Уба-
образие этих устройств рассмат-
ривать нецелесообразно. Наиболее интересными являются приборы фирмы Рейсхауер (Швеция). Эти приборы (фиг. 96) выпускаются трех типоразмеров: ZMF-0-100, ZMF-0-200 и
Фиг. 96. Прибор фирмы Рейсхауер для контроля длины общей нормали.
ZMF-0-300, цифры означают пределы измерения. Приборы снабжаются микрометрической головкой с величиной отсчета 0,01 мм, в которой измерительной пяткой микровинта является измерительный диск. Второй измерительный диск находится на шпинделе стрелочного отсчетного устройства с ценой деления 0,002 мм. Микрометрические головки рас
129
полагаются на кронштейне, установленном на стержне, состоящем из мерных отрезков. Каждый отрезок, имеет размер 25 мм, т. е. равный пределу перемещения микропары. Благодаря этому прибор настраивается на размер смещением по стержню на величину кратную 25 мм, а остальные значения устанавливаются по микрометрической головке. Отклонения отсчитываются по стрелочной отсчетной головке. Для предохранения кронштейна с микрометрической головкой от поворота параллельно основному стержню находится дополнительный — меньшего диаметра.
При использовании микрометрических приборов для контроля длины общей нормали трудно производить измерения. Когда подвижной наконечник слегка коснется зучатого колеса, вращением измерительного наконечника прибор увлекается по направлению вращения. Этот недостаток устраняется созданием микрометрических головок, в которых измерительные поверхности наконечника не вращаются, а только перемещаются поступательно. Такие микрометрические головки используются в так называемых часовых микрометрах. Имеется патент Народного предприятия К. Цейсс (ГДР), в котором предлагается микрометр для контроля длины общей нормали с поступательно перемещающейся измерительной поверхностью [66].
5.	ПРИБОРЫ ДЛЯ КОНТРОЛЯ НАПРАВЛЕНИЯ ЗУБА
При контроле косозубых колес возможны два вида проверок. Одним видом является проверка винтовой линии колеса, аналогичная проверке винтовой линии резьбовых соединений.
Вторым видом проверки является контроль косозубого зубчатого колеса по контактной линии. Зацепление пары зубчатых колес и передача мощности с одного колеса на другое осуществляется по контактным линиям. Принципиально прямозубое цилиндрическое зубчатое колесо можно рассматривать как частный случай косозубого колеса, у которого угол наклона зуба с осью колеса составляет 0°. Ввиду этого специальные приборы для контроля прямозубых колес не выпускаются. Но обычно приборы, предназначенные для контроля косозубых колес, могут быть настроены для контроля прямозубых колес. Почти отсутствует выпуск приборов, предназначенных для контроля направления зуба у конических колес.
Для контроля направления зубьев у червяков также не изготавливаются специальные приборы. Для этой цели обычно используются приборы и измерительные средства, применяемые для контроля резьбовых изделий. Кроме того, особенно для червяков средних и больших размеров используются приборы для контроля червячных фрез, описание которых было дано ранее.
Основное внимание обращается на создание приборов для контроля винтовой линии. Приборы для контроля контактной линии имеют значительно меньшее распространение. Измерено
нием отклонения винтовой линии проверяется правильность настройки наиболее распространенного процесса обработки зубьев, которым является зубофрезерование. Метод контроля контактной линии тоже может быть назван технологическим методом измерения, при таких видах обработки, когда контактная линия является следом единой режущей кромки инструмента (например, шлифование с осевым перемещением шлифовального круга).
Контактомеры направления, у которых к боковой поверхности зуба прикладывается наконечник в виде плоскости, применяются для контроля колес с прямолинейной контактной линией (например, при шлифовании). На колесах с непрямолинейной контактной линией (например, при фрезеровании зубьев) измерительная плоскость либо вообще не устанавливается на поверхности, либо касается случайных поверхностных неровностей, которые не характеризуют положение контактной линии. С другой стороны, недостаточное развитие контактомеров направления как средств эксплуатационной проверки колес объясняется широким распространением контроля при помощи краски или прикатки. Вследствие этого не получают развития приборы для контроля направления зуба конических зубчатых колес. Из-за относительно сложной геометрической формы конического зубчатого колеса приборы для контроля направления их зубьев также получаются сложными, а следовательно ненадежными в работе. В процессе развития метода контроля по краске возник ряд технологических приемов для локализации пятна контакта часто в ущерб кинематической точности колеса.
Конструктивное • выполнение специальных узлов, устанавливаемых на эвольвентомерах, для проверки винтовой поверхности почти одинаково. В этих случаях устанавливается дополнительная кулиса, которая при вращении колеса создает поступательное перемещение измерительного узла вдоль оси колеса. Интересным исключением из этого правила является прибор № 891 фирмы К. Мар, в котором с помощью специального устройства создается поступательное и вращательное движение колеса. Вместе с тем указанная фирмой погрешность (±1 мк) является сомнительной, поскольку в измерительную цепь прибора входит перемещение с высокой степенью точности относительно тяжелых элементов и в том числе контролируемого колеса. Это усовершенствование усложняет конструкцию прибора и не дает заметных преимуществ по сравнению с другими более простыми схемами.
Можно признать установившейся принципиальную схему специальных ходомеров, предназначенных для контроля винтовой линии косозубых колес. Контролируемое колесо в этих ходо-мерах вращается от шпинделя, скрепленного с оправкой, в основном через гибкие ленты. Во всех приборах измерительный узел с наконечником перемещается вдоль оси контролируемого
131
колеса. Некоторое разнообразие имеется в методах создания согласованности продольного перемещения измерительного узла и поперечной каретки, создающей вращение шпинделя. Для этой цели используются обычно кулисы или настройка по рычагам. Некоторым преимуществом обладает кулисная настройка (хотя кулису и несколько труднее изготавливать), поскольку в большинстве приборов ее настройка производится с помощью оптического углового отсчетного устройства. Настройка по концевым мерам длины встречается редко (фирма Мичиган Тул, США).
Фиг. 97. Универсальный контактомер фирмы Цанрадфабрик Фридрихгафен.
Большинство ходомеров имеет горизонтальную компоновку, поскольку при таком расположении наиболее удобно передается вращение гибкими лентами на шпиндель и достигается легкость его вращения. Вместе с тем установка колеса в горизонтальных центрах не всегда удобна и при поджиме в центрах можно создать деформацию прибора. Возможно из-за этого в приборе фирмы Цейсс — Оберкохен (ФРГ) введен в задний центр специальный динамометр. В отношении деформации узлов прибора и загрузки контролируемых колес вертикальная компоновка является более удобной. Неотъемлемой частью всех известных ходомеров являются записывающие устройства.
Одним из первых приборов для контроля по контактной линии косозубых колес был выпущен прибор фирмой Цанрадфабрик Фридрихгафен (ФРГ). В этом приборе (фиг. 97) контролируемое колесо устанавливается в центрах на поворотной скобе 1, которая при помощи углового устройства 2 поворачивается на угол наклона контактной линии на основном цилиндре относительно направляющих 3 измерительной каретки. Измерительный наконечник 4 выставляется на радиус основной 132
окружности. При перемещении измерительной каретки по своим направляющим измерительный наконечник соприкасается с контактной линией и проверяет не только правильность положения этой контактной линии относительно оси колеса, но и ее прямолинейность. Это, пожалуй, единственный из известных иностранных приборов, который одновременно проверяет направление и прямолинейность контактной линии.
Фирма Мааг (Швейцария) выпускает две разновидности приборов для контроля направления зуба по контактной линии (фиг. 98 и 99), у которых схема измерения одинаковая. В ка
Фиг. 98. Накладной контактомер направления фирмы Мааг.
Фиг. 99. Стационарный контакто-мер фирмы Мааг.
честве измерительного элемента используется рейка, прикладываемая к профилю зуба. Поворот этой рейки определяется по угловому лимбу, и микроскопу, расположенному на другом конце шпинделя. Соприкосновение измерительного наконечника происходит по контактной линии. Прибор HMN переносного типа предназначен для контроля крупногабаритных зубчатых колес непосредственно на обрабатывающих станках. Наибольшие модуль и диаметр не ограничены, наименьший диаметр 300 мм и наименьший модуль 2 мм. Для использования прибора создают базовую поверхность на торце колеса, которая должна быть строго перпендикулярна оси колеса, либо аттестуют величину неперпендикулярности для введения поправки в результат измерения.
Прибор настольного типа охватывает контролем колеса с диаметром до 300 9мм. Однотипное угловое устройство обеспечивает отсчет с погрешностью ±2".
Народным предприятием К. Цейсс (ГДР) изготовлен приставной прибор для контроля направления зуба по контактной
133
линии (фиг. 100). В этом приборе в качестве измерительного наконечника используется широкий клин, который соприкасается с контролируемым колесом по контактной линии. На оси вращения этого наконечника установлен угловой лимб, по ко-
Фиг. 100. Контактомер направления предприятия К. Цейсс: /— измерительный наконечник, 2 — подсветка, 3 — окуляр.
торому с помощью микроскопа определяется угол поворота наконечника. Наконечник изготовлен из стекла. Предполагается, что это позволяет определять не только общий угол наклона по контактной линии (фиг. 101), но и характер контакта. Для лучшей видимости характера прилегания рекомендуется боковую поверхность зуба, по которой осуществляется проверка, слегка покрыть слоем смазки. Для лучшей видимости с торца наконечника установлена подсветка. Прибор- разработан в виде отдельного узла, который может быть установлен на каком-либо приборе, снабженном вертикальными центрами, либо непосредственно на приспособлении около обрабатывающего станка. Цена деления углового отсчетного устройства равна 5". Расстояние между штрихами 5 мм, пределы измерения ±180°. Прибор может быть
использован для контроля зубчатых колес с модулем от 1,5 до 20 мм и минимальной шириной зуба 20 мм. Погрешность прибора приблизительно ±20" [67], [68].
Номенклатура приборов, приведенная в настоящем разделе, охватывает приборы, которые предназначены для проверки винтовой линии, т. е. ходомеры. Выше была рассмотрена группа приборов, предназначенных для непрерывного контроля винтовой линии у червячных фрез. Эти приборы в пределах габаритных размеров устанавливаемых на них деталей могут быть использованы для контроля косозубых колес. При списании эвольвентомеров было обращено внимание на механизмы, с помощью которых возможна проверка не только эволь-вентной, но и винтовой поверхности. Таким образом, если учесть группу указанных приборов вместе со специальными ходомера-ми, которые приведены ниже, то окажется, что приборы, предназначенные для контроля винтовой линии, очень разнообразны.
Два вида приборов фирмы Гоулдер (Англия) для контроля винтовых линий червяков и червячных фрез были описаны выше. Фирма выпускает также прибор модели № 3 (фиг. 102), пред-134
назначенный для контроля винтовой лини косозубых зубчатых колес. В отличие от большинства приборов он имеет вертикальную компоновку. Кинематическая цепь, обеспечивающая согласованные вращательное и поступательное перемещения, создается с помощью фрикционной передачи и синусного механизма. На одной оси располагаются два фрикционных диска диаметром 150 и 200 мм. Диски вращаются с помощью каретки, перемещающейся в горизонтальной плоскости по роликовым направляющим. Каретка связана с диском при помощи стальных лент.
Меньший диск используется при контроле колес диаметром до 100 мм. Диск большего диаметра скрепляется с кареткой при контроле больших зубчатых колес. На горизонтальной каретке располагается синусный механизм, который настраивается по концевым мерам длины. С поверхностью синусного механизма контак-
Фиг. 101. Характер проверяемого контакта.
тируют два направляющих цилиндрических стержня, которые двигаются в вертикальной плоскости и перемещают измерительный узел с наконечником.
На приборе можно контролировать колеса диаметром до 600 мм, шириной до 150 мм и массой до 225 кг. В вертикальных центрах прибора может быть установлена оправка длиной до 600 мм. Верхний кронштейн с центром разворачивается на 180° и тогда в центрах устанавливается оправка длиной до 813 мм. Верхний кронштейн прибора имеет отверстие диаметром 125 мм. соосное нижнему центру. В связи с этим верхний центр может быть заменен втулкой для установки валковых колес с длинным валом. На приборе проверяют колеса с углом подъема от 0 до 45° при диаметре от 125 до 600 мм, а также колеса диаметром до 7,5 мм, когда ширина их не превышает диаметра. Прибор имеет специальное устройство, которое закрепляет шпиндель прибора при загрузке контролируемого колеса. Прибор может быть снабжен стрелочным отсчетным устройством или самописцем фирмы Тейлор—Гобсон [69]. Фирма Цейсс (ФРГ) выпускает ходомер модели SPG-600 (фиг. 103), предназначенный для контроля колес с наружным диаметром от 5 до 600 мм. В этом приборе для создания согласованного вращательного и поступательного движения используется кулисный механизм. Контролируемое колесо 1 устанавливается в горизонтальных центрах, причем усилие поджима заднего центра регулируется от 30 до 200 н. На конце шпинделя прибора находится диск 2 диаметром около 200 мм, который с помощью гибких лент связан с поперечной кареткой 3. Измерительная каретка 5 связана с поперечной кареткой 3 через кулису 4, которая может быть уста-
135
новлена под различным углом. На измерительной- каретке расположен измерительный узел. Кулису настраивают по оптическому устройству с ценой деления в 1". Она может поворачиваться на угол ±90°. При продольном перемещении каретки 5 через кулису 4, поперечную каретку <3, ленты и обкаточный диск 2 происходит поворот контролируемого колеса 1.
На приборе возможен контроль колес с ходом винтовой линии от 80 до 810 мм.
Фиг. 102. Ходомер фирмы Гоулдер.
Фиг. 103. Ходомер фирмы Цейсс (ФРГ).
Прибор снабжается набором сменных измерительных наконечников с диаметрами сферы 0,7; 1; 1,5; 3 и 6 мм. Погрешность регистрируется электрическим самописцем с увеличением 1000 : 1 и двумя скоростями протягивания бумаги (1 : 1 и 1:2). На приборе можно проверять колеса наружного и внутреннего (фиг. 104) зацеплений [69].
Фирма Мичиган (США) выпускает прибор модели № 1218А, предназначенный для контроля винтовой линии с углом наклона от нуля до бесконечности. Винтовая линия в пространстве создается с помощью синусного механизма (фиг. 105). Шпиндель прибора 2 охватывается двумя парами лент 5, прикрепленных к планке поперечной каретки 4. На этой же каретке размещается синусная линейка /, которая может быть установлена по оптической шкале 5 и микроскопу 6 с увеличением 656 на различный угол. Сухарь синусной линейки связан с кареткой 7, на которой размещен измерительный узел 8. При пе-136
ремещении поперечной каретки поворачивается контролируемое колесо и одновременно перемещается измерительный узел с наконечником. Поперечная каретка и измерительный узел перемещаются на шариковых направляющих. На приборе можно про-
верять колеса с наружным и ром до 450 мм и длиной вала до 600 мм. Погрешности регистрируются по шкале электрического отсчетного устройства с ценой деления 0,0025 мм и одновременно записываются электрическим самописцем [71].
Прибор модели № 12Н фирмы Феллоу (США) (фиг. 106) предназначен
внутренним зацеплением диамет-
Фиг. 104. Контроль колес внутреннего зацепления.
для непрерывного контроля винтовой линии косозубых зубчатых колес и других деталей диаметром до
305 мм (фиг. 106). Максимальный угол поворота контролируемой поверхности равен 120°, а осевое перемещение измерительного узла находится в пределах 250 мм.
Фиг. 105. Ходомер фирмы Мичиган.
Фиг. 106. Ходомер фирмы Феллоу.
Схема прибора основана на вращении шпинделя с установленным контролируемым колесом и перемещении измерительного узла вдоль оси колеса. Эти движения осуществляются от ры-
Н. Н. Марков	137
Фиг. 107. Измерительная схема ходомера фирмы Феллоу.
чажных передач, настраиваемых с помощью концевых мер длины и микрометрического узла. Узлы, обеспечивающие согласованное движение, позволяют проверить винтовые линии с углом наклона от нуля до бесконечности, а также произвести независимые передвижения, например вращение шпинделя с колесом без осевого перемещения измерительного узла, или перемещение измерительного узла вдоль оси контролируемого колеса бея вращения колеса. Последнее перемещение позволяет контролировать направление зубьев прямозубых зубчатых колес. В приборе (фиг. 107) вертикальная каретка 1 перемещается от измерительной каретки 3 через рычаги 2 и 4, находящиеся на одной оси. В зависимости от правого или левого наклона винтовой линии контролируемого колеса каретка 1 соединяется с лентой 5 через вилку 6 или 7. Измерительный наконечник при контроле наружных колес наклоняется на угол подъема винтовой линии для того, чтобы регистрировать отклонения по нормали к профилю. На приборе можно проверять вин
товую линию косозубых зубчатых колес внутреннего зацепления. В этом случае устанавливается специальный измерительный наконечник. При контроле колес внутреннего зацепления наконечник не развертывается в плоскости, нормальной к контролируемому профилю. Отклонения регистрируются в осевой плоскости. Колеса внутреннего зацепления проверяют, начиная с диаметра 36 мм.
Результаты измерения регистрируются либо стрелочной отсчетной головкой, либо самописцем, который имеет несколько-ступеней увеличения и скоростей протягивания бумаги.
Для периодической проверки прибор снабжается образцовой винтовой поверхностью. Габаритные размеры прибора: длина 2,1 м, ширина 0,755 м, высота 1,45 м, масса 1575 кг.
6.	УНИВЕРСАЛЬНЫЕ ЗУБОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ
В отношении приборов для контроля зубчатых передач понятие «универсальный» применяется в двух значениях. В одном случае под универсальностью понимается метод настройки, ко торый обеспечивает контроль зубчатых колес в широком диапа-13«
зоне размеров без использования специальных съемных элементов. В этом случае слово «универсальный» употребляется в сочетании с основным названием прибора.
В другом случае, понятие «универсальный прибор» используется для характеристики прибора, на котором возможен контроль нескольких элементов (обычно не менее трех элементов). Классификация универсальных приборов отражает два направления в разработке этих приборов. Одно из направлений заключается в подборе таких контролируемых элементов колеса, таких разновидностей колес, чтобы их можно было проверять, меняя измерительные наконечники и настройку прибора. К такому направлению относится прибор Народного предприятия К. Цейсс.
При другом направлении делается попытка охватить контролем почти все элементы зубчатых колес и достигается это исключительно за счет съемных узлов. Типичным устройством такого типа является прибор фирмы Клингельнберг. В промышленности используется относительно большое количество универсальных приборов. Но анализ их применения показывает, что обычно они используются как стационарные приборы для контроля какого-либо одного параметра. Для простой перестройки, которая осуществляется на приборе «Цейсс», требуется определенное время, что не всегда бывает удобно в производственных условиях. При относительно постоянной номенклатуре колес, выпускаемых в большом количестве, более целесообразно применять приборы специального назначения, где не нужно проводить перестройку. Вместе с тем на производствах с единичным и многообразным изготовлением зубчатых колес требования к их точности обычно являются не особенно строгими, а следовательно, нет надобности контролировать их по всем параметрам, предусмотренным в приборе. Следовательно, универсальные приборы могут найти применение там, где изготовляются единичные колеса, но требуется относительно высокая точность. К таким потребителям можно отнести научно-исследовательские институты и учебные заведения.
Разработанные в последние годы фирмами Хофлер (ФРГ) и Гоулдер (Англия) приборы характеризуют некоторые новые направления в развитии универсальных конструкций. Более правильным будет назвать эти приборы агрегатными. Особенно типичными представителями а1регатных приборов являются приборы фирмы Хофлер. Фирмой выпускаются средства контроля всех элементов зубчатых колес. Однако при разработке этих средств большое внимание обращается на то, чтобы измерительный узел — основной узел каждого прибора, был конструктивно самостоятельным с определенными привязочными размерами. Такая обособленность позволяет использовать этот узел для агрегатирования при выпуске стационарного прибора единичного назначения, а также для установки на станок. Разработка
б* 139
агрегатных узлов привела к созданию ряда вспомогательных устройств, таких как станины для разных размеров контролируемых колес, на которые можно устанавливать агрегатные узлы, а также кронштейны для крепления измерительных узлов непосредственно на обрабатывающем станке. Перестраивать прибор при контроле не всегда удобно при постоянном технологическом процессе. Однако изменения технологического процесса и требований к колесам приводят к изменению контролируемых параметров. В этом случае агрегатные приборы приносят большую пользу потребителю, так как заменяются только узлы, а не весь прибор в целом.
Агрегатирование измерительных средств для контроля крупногабаритных колес (до 1 —1,5 м) имеет особое значение. Изготовление этих колес не является столь массовым, как изготовление колес средних размеров. В этом случае иногда можно пойти на замену узлов для того, чтобы проверить колесо по требуемым элементам. Основная трудность при создании приборов для контроля крупногабаритных колес заключается в разработке-станины. В связи с этим целесообразно создавать базовую станину, на которую можно было бы устанавливать либо с заменой, либо параллельно измерительные узлы для контроля ряда параметров. Примером такой разработки является прибор «Микрон 41», недавно выпущенный фирмой Гоулдер (Англия). В этом приборе характерным и вполне оправданным является то, что за базовую проверку взята наиболее сложная проверка эвольвенты по универсальной схеме.
В отечественном приборостроении развиваются оба указанных направления разработки приборов. Универсальные приборы со сменными наконечниками выпускаются для контроля колес средних и мелких модулей. Эти приборы (БВ-584, БВ-966* завода ЛИЗ) обладают большей универсальностью, чем приборы «Цейсс», поскольку базируются на приборе для контроля окружного шага абсолютным методом. Выпускаются также агрегатные приборы. Так, на заводе ЧИЗ осваивается прибор для контроля осевого шага и контактной линии (БВ-973), там же изготовлены приборы для контроля окружного шага и биения крупногабаритных колес (БВ-754).
Универсальные приборы «Цейсс» выпускаются много лет с неизменным принципом измерения и постоянно совершенствуемой конструкцией. Универсальность приборов заключается в большом количестве контролируемых параметров, а также видов контролируемых колес. На приборе можно проверять разность окружных шагов, основной шаг, длину общей нормали, радиальное биение и толщину зуба. Разработанные на этом предприятии в последние годы приставки для комплексного двухпрофильного контроля, для контроля направления зуба и угловых делений, о которых более подробно говорилось выше, могут устанавливаться на этот универсальный прибор, хотя они и но 140
входят в основную комплектацию прибора. Прибор снабжен большой группой сменных измерительных наконечников. В качестве отсчетного устройства используется широкошкальный ортотест с ценой деления 0,001 мм и пределом измерения ±0,1 мм.
На приборе можно проверять колеса диаметром до 380 мм, длиной оправки до 345 мм и модулем до 10 мм. Минимальный
модуль в зависимости от вида проверки колеблется от 0,5 до 1,25 мм [70].
Фирма Клингельнберг (ФРГ) также много лет выпускает универсальный прибор. В последние годы фирма коренным образом переработала конструкцию прибора, сохранив без изменения и даже расширив основные виды проверок. За основу нового прибора (фиг. 108) взят прибор для комплексного двухпрофильного контроля. В этом приборе в отличие от прибо
ров, выпускаемых другими
фирмами, принята регистра- Фиг. 108. Универсальный прибор фирмы ЦИЯ изменений межцентро- Клингельнберг при контроле шага.
вого расстояния по измене-
нию угла не только при контроле конических, но и цилиндрических зубчатых колес. Прибор снабжается большим количеством съемных узлов, при помощи которых помимо двухпрофильного контроля конических и червячных колес можно производить измерение шагов, профиля, винтовой линии и т. д., т. е. практически всех основных элементов колес. Некоторые из этих съемных устройств имеют большие габаритные размеры, и их установка занимает продолжительное время. При контроле непрерывных погрешностей на приборе, отклонения регистрируются с помощью записывающего устройства, снабженного линейной диаграммой, с различным передаточным отношением и различной скоростью протягивания бумаги.
Для большинства проверок используется механический привод с бесступенчатой регулировкой скорости вращения. Эта регулировка осуществляется при помощи торцовой фрикционной передачи. При контроле червячных передач вместе с приспособлением на приборе устанавливается специальный изолированный привод.
Эвольвентный профиль проверяется по схеме индивидуально-дискового эвольвентомера и в этом случае вместе с при-
141
способлением устанавливается изолированное записывающее устройство, используемое фирмой и на других приборах.
При контроле окружного шага применяются два измерительных наконечника и определяется разность окружных шагов. Оба измерительных наконечника снабжены отдельными отсчетными
Фиг. 109. Агрегатный прибор фирмы Хофлер при двухпро-фильном контроле.
головками для того, чтобы исключить ошибки от изгиба наконечников.
В качестве отсчетных головок используется миллимес фирмы Мар (ФРГ) с ценой делений 0,001 мм и пределом измерения ±0,050 мм.
Выпускаемые фирмой Хофлер (ФРГ) приборы под общим названием НО КО MESS должны быть отнесены к агрегатным. На этих приборах можно контролировать все параметры зубчатых колес.
При контроле цилиндрических и конических колес модулем от 1,5 до 30 мм можно проводить комплексную проверку в двухпрофильном зацеплении (фиг. 109), а также в однопрофильном с использованием индивидуальных дисков, проверять радиальное биение, толщину зуба, ширину впадины, эвольвенту по схеме индивидуально-дискового и универсального прибора, волнистость боковой поверхности, окружной шаг и накопленную ошибку окружного шага. Большинство этих проверок осуществляется при механическом приводе и использовании электронного записывающего устройства. Базовой моделью для этих про-142
верок являются приборы под шифром Н-350, HS-400, HS-600 и HS-800. Цифра у индекса определяет максимальный размер контролируемых колес. Базовый прибор имеет станину, на которой контролируемое колесо устанавливается в вертикальных, центрах. Верхний центр может устанавливаться на различной высоте с перемещением от двигателя. Нижний центр вращается от привода имеющего бесступенчатую регулировку чисел оборотов с передаточным отношением до 1:18. Нижний центр вра-
щается вместе со столом. На боковой поверхности станины находится площадка, на которой устанавливаются разнообразные съемные измерительные приспособления. Площадка для установки приставок имеет привод для перемещения. Установка одного приспособления занимает 5 мин.
Фирма обеспечивает взаимо-
заменяемость съемных Приста- фиг. цо Приставка фирмы Хоф-вок, которые могут быть при- лер при контроле на станке, обретены как одновременно со всем прибором, так и по
отдельности. Съемные приставки в определенной мере унифицированы и могут быть использованы в отдельности от базового прибора, например непосредственно на обрабатывающем станке.
Приставка для комплексного двухпрофильного контроля под шифром EZFEMZ может быть использована как с измерительным колесом, так и зубчатой рейкой. Приставка для контроля радиального биения под шифром EVRM одновременно может быть использована не только для контроля радиального биения, но и толщины зуба и ширины впадины (фиг. ПО) с использованием различных наконечников (фиг. 111). Скорость измерения составляет ~ 1 сек на один зуб. В приборе используется электронный самописец моделей EGG и AAKS, как и при контроле окружного шага, который более подробно был рассмотрен выше Габаритные размеры приставки 380X180X170 мм, масса 20 кг. При использовании приставки вне базового прибора, например на обрабатывающем станке (фиг. 112), используется как и при контроле шага кронштейн типа AV. Этот кронштейн трех типоразмеров AV-500, AV-350 и AV-250 предназначен для закрепле-
ния различных приставок при использовании их на станке или при контроле колеса в корпусе передачи. При использовании прибора на станке кронштейн закрепляется на фрезерном суппорте или на колонке. Типоразмер кронштейна определяется типоразмером станка. Например, для станков типа «Давид Браун», «Рейнекер», «Шисс» рекомендуется использовать кронштейн AV-500.
143
При контроле окружного и основного шагов, а также накопленной величины шага, используется приставка модели ЕТМ, рассмотренная в разделе приборов для контроля шага.
Фиг. 111. Измерительные наконечники при контроле толщины зуба, впадины и смещения исходного контура.
Таким образом, универсальность измерения на приборе типа НО КО MESS достигается агрегатированием с использованием различных видов приставок.
Полная номенклатура базовых моделей прибора с их техническими характеристиками приведена в табл. 4.
Фиг. 112. Использование агрегатных узлов фирмы Хофлер при контроле крупных колес.
Фирмой Гоулдер (Англия) выпущен прибор «Микрон № 4» (фиг. 113), предназначенный для контроля ряда параметров зубчатых колес диаметром до 1220 мм, шириной 254 мм и массой до 1350 кг. На приборе можно контролировать эвольвент-ный профиль, винтовую линию, окружной шаг и осуществлять комплексную двухпрофильную проверку. Результаты измерения регистрируются записывающим устройством фирмы Тейлор — Гобсон с увеличением от 100 до 5000, в котором применен дат-144
Таблица 4
Характеристика прибооов	Н-350	HS-400	HS-600	HS-800
Диаметры контролируемых колес в мм	0—350	0—400	0—600	0—800
Длина оправки в мм		70—350	100—450	100—550	100—700
Максимальная масса контролируемых колес в кг	  .	25	300	800	1200
Масса прибора в кг .........	200	800	1350	1800
чик бокового действия. При контроле винтовой линии косозубых колес с углом наклона до 45° ширина контролируемых колес будет колебаться в пределах до 180 мм. Комплексная двухпро-
Фиг. 113. Прибор фирмы Гоулдер для контроля зубчатых колес диаметром 1220 мм.
фильная проверка может осуществляться у колес модулем от 1 до 6 мм, диаметром до 1220 мм и модулем 8 мм и у колес диаметром до 1170 мм. Валковые колеса можно контролировать диаметром до 712 мм и длиной вала до 915 мм. Верхний центр может быть заменен втулкой с внутренним размером, равным посадочному диаметру шейки контролируемого колеса.. Верхний центр перемещается с помощью пневматического /привода. Колесо и установочные узлы перемещаются с помощью мотопривода.
Для контроля эвольвенты применена схема универсального прибора (фиг. 114), в которой использован гладкий сектор постоянного диаметра. На разные радиусы основной окружности прибор настраивают с помощью оптического проекционного устройства с ценой деления 0,01 мм.
145
При настройке основная каретка 1 прибора перемещается по V-образным и плоским направляющим в поперечном направлении. Грубая установка производится с помощью электродвигателя, точная — с помощью ручного маховичка. Измерительный узел 2 можно перемещать от руки или от электродвигателя, В последнем случае скорости перемещения будут составлять 100 и 150 мм!мин. Измерительная каретка <?, установленная на
Фиг. 114. Схема прибора фирмы Гоулдер.
роликовых подшипниках, находится на основной каретке /, скрепляется с салазками измерительного узла 2 и перемещается с ними при измерении профиля. Измерительная каретка 3 связана с промежуточной кареткой 7 через рычаг 5, который установлен свободно на шпинделе прибора на роликовом подшипнике. Промежуточная каретка 7 связана четырьмя стальными лентами шириной в 25 мм с сегментом 6. При проверке эвольвенты приводится в движение контролируемое колесо, а перемещения на измерительную каретку передаются от сектора с помощью стальных гибких лент (4 шт. шириной 25 мм) и рычажной передачи. Постоянный сектор имеет радиус, равный 406 мм, и скрепляется с рабочим шпинделем при помощи пневматического зажима с электрическим управлением.
Для контроля винтовой линии используется кулиса 4, настраиваемая на угол подъема при помощи оптического узла с ценой деления 2". При измерении приводится в движение каретка с кулисой 4 и от нее через каретки 3 и 7 сектор 6 и контролируемое колесо.
При контроле окружного шага диск основной окружности открепляется от шпинделя и вместо измерительного узла монтируется специальное измерительное устройство, содержащее два измерительных наконечника. В процессе вращения колеса измерительные наконечники с помощью специального кулачка 146
совершают возвратно-поступательное движение. В момент касания измерительных наконечников с контролируемым колесом последнее останавливается, и самописец регистрирует погрешность шага.
Двухпрофильная проверка может быть проведена с помощью специального отдельного измерительного устройства. Погрешность регистрируется записывающим устройством. Измерительное колесо может быть наклонено на различные углы так, что можно контролировать косозубые зубчатые колеса с помощью* прямозубых.
IV. МЕХАНИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ КОНТРОЛЯ ЗУБЧАТЫХ ЗАЦЕПЛЕНИИ
Для контроля зубчатых колес автоматизация имеет особое значение прежде всего из-за того, что процесс контроля зубчатых зацеплений занимает очень много времени, а зубчатые колеса являются типовыми деталями, широко распространенными в машиностроении.
Измерительные средства для автоматического контроля зубчатых зацеплений можно классифицировать так же, как и измерительные средства для контроля деталей простой формы:
а)	измерительные средства с механизацией контрольных операций;
б)	измерительные средства для автоматического контроля;
* в) измерительные средства для активного контроля (в том числе подналадочного).
Для механизации измерительные средства оснащают электрическим приводом и записывающим устройством, делают блокировку и автоматическое выключение по окончании цикла измерения. При разработке измерительных средств стремятся к тому, чтобы стабилизировать условия контроля, а результаты измерения освободить от влияния субъективности оператора. В большинстве случаев механизация контроля направлена не на повышение производительности груда при контроле, а на повышение точности контроля. Это и достигается снабжением приборов электрическими приводами. Записывающие устройства, которыми снабжаются механизированные приборы, регистрируют результаты измерения без субъективных ошибок, точность измерения при этом повышается. Запись позволяет видеть не только величину погрешности, но и характер изменения отклонений для оценки закономерности или случайности выхода какого-либо размера за пределы допустимого. Самописцы позволяют сохранить наглядные результаты измерения во времени для сопоставления.
Характерной и не случайной особенностью приборов для контроля отдельных элементов зубчатых колес является почти полное отсутствие в полной мере автоматизированных приборов для сортировочного контроля. Существует, например, много механизированных приборов для контроля окружного шага, но нет ни одного прибора, автомата или полуавтомата, т. е. только 148
со Световой сигнализацией для этой цели. Это можно объяснить особенностью контроля зубчатых зацеплений, при котором имеет значение не только величина погрешности, но и характер ее проявления. После проверки на автоматизированном приборе потребовалось бы еще проверять забракованное колесо на неавтоматизированном приборе для выяснения причин его негодности. ПрИ| этих условиях, особенно при большой степени случайных отклонений (забоины, заусенцы) и продолжительности процес-
са перепроверки, применение автоматизированных измерительных средств с регистрацией только предельных погрешностей для контроля отдельных элементов колеса оказывается экономически невыгодным и не способствует достижению тех целей, которые ставятся при автоматизации контрольных операций.
Можно считать вполне установившимся направлением развития механизированных приборов их широкое оснащение электрическими приводами с различными скоростями вращения и записывающими устройствами с различным увеличением и скоростью протягивания бумаги.
Прежде всего приводом и записывающим устройством снабжаются приборы, механизмы которых в процессе измерения совершают кинематические перемещения с контролируемым колесом или измерительным наконечником (эвольвентомеры, приборы для комплексных методов контроля, ходомеры). В меньшей мере оснащение приводом и самописцем производится в приборах для прерывистого контроля (измерение окружного шага, радиального биения). В этом случае прибор оснащают приводом и самописцем как для повышения точности, так и для увеличения производительности контроля. Однако развитие механизации контроля окружного шага и радиального биения имеет временный характер, поскольку существование этих видов контроля в основном можно объяснить недостаточным развитием измерительных средств для комплексного контроля.
* Механизированный эвольвентомер — ходомер фирмы К. Мар (модель № 891) представляет собой интересное конструктивное решение, но вряд ли оправданным является это направление, поскольку конструктивное усложнение не способствует в данном случае повышению точности контроля.
Устройства для автоматического контроля зубчатых колес разрабатываются в основном для автоматических линий. Полная автоматизация контрольных операций приносит пользу только тогда, когда она связана с автоматизацией процесса изготовления. Пассивное фиксирование брака, созданного оператором, не дает необходимого эффекта.
Автоматизирована в основном проверка при двухпрофильном контакте измерительного элемента с контролируемым колесом и регистрации радиального смещения измерительного элемента. Два направления наметились в отношении использования измерительного элемента.
149
ель-
В одном случае используются конические или сферические измерительные наконечники (как и при контроле радиального биения зубчатого венца) и в другом — измерительные зубчатые колеса.
При использовании сферических и конических измерит» ных наконечников не нужно промывать колеса перед измерением, и на результаты измерения почти не оказывают влияний заусенцы, появляющиеся у торцов колеса при нарезании. Однако исключать влияние заусенцев и забоин можно только при контроле после предварительного нарезания. В противном случае закатанные на профиль заусенцы являются одним из источников шумообразования. Недостатком метода контроля с использованием сферических или конических измерительных наконеч
ников является то, что остаются невыявленные заусенцы на колесе, и проверка колеса производится не по всей поверхности зуба. При использовании сферических и конических наконечников, когда измерение проводят при расположении их через 18(Г и базировании колес только по базовому торцу, теряется единство эксплуатационной и измерительной баз, что всегда является нежелательным.
Использование зубчатых колес в качестве измерительного элемента также имеет две разновидности. В одном случае осуществляется полный обкат контролируемого колеса с измерительным. В другом случае контролируемое колесо проталкивается между двумя измерительными. Эта проверка по сравнению с обычной системой комплексного двухпрофильного контроля обладает тем существенным недостатком, что обкат совершается не на полный оборот колеса, а измерение производится в каком-то случайном сечении, что уменьшает вероятность достоверного решения.
Таким образом, наиболее перспективным является развитие автоматических измерительных средств с использованием обычного комплексного двухпрофильного контроля. Это направление принято и в отечественной практике.
Подналадочные устройства, как было указано, находят применение в основном при обработке зубчатых колес с помощью червячных фрез. Это явление не случайно. Из самого принципа подналадочного контроля следует, что он используется в тех случаях, когда выявленные отклонения могут быть компенсированы соответствующей подналадкой технологического процесса. Почти невозможна подналадка при зубодолблении, хотя и может быть проведена для установки глубины врезания. При таких видах обработки, как зубошлифование, подналадка в принципе возможна, однако для более полной проверки требуется контроль профиля обрабатываемого зубчатого колеса и соответствующая заправка круга в случае обнаруженных отклонений. Проверить профиль непосредственно на станке трудно а при контроле вне станка оказывается более просто провести про-150
р|ку ручными приборами. Отсутствие приборов для поднала-)чного контроля при зубошлифовании и зубодолблении таким азом можно объяснить недостаточным экономическим эф-
подналадочный контроль при фрезеровании
ае] до обр1;
феи том от их использования. Наибольшее и перспективное развитие получает
зубьев. Преимущество этого метода заключается прежде всего в объединении процесса обработки и контроля. В этом случае измерение не пассивно фиксирует состояние обработки, а активно ’вмешивается в обработку с автоматической подналадкой процесса.
Объединение контроля с подналадкой процесса обработки дает большой технико-экономический эффект, так как обработанные колеса не нужно проверять по толщине зубьев, а у ис-
лользуемых червячных фрез значительно повышается срок службы.
Метод подналадочного контроля в дальнейшем будет развиваться’ в частности при таких видах обработки, как шлифование зубьев. В Бюро взаимозаменяемости разработан и изготовлен подналадчик для зубофрезерных станков, который используется на Горьковском автомобильном заводе.
1.	ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СРЕДСТВА С МЕХАНИЗАЦИЕЙ КОНТРОЛЯ ЗУБЧАТЫХ ЗАЦЕПЛЕНИЙ
Под механизацией контрольных операций подразумевается создание таких измерительных средств, при которых труд оператора сохраняется, но значительно облегчается.
При механизации контроля зубчатых колес не создаются новые методы контроля, как это иногда бывает при контроле деталей простой формы, а совершенствуются существующие. Ниже в дополнение к приведенным конструкциям механизированных приборов рассматриваются отдельные элементы механизированных устройств.
Привод. При контроле зубчатых зацеплений многие виды проверок связаны с непрерывным вращением контролируемого колеса, а иногда и измерительного узла. При таких видах проверки, как комплексный однопрофильный и двухпрофильный контроль, проверка эвольвентного профиля, винтовой линии и некоторые другие требуется непрерывное вращение колеса. При контроле окружного шага и радиального биения контролируемое колесо и измерительный узел с наконечником движутся прерывисто. И в этом случае ряд приборов для контроля окружного шага и радиального биения иногда снабжается специальными приводами, которые обеспечивают поворот колеса и измерительного узла по специальному циклу, связанному с последовательностью проводимых операций контроля.
Если при комплексных видах контроля приводится в движение непосредственно шпиндель с контролируемым колесом с
15J
ого фИ-
определенным редуцированием, а при контроле радиалый биения и некоторых видах проверки окружного шага — изме тельный узел, то при остальных видах контроля одновременно приводятся в движение колесо и измерительный узел через определенные механизмы, создающие согласованность перемещения.
Примеры приборов, использующих мотопривод, имеются в предыдущих главах настоящей работы.	,
Записывающие устройства. При определении погрешности зубчатых колес важно выяснить не только величину отклонения.
но и характер изменения этого отклонения, поэтому приборы снабжаются самописцами. Механические самописцы почти не применяются, их прочно вытеснили электрические, в основном индуктивные.
Из механических самописцев применяются только рычажные самописцы (фиг. 115), выпускаемые в частности Народным предприятием К. Цейсс (ГДР). Рычажный самописец модели MS 2/100 имеет при-вязочный размер 28 мм, что позволяет устанавливать его в различных приспособлениях, где обычно используются стрелочные отсчетные головки. Прибор производит запись с частотой до 9 гц. Измерительный наконечник прибора имеет свободный ход до 4 мм. Встроенный амортизатор пре-
Фиг. 115. Механический самописец.
дохраняет прибор от поломок при ударе по измерительному стержню. Самописец имеет два увеличения 100 и 500, при которых цена деления будет равна соответственно 10 мкм!мм и
2 мкм!мм с пределами измерения ±0,25 мм и ±0,05 мм. Измерительное усилие самописца 2,5 н. В графотесте бумага пере-
мещается во времени с помощью специального электрического привода со сменными колесами, которые служат для изменения скорости протягивания бумаги. Различная скорость протягивания бумаги у всех самописцев позволяет более широко использовать запись. Если в самописце перемещение бумаги связано с перемещением измерительного наконечника или контролируемого колеса, то обычно помимо передачи 1 : 1 применяется одна уменьшающая и 2—3 увеличивающих передач.
Удобство таких самописцев заключается в том, что в зависимости от характера выявленной погрешности может быть
152
либо сжатая, либо растянутая запись. В этом отношении оригинальным является применение самописцев в приборах для контроля червячных фрез Народного предприятия К. Цейсс и фирйы Клингельнберг.
Поскольку при контроле червячных фрез в результатах измерения фиксируется от каждой режущей кромки только одна точка, то в этих случаях особенно важно иметь сжатую диаграмму, компактно изображающую положение этих кромок. Сжатая запись обеспечивается тем, что бумага самописца перемещается неравномерно, и останавливается, когда измерительный наконечник не касается контролируемой фрезы.
В большинстве конструкций контролируемое колесо перемещается равномерно или по определенной программе, а бумага самописца также перемещается равномерно или прерывисто по заданной программе. И в очень немногих приборах осуществляется сельсинная связь поворота колеса с перемещением бумаги. В приборах, выпускаемых английской промышленностью, находят применение в основном самописцы фирмы Тейлор — Гобсон. Иногда эти самописцы по требованию заказчика поставляются как съемный узел (фирма Гоулдер), а некоторые фирмы (фирма Оркутт) эти самописцы встраивают в конструкцию прибора. В приборах, выпускаемых фирмами ФРГ, обычно используются самописцы, выпускаемые фирмой Хоммель Верке.
2.	ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ЗУБЧАТЫХ-ЗАЦЕПЛЕНИЙ
Изготовление автоматических устройств только для разбраковки зубчатых колес наиболее широко распространено в американской промышленности. Такие фирмы, как Мичиган Тул, Нейшинел Броч и некоторые другие, выпускают различные контрольные автоматические устройства для разбраковки колес по результатам двухпрофильного комплексного контроля [33].
Автоматическое устройство фирмы Нейшинел Броч (США) предназначено для комплексного двухпрофильного контроля и угла наклона винтовой линии. При проверке производится обкатка контролируемого колеса на полный оборот с измерительным колесом. Результаты измерения воспринимаются электрической головкой, а погрешность угла наклона записывается самописцем. Запись может осуществляться для всех колес, а также выборочно (нажимом кнопки) или в соответствии с автоматическим циклом. Для записи двухпрофильной погрешности и угла наклона винтовой линии записывающее устройство имеет два пера.
Электронный автомат модели ETMA/F фирмы Лоренц (ФРГ) предназначен для встраивания в автоматическую линию для обработки двухвенцовых колес. Автомат снабжен транспортным устройством и имеет два независимых измерительных
153
колеса и датчики, регистрирующие погрешности. Прибор, разбраковывая колеса, подает сигнал о появлении брака и блокирует станки, выпускающие брак. Погрешность контролируемых колес записывается на диаграмму. Автомат снабжен запоминающим устройством [73].
В некоторых приборах контролируемое колесо проверяется* на измерительной позиции проталкиванием его между двумя измерительными колесами. Одно из этих колес приводится во вращение, а другое смещается в радиальном направлении и само-устанавливается по контролируемому колесу. Помимо регистрации изменения межцентрового расстояния при проталкивании контролируемого колеса иногда определяется поворот оси измерительного колеса, если имеется погрешность в направлении зуба контролируемого колеса.
В Англии запатентован автомат для рассортировки колес на 3 группы (годные и два вида брака). В автомате контролируемое колесо проходит между двух измерительных. Одно из измерительных колес неподвижно и имеет только радиальные смещения, характеризующие состояние контролируемого колеса, другое измерительное колесо вращается и увлекает контролируемое колесо [74].
Фирмой Феллоу (США) взят патент на полуавтоматическое устройство, устанавливаемое непосредственно у обрабатывающего станка (фиг. 116, а, б). Контролируемое зубчатое колесо скатывается под действием собственного веса и попадает в вырез транспортирующего кольца. При вращении кольца колесе вступает в зацепление с подпружиненным зубчатым сектором, с помощью которого осуществляется его ориентация. При дальнейшем вращении кольца колесо зацепляется с другим сектором, у которого зубья уменьшенной толщины, но с увеличенной головкой. В этом месте осуществляется проверка по окружности впадина всей окружности колеса. После этого при вращении кольца колесо проходит между третьим сектором и измерительным колесом, имеющим номинальную толщину зуба. На этой позиции проверяется толщина зуба. Измерительное колесо устанавливают на качающемся рычаге, который замыкает контакты при превышении отклонений и этим самым выключает электродвигатель. В результате этого колесо с отклонениями, превышающими допустимые, заклинивается на кольце и извлекается оператором вручную. Колеса с размерами, находящимися в пределах допустимых, выталкиваются из транспортного кольца подпружиненной пластиной [74].
В большинстве конструкций американских автоматических устройств колеса перемещаются на измерительную позицию под действием собственного веса. Отсутствие принудительного цикла контрольного автомата с обрабатывающим станком имеет важное значение при встраивании его в автоматическую линию. В большинстве случаев время измерения на контрольном авто-154	W
мате значительно меньше, чем время обработки на одном станке. Большинство существующих контрольных автоматов по окончании цикла измерения выключается и вновь включается только после того, как под действием собственного веса или конвейера переместится следующее колесо.
В тех случаях, когда контролируемое и измерительное колеса обкатываются на полном обороте, контролируемое колесо часто устанавливают на разжимной оправке. В этом случае очень
Фиг. 116. Полуавтоматическое устройство фирмы Феллоу:
а: 1 — входной лоток, 2 — измерительный сектор, 3 — измерительное колесо, 4— выходной лоток; б'. 1 — входной лоток, 2 — ориентирующий сектор, измерительный сектор, 4 — измерительное колесо, 5 — транспортирующее кольцо, 6— ролик, 7 — фотоэлемент.
важной является проверка от эксплуатационной базы. При использовании сферических или конических измерительных наконечников обычно колесо не устанавливают на оправку.
Можно привести много примеров разработок и патентования автоматических, устройств, использующих в качестве измерительных элементов два зубчатых колеса. Их принципиальное построение одинаково и отличаются они лишь конструктивными решениями, например использованием пневматических или
155
электрических транспортных устройств, различием в сортировочном устройстве и т. д.
Представителями фирмы Нейшинел Броч (США) запатентована интересная схема автомата для комплексного двухпрофильного контроля зубчатых колес. Колеса сортируются в зависимости от колебания измерительного межцентрового расстояния и от погрешности направления зуба. Основное отличие патентуемого измерительного устройства от известных заключается
Фиг. 117. Схема измерительного устройства автомата фирмы Нейшинел Броч.
в том, что в процессе изме~ рения в этом устройстве исключается влияние погрешности измерительного зубчатого колеса. Для этой цели в электрической схеме автомата имеются специальные запоминающие устройства, в которых предварительно электрически «запоминаются» погрешности используемых при работе измерительных колес. Погрешности получены в результате предварительной проверки при обкате измерительных колес с более точ-
ными — образцовыми колесами. В схеме два запоминающих устройства — одно для колебаний измерительного межцентрового расстояния, другое для отклонения в направлении зуба.
В процессе измерения из получаемых электрических сигналов вычитается погрешность измерительного колеса, и сортировка производится только по показаниям контролируемого колеса. В устройстве для предварительного запоминания погрешности и регистрации выявляемых отклонений используются два индуктивных датчика. Измерительное колесо подвешено шарнирно на качающемся двуплечем рычаге (фиг. 117). На одном конце рычага установлено измерительное колесо /, а на другом — якорь индуктивного датчика 2. Колебания измерительного колеса смещают якорь датчика относительно неподвижных катушек <?, что приводит к выдаче пропорционального сигнала. Для регистрации угла наклона контролируемого колеса на измерительном колесе установлен якорь второго датчика 4, который расположен на некотором расстоянии от оси вращения колеса. При отклонении угла наклона зубьев у контролируемого колеса от настроенного измерительное колесо наклоняется и вместе с ним наклоняется якорь относительно неподвижных катушек, что приводит к выдаче электрического сигнала. Таким образом, в процессе вращения измерительного и контролируемого колес от
156
двух датчиков, связанных с измерительным колесом, выдаются независимые сигналы на две ветви электрической цепи. Здесь из полученных сигналов вычитаются предварительно записанные погрешности измерительного колеса по тем же параметрам.
Автоматы для определения уровня шума обычно разрабатываются для зубчатых колес определенной конфигурации. Контроль производится под нагрузкой при зацеплении по правым
Фиг. 118. Автомат фирмы Мичиган Тут для контроля уровня шума.
и левым профилям, осуществляемом путем реверсирования на одной измерительной позиции, либо на двух измерительных позициях.
Фирма Мичиган Тул (США) разработала автоматический прибор для контроля уровня шума двухвенцовых колес (фиг. 118). Загрузка колес производится из бункера вибрационного типа. Контроль осуществляется на двух измерительных позициях, причем на первой производится обкат в одну сторону, а на другой позиции — в другую. Ориентация колеса для ввода в зацепление с измерительным колесом производится на жолобе при перемещении на первую измерительную позицию [77].
Автоматический обкаточный стенд с шумоизмерительной аппаратурой разработан также фирмой Нейшинел Броч (США) для контроля колес диаметром 25 мм, шириной 16 мм, модулем 0,7 мм и числом зубьев 16 (фиг. 119). Загрузка производится по наклонному желобу. Контроль осуществляется без нагрузки и с нагрузкой, которая создается с помощью пневмати
157
ческого тормоза. После проверки при- вращении по одной стороне колесо реверсируется и производится проверка по другой стороне. Управление органами станка пневматическое. В движение пара приводится от электродвигателя, что уменьшает собственный шум прибора. Электронное измерительное устройство* включается с помощью реле времени с тем, чтобы давать сигнал
на рассортировку только по результатам измерения уровня шу-
Фиг. 119. Автомат фирмы Нейшинел Броч для контроля уровня шума.
ма в контролируемой паре. Производительность контроля 290 колес в час. Аналогичные автоматизированные стенды изготавливаются для колес размером от 22 до 75 мм с загрузкой вручную или с конвейера [78].
В автоматических приборах необходимо точно ориентировать контролируемое колесо с тем, чтобы не произошло заклинивание из-за того, что зуб одного колеса не попадает во впадину другого или измерительный наконечник не попадает во впадину. В автоматах, изго
тавливаемых иностранными фирмами, для ориентации колес используется зубчатая рейка. Начало рейки со стороны поступления контролируемых колес имеет утоненные и уменьшенные по высоте зубья для «улавливания» колеса, а кончается рейка зубьями полного размера для полной ориентации. Конец рейки выставляется таким образом,
что колесо попадает на измерительную позицию строго ориентированным относительно зубьев измерительного колеса или
измерительных наконечников.
3.	ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СРЕДСТВА
ДЛЯ ПОДНАЛАДОЧНОГО КОНТРОЛЯ
Основное содержание подналадочной системы контроля заключается в том, что обработанная на станке деталь контролируется автоматическим устройством и по результатам этого контроля дается команда на автоматическое изменение настройки оборудования или прибора для активного контроля, если процесс обработки прекращается по данным измерения этихМ прибором. При подналадочной системе контроля наблюдение обычно ведется за такими параметрами изделия, которые являются неустойчивыми для данного процесса. При металлообработке обычно неустойчивым является состояние режущего
158
Фиг. 120. Измерительные наконечники подналадчиков: а — для контроля ширины впадины, б — для контроля положения переходной кривой (галтели).

инструмента в связи с его износом или затуплением. В этом случае задачей контроля является определение степени износа обрабатывающего инструмента по величине изменения определенного размера обрабатываемой детали.
Обычно при подналадочном контроле измерительные средства настраиваются не по предельным размерам обрабатываемого изделия, а по уменьшенным (подналадочным) допускам с тем, чтобы не допустить выход размера детали за границу табличного (приемочного) допуска. Для избежания получения случайных сигналов на подналадку этот сигнал обычно выдается только в том случае, если через контрольное оборудование проследует подряд определенное, заранее установленное количество деталей с размерами, превышающими подналадочный. Все эти особенности подналадочных •систем находят применение и при обработке зубьев. Система поднала-дочного контроля Применяется при фрезеровании зубчатых колес. Для
других методов обработки зубьев система подналадочного контроля пока не применяется. Система передвижки фрезы, производимой непрерывно во время обработки или после обработки определенного количества колес, не дает в полной мере равномерного износа фрезы, так как ее стойкость на отдельных зубьях неравномерна, так же как и твердость заготовок.
Система подналадочного контроля для фрезерования зубьев заключается в следующем. После обработки зубчатого колеса его проверяют с помощью двух измерительных наконечников -одновременно или последовательно. Один измерительный наконечник (фиг. 120, а) выполнен в виде конуса и контактирует с впадиной колеса по точкам постоянных хорд впадин. Эта проверка как бы аналогична проверке смещения исходного контура ври контроле по впадине. Изменение положения этого наконечника относительно первоначального настроенного положения может произойти в результате изменения межосевого расстояния между фрезой ич заготовкой. Межосевое расстояние изменяется из-за недостаточно точной установки или изготовления фрезы. В случае выхода установленного размера за пределы допустимого дается команда на смещение фрезы в радиальном направлении на величину подналадочного импульса. Второй измерительный наконечник (фиг. 120, б) представляет собой цилиндр •определенного радиуса, у которого измерительным элементом является торец. Этот измерительный наконечник контролирует .положение переходной кривой (галтели) относительно оси ко-
159
леса. Это нерабочий параметр в зубчатом колесе и при ручном контроле он не проверяется. Выбор нового параметра зубчатого венца объясняется следующими обстоятельствами. Галтель во впадине зубчатого венца при зубофрезеровании образуется вершинами зубьев фрезы, т. е. теми участками, которые наиболее чувствительны к износу. Следовательно, изменение положения галтели раньше всего сигнализирует об определенном затуплении фрезы до того момента, как это затупление будет сказываться на рабочих поверхностях зубчатого колеса. Можно сказать, что в этом месте червячная фреза изнашивается с большим передаточным отношением. Дополнительным, но не основным положительным признаком выбора галтели в качестве контролируемого параметра является обеспечение нормальной работы при последующем шевинговании зубьев, если оно применяется. В случае выхода установленного размера за пределы допустимого датчик, связанный с измерительным наконечником, дает подналадочный импульс на осевое смещение фрезы для того, чтобы в зону резания вошли новые неизношенные зубья.
Сочетанием осевого и радиального перемещений червячной фрезы достигается равномерный ее износ, что повышает количество возможных переточек, а также обеспечивает получение точных колес по толщине зубьев.
Подналадочные устройства, применяемые при обработке зубчатых колес, отличаются от контрольных автоматов в принципе только формой измерительных наконечников. Имеются примеры, в которых в качестве измерительного элемента используются зубчатые колеса определенного профиля, но преимущественно применяются измерительные наконечники. При использовании измерительных колес подналадчики отличаются от автоматов только подачей сигнала на станок и настройкой.
Фирма Лис — Бреднер (США) снабдила зубофрезерный станок модели 7 типа НД электроиндуктивным измерительным устройством для контроля толщины зубьев на одной позиции и переходной кривой у основания зуба на второй. По результатам контроля толщины зубьев у трех зубчатых колес производится автоматическая подналадка глубины фрезерования. По состоянию переходной кривой у двух зубчатых колес дается импульс на осевое перемещение фрезы. Фреза перемещается в радиальном и осевом направлении после окончания рабочего цикла. Величина перемещения фрезы устанавливается с помощью регулируемого микрометрического упора, который получает сигнал от механизма компенсации и ограничивает перемещение салазок фрезы для установки на глубину фрезерования. Контрольное устройство снабжено накопителем сигналов, который выключает станок при достижении заранее установленной допустимой нормы брака. На измерительную позицию контролируемые колеса перемещаются под действием собственного веса и ориенти-160
руются с помощью рейки. Измерительное устройство приспособлено также для подналадки многошпиндельного станка или нескольких параллельно работающих станков. Колесо измеряется с помощью двух измерительных наконечников. Измерительные наконечники настраиваются по образцовому колесу. По данным
Фиг. 121. Последовательность прохождения контролируемых колес в под наладчике фирмы Лис — Бреднер.
фирмы, точность измерения выше 2,5 мк, производительность 1000 деталей в час.
На фиг. 121 показана последовательность прохождения колеса через контрольный автомат: 1) перемещение контролируемого колеса к измерительной позиции и ориентация его с помощью рейки, 2) контроль толщины зуба, 3) контроль впадины, 4) выход колеса со второй измерительной позиции. По данным фирмы, фреза без переточки обрабатывает 105 колес вместо 30 при обычных способах обработки [79], [80], [81], [82].
Фирма Барбер Кольман (США) изготовляет автоматические вертикально-фрезерные станки модели 3—6 для обработки прямозубых и косозубых колес диаметром до 75 мм, модулем до 2,5 мм, снабженные контрольно-сортировочными устройствами. Измерение производится с помощью шариковых наконечников, вводимых во впадины зубчатого венца. Автоматическое перемещение фрезы осуществляется либо после каждого цикла обработки, либо через определенное количество циклов. В контроль
161
но-сортировочном устройстве может быть установлен процент допустимого брака, при превышении которого станок выключается [78].
Для встраивания в зубофрезерные, зубострогальные и шевинговальные станки фирма Иллинойс Тул Воркс (США) выпускает контрольно-сортировочные устройства, производящие рассортировку на «годные» и «брак» по толщине зуба колес диаметром до 75 мм при допуске от 2,5 мкм и выше. Контрольное устройство снабжено накопителем импульсов, в котором может быть установлен процент допустимого брака от 1 до 33. Может быть также установлено допустимое число бракованных деталей, идущих подряд от 1 до 10, после чего станок останавливается.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
V арактерная форма, которую имеет зубчатое колесо, и широ-"^кое применение его в машиностроении предопределяют дальнейшее развитие производства зубчатых колес по пути механизированного и автоматизированного изготовления. Поточные и автоматические линии обеспечивают высокую рентабельность получения зубчатых колес без снижения необходимой точности. В условиях автоматизированного производства можно наиболее полно использовать совершенные зубоизмерительные приборы. Стабильные • условия работы, регулярная проверка станка и инструмента и поддержание их на необходимом уровне создают условия, при которых отпадает необходимость сложного контроля. В этих условиях с наибольшей полнотой может применяться система подналадочного контроля. При указанных обстоятельствах приемочный окончательный контроль сводится только к двухпрофильной проверке и при этом без регистрации всех отклонений, которые дает эта система контроля.
Вместе с тем применение ручных приборов для контроля отдельных элементов колес не устраняется. Объем работ, проводимых с помощью ручных приборов, значительно снижается, однако только с помощью этих приборов наиболее полно выясняется состояние технологического процесса. Следовательно, к ручным приборам попрежнему основным требованием остается повышение точности, надежности и объективности контроля.
Получающая развитие система комплексного однопрофильного контроля дает наиболее достоверные сведения о эксплуатационных свойствах контролируемой передачи. Она незаменима для наладочных работ и при выборочном контроле, не говоря-уже о конструкторских и технологических работах, связанных с зубчатыми колесами.
ЛИТЕРАТУРА
1.	Штепанек К. (ЧССР) «Измерение и повышение точности зубообрабатывающих станков». — «Станки и инструмент», 1960, № 9.
2.	Metallworking Production, February, 14, 1962.
3.	Industrie — Anzeiger N 44, 2/VI — 1959.
4.	Maschinenbautechnik, N 9, 1960.
5.	Der Maschinenmarkt, N 63, 5/VIII—1959.
6.	Machinery Z, 14/11, 1962, N 2570, pp. 376—379.
7.	Machinery, 1958, vol. 93, N 2384, pp. 189—199.
8.	Maschinenbau, 1959, 8, N 3, 77—79, 82.
9.	Патент ГДР № 16511 от 14/Ш—59.
10.	Metallworking Production, April II, 1958, p. 656.
11.	Werkstattstechnik und Maschinenbau, N 1, 1958.
12.	Machinery (Engl), 1961, 98, N 2537, 1473—1475.
13.	Werkstatt und Betrieb, N 12, 1957.
14.	Werkstattstechnik und Maschinenbau, N 1, 1956.
15.	Патент ФРГ, кл. 42 в, 24 (GOlb) № 1070834. 23.06.60.
16.	Патент США № 2846773, 12. 08. 58.
17.	Masch. und Werzeug. Europa Technik, 1961, N 18, 108.
18.	The Machinery Market, 13 th March, 1958.
19.	Metallworking Production, 21 March, 1958.
20.	Microtechnik N 5, 1957.
21.	Engng. Demens, Metrol., V 2 London H.M.S.O. 1955, 379—413.
22.	Патент	ФРГ,	кл.	42	в	26/02 №	1055250,	10.	12.	59
23.	Патент	ФРГ,	кл.	42	в	26/02. №	1092671,	04.	05.	61.
24.	Патент	ФРГ,	кл.	42	в	26/02 №	1100984,	21.	09.	61.
25.	Machinery (Engl),	1961,	99, N 2544, 382—383.
26.	Швейцарский патент кл. 360215.
27.	T.Z.F. prakt. Metallbearb 55, Jahrganef, 1961, Heft 12.
28.	Industrie — Anzeiger, N 26—6/IV—1962.
29.	Measur und Control, 1962, 1, N 11, 482.
30.	Rev. Polytechn, 1963, N 1191, 185—186.
31.	Марков H. H. Современные приборы иностранных фирм для контроля зубчатых колес. Стандартгиз, 1958.
32.	Патент ФРГ, № 967506, 14. II. 57.
164
33.	Metallworking Production, February 14, 1958.
34.	Werkstatt und Betrieb 89, Heft 7, Jule, 1956.
35.	Machinery Novem 1, 1961, vol 99.
36.	Каталог № 24-360-1 предприятия К. Цейсс.
37.	Werkstatt und Betrieb, 1956, 89, N 3, 144—148.
38.	Machinery (USA), 1958, 65, N 1, 199—206.
39.	Ind. Rundschau, 1962, 17, N 2, 12—15.
40.	Maschine, 1961. 15, N 9, 86.
41.	Mach. Market, 1960, N 3116, 25.
42.	Metallworking Production, 1956, 100, N 10, 405.
43.	Mach. Mod, 1962,56, N 637, 89.
44.	Tool und Manufact, Engr., 1962, 48, N 3, 88—89.
45.	Английский патент № 8621,53, 01. 03. 61.
46	Engineer, 1956, N 5234, 5361.
47.	Achivities, 1957, 28, N 4, 114—118.
48.	Французский патент № 1. 108 584, 16.01.56.
49.	Английский патент № 746586, 14. 02. 56.
50.	Швейцарский патент №-326591, 15. 02. 58.
51.	Патент США № 2881530, 11. 04. 59.
52.	The Engineer, 1956, 202, N 5256, 561.
53.	Патент ФРГ № 1131022, кл. 42 в, 26/04, 03.01.63.
54.	Feinwerktechnik, VII, 1955.
55.	VDI News, 1958, N 15, 11—Ц.
56.	Werkstatt und Betrieb, 1960, 93, N 4, 194—198.
57.	Metallworking Production, 1958, vol. 102, N 13, 549—553.
58.	Каталог Maar4— A16C — E.
59.	Каталог P24—385в — I предприятия К- Цейсс.
60.	Mach. L., Zoyg. Overseas, Ed. 1958, 30, N 12, 77—79.
61.	Amer. Machinist (Metalwork. Manufact), 1962, 106, N 15, 100.
62.	Machinery (Engl), 1957, 90, N 2318, 890.
63.	Machinery L, 89, 1956, 17/111, 410, 413.
64.	Ю. А. Мишарин, П. В. Сухоруков. Международная конференция по зубчатым передачам, Машгиз, 1962.
65.	Werkstattstechnik. N 12, 1962.
66.	Патент ГДР, кл. 422, 26/02, № 21426. 21. 06. 61.
67.	Каталог № 24-373-1 предприятия К- Цейсс.
68.	Патент ГДР № 16172, 02. 0.1 59.
69.	Machinery (Engl), 1962, 101, N 2602, 691—692.
70.	VDY, 98 (1956), N 21, 21 Juli, pp. 1214—1215.
71.	Machinery (Engl», 1959, 94, N 2416, 504.
72.	Каталог №, 24-365-1 предприятия К. Цейсс.
73.	Machinery (Engl), 1959, 95, N 2433, 24—25.
74.	Английский патент № 817797, 06. 08. 59.
75.	Патент США, № 2854760, 07, 10. 58.
76.	Tool Engineer, 1957, XI.
77.	Machinery L. 90, 1957, N 2314, 648.
78.	Machinery L. 91, 1957, N 2329, 42.
79.	Machine Shop Maarine, 1955, 16, N 9, 560—561.
80.	Metallworking Production, 99, 1955, N 33, 1459.
165
81.	Amer. Machinist, 1955, 6/VI, 123.
-82. H. И. Ill а в л ю г а. «Механизация и автоматизация в зуборезном деле>. Библиотечка зубореза, Машгиз, 1962.
83.	«Ind. Anz> 1963, 85, N 72, 1645—1652;
65, N 79, 1790—1800;
85. N 89, 1985—1988.
84.	Нихон кикай чалкай ромбунсю, Trans.
lapan Soc. Meeh. Enqrs, 1962, 28, N 196, 1635—1662.
1962, 25. N 196, 1663—1669.
85.	Mechanic, 1964, 25, N 1, 70—71.
-86. Патент США, кл. 33—179, 5 № 30071862.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение...........................................................  3
1. Измерительные средства для контроля зубообрабатывающего оборудования	и инструмента....................................... .6
1. Приборы	для	контроля	станков.......................... 6
2. Приборы	для	контроля	режущего инструмента................... 20
11.	Измерительные средства для окончательного (комплексного) контроля зубчатых колес •	................................ 41
1.	Однопрофильный комплексный метод контроля зубчатых зацеплений .............................................................41
2.	Двухпрофильный комплексный метод контроля зубчатых зацеплений ....	   63
111.	Измерительные средства для технологического (поэлементного) контроля зубчатых колес . :........................................ 83
1.	Приборы	для	контроля	профиля зубчатых колес................83
2.	Приборы	для	контроля	окружного и основного	шагов .... 106
3.	Приборы	для	контроля	радиального биения...................123
4.	Приборы	для	контроля	толщины зубьев.......................126
5.	Приборы	для	контроля	направления зуба.....................130
6.	Универсальные зубоизмерительные	приборы.....................138
IV.	Механизация и автоматизация контроля зубчатых зацеплений 148
1.	Измерительные средства с механизацией контроля зубчатых зацеплений ..................................................,	151
2.	Измерительные средства для автоматического контроля зубчатых зацеплений......................................................153
3.	Измерительные средства для подналадочного контроля .	.	. 158
Заключение	....	.	.	.	... 163
Литература	.	.	.	.	... 164
Технические редакторы Г, В. Смирнова, Н. В. Тимофеева
Корректор А. М. Усачева
Переплет художника В. В. Торгашева
Сдано в производство 21/Х 1964 г.
Подписано к печати 15/П 1965 г.
Т-01185. Тираж 6500 экз.
Печ. л. 10,5 Бум. л. 5,25
Уч.-изд. л. 10,25 Формат 60X90V16
Темплан 1965 г., № 420 Цена 66 коп.
Зак. № 756
Московская типография № 6 Главполиграфпрома Государственного комитета Совета Министров СССР по печати Москва, Ж-88, 1-й Южно-портовый пр., 17.