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      如何測量模數0.12的微型齒輪?
      點擊次數:3347 更新時間:2019-12-10 打印本頁面 返回

      從-100℃到+200℃的溫度,各種振動、碰撞——來自瑞士薩克瑟恩的Maxon電機工作在zui為嚴苛的條件下:NASA的火星探測器勇氣號和機遇號,都分別裝備了39個 Maxon電機,它們已經在那顆紅色星球上穩定可靠地工作了十多年。作為傳動的關鍵部件,微型系統中微型行星齒輪的質量需要達到zui高標準,那么,如何保證模數僅有0.12的微小齒輪質量呢?

       

      Maxon Motor公司的微型電機模塊包括電機、齒輪箱、傳感器和控制電子元件等,這些模塊可組合成直徑僅為6mm的微型驅動單元。在這種6mm的GP6行星微型驅動器中,有一個模數為0.12的注塑齒輪,齒頂直徑是1.908mm,齒根直徑是1.347mm,材料為Drlin 100 (題圖),要精確測量這個齒輪,對Maxon Motor來說是一個很大的挑戰。

       

      顯然,傳統的觸發式和掃描式探針無法解決這一難題,因為傳統探針的探針球直徑太大,無法深入到齒根;而如果使用純光學的方式測量,光學傳感器無法測量到微型齒輪的齒面。

       

      起初,Maxon Motor主要采用標準雙面嚙合齒輪滾動檢測,這是針對直齒輪和行星齒輪的傳統檢測方法,需要主齒輪和測試齒輪以較小的壓力接觸,然后無間隙嚙合旋轉一周,zui后由軟件分析出圓心距的變化和運動的一致性。然而對于模數0.12的塑料齒輪來說,這種檢測方法存在問題,因為即使是一丁點壓力,都會使微小的塑料輪齒發生形變,從而導致錯誤的結果。

       

      zui終,Maxon Motor的質量團隊在惟德公司找到了適合微型齒輪測量的可靠解決方案。他們選用了惟德公司的高精度復合式三坐標測量機Werth VideoCheck® HA 。在良好環境條件下,該機器使用圖像處理傳感器可以達到雙向zui大允許誤差僅為(0.5 + L/900)μm。另外,Maxon還選擇了10 倍遠心鏡頭,觸發式探針TP200,惟德光學變焦鏡頭Werth Zoom,以及惟德專li的光纖探針WFP和 WinWerth® 齒輪測量軟件包。

       

      惟德光纖探針Werth Fiber Probe

      WFP 由一根玻璃光纖和其頂端直徑為20μm 的探針球組成。與傳統的接觸式測量方法相比,光纖探針的作用基礎是“接觸—光學”測量。其探針桿不是用來向探針頭傳輸機械信號,而僅用于定位探針球。探針球的位置由圖像處理器通過遠心鏡頭以光學的方式捕捉到,因此,WFP能夠以超高精度(接觸偏差≤ 0.3 μm)測量幾何微型特征。與傳統的探針一樣,軟件通過探針球半徑來計算相應的測量點。因為探針桿非常細,接觸力< 1 μN, 幾乎可以忽略不計,所以,即使是zui敏感的塑料齒輪也不會接觸變形。

      圖:2D光纖探針掃描齒輪(光纖探針球直徑133µm)

       

      針對模具修正的輪廓比對功能

      另外一個優勢是,不需要復雜的夾具,所以零件所受外力幾乎為零。測量時,只需要將小齒輪用一片膠帶固定在測量臺的基座上,然后使用光學傳感器捕捉輪齒的外形輪廓。WinWerth®測量軟件包用二維數據計算出光纖探針在掃描時要經過的路徑,使掃描更快。由于齒輪的高度約為1mm,所以在掃描輪齒外形輪廓時,測量工程師將光纖探針的深度設置為接觸齒輪的*區域-0.5mm。這個區域是任何別的方法無法到達的。zui后,通過使用同種方法測量軸座直徑,也可測量這些齒輪的徑向跳動。

       

      掃描精度高于1μm,可以得出高點密度的輪廓,實際輪廓在3D-CAD對照中可以形象化,以顏色編碼偏差的方式顯示出來。這個分析對模具車間很有意義,因為能夠在發生偏差的時候,精準地在偏差位置修正模具。

      圖:通過WFP 2D掃描的輪廓和CAD模型的顏色偏差比對

       

      功能強大、簡單易用的軟件

      的齒輪測量程序*集成在WinWerth®軟件包中。在輸入測量數據后,測量順序、測量路徑等會全自動生成并執行。軟件會計算典型的輪齒輪廓偏差,例如漸開線和齒面偏差、單個和累積傾斜、表面斷層掃描、輪齒厚度偏差和徑向跳動等,每個樣品的測量時間大約是十分鐘。

       

      zui終,由于*檢測和過程評估的雙雙改進,模具車間的修正周期得以縮短,同時針對系列產品的檢測花費也大幅削減。Maxon Motor研發主管Roland Rossacher 對此十分滿意:“我們有幾千個這種齒輪在投用,而惟德測量對此功不可沒“ 。

      如您有小模數及微小模數齒輪測量難題,歡迎咨詢丹青公司,我們將為您提供一套完整的測量解決方案。

       

       

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