齒輪測(cè)量中心校準(zhǔn)規(guī)范

1齒輪測(cè)量中心校準(zhǔn)規(guī)范本規(guī)范適用于測(cè)量模數(shù)不小于0.3mm,3級(jí)及以下精度等級(jí)齒輪的齒輪測(cè)量中心ISO1328-1:2013圓柱齒輪—齒面公差等級(jí)的國(guó)際單位制—第1部分：輪齒同側(cè)齒面偏差的定義和允許值(Cylindricalgears—ISOsystemofflanktoleranceclassifica-tion—Part1:DefinitionsandallowablevaluesofdeviISO1328-2:1997圓柱齒輪—ISO精度制—第2部分：徑向綜合偏差與徑向跳動(dòng)的定義和允許值(Cylindricalgears—ISOsystemofaccuracy—Part2:DefinitionsaallowablevaluesofdeviationsrelISO/TR10064.5:2005圓柱齒輪一實(shí)用檢驗(yàn)規(guī)則—第5部分：與齒輪測(cè)量?jī)x器mendationsrelativetoevaluationofgearmeasuringinstruments)凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本規(guī)范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本規(guī)范。齒輪測(cè)量中心是采用圓柱坐標(biāo)或極坐標(biāo)測(cè)量原理，按照電子展成法進(jìn)行測(cè)量的儀器，一般包括3個(gè)直線坐標(biāo)軸X、Y、Z和一個(gè)回轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸C,其工作原理見(jiàn)圖1,主要由機(jī)械主體、控制系統(tǒng)、測(cè)頭單元和計(jì)算機(jī)軟件等部分組2多為立式結(jié)構(gòu)，其外觀結(jié)構(gòu)示意圖詳見(jiàn)圖2所示。圖2齒輪測(cè)量中心(立式)外觀結(jié)構(gòu)示意圖4.3軸向?qū)к壱苿?dòng)與兩頂尖連線之間的平行度4.4齒廓偏差測(cè)量的示值誤差4.5齒廓傾斜偏差測(cè)量的一致性4.6齒廓總偏差測(cè)量的重復(fù)性4.10齒距累積總偏差測(cè)量的示值誤差4.11單個(gè)齒距偏差測(cè)量的重復(fù)性35校準(zhǔn)條件5.1環(huán)境條件校準(zhǔn)環(huán)境的溫度和濕度應(yīng)該滿足齒輪測(cè)量中心的使用要求，具體可參照表1,校準(zhǔn)用的標(biāo)準(zhǔn)器建議至少恒溫4h以上。被測(cè)齒輪精度等級(jí)溫度要求/℃20士1.0溫度變化/(℃/h)校準(zhǔn)環(huán)境內(nèi)無(wú)影響齒輪測(cè)量中心正常工作的振動(dòng)、噪聲、腐蝕性氣體和較強(qiáng)磁場(chǎng)等因素。5.2測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)及其他設(shè)備對(duì)于齒輪測(cè)量中心不同的計(jì)量特性，所用標(biāo)準(zhǔn)器見(jiàn)表2。序號(hào)校準(zhǔn)項(xiàng)目1回轉(zhuǎn)主軸頂尖的斜向圓跳動(dòng)測(cè)微儀或扭簧表；2主軸的同軸度標(biāo)準(zhǔn)芯軸標(biāo)準(zhǔn)芯軸(短)的長(zhǎng)度200mm,標(biāo)準(zhǔn)芯軸(長(zhǎng))長(zhǎng)度根據(jù)被校儀器尾座移動(dòng)3軸向?qū)к壱苿?dòng)與兩頂尖連線之間的標(biāo)準(zhǔn)芯軸；標(biāo)準(zhǔn)芯軸的長(zhǎng)度可根據(jù)儀器軸向?qū)к壱苿?dòng)范圍而定，兩端徑跳≤1μm、母線直4齒廓偏差測(cè)量的示值誤差樣板尺寸包含.3個(gè)不同的基圓半徑值、二等5齒廓傾斜偏差樣板尺寸包含3個(gè)不同的基圓半徑值、二等6的重復(fù)性樣板尺寸包含3個(gè)不同的基圓半徑值、二等4序號(hào)校準(zhǔn)項(xiàng)目7螺旋線偏差測(cè)量的示值誤差樣板包含(0°~45°)3個(gè)不同螺旋角度8螺旋線傾斜偏差樣板包含(0°~45°)3個(gè)不同螺旋角度9螺旋線總偏差測(cè)量的樣板包含(0°~45°)3個(gè)不同螺旋角度值1、二等齒距累積總偏差測(cè)量的示值誤差單個(gè)齒距偏差齒輪徑向跳動(dòng)測(cè)量的示值誤差測(cè)頭的示值誤差圓度≤0.1μm、直徑φ10~φ30mm2;儀器直線坐標(biāo)軸的定位誤差量塊組(步距規(guī))或激光干涉儀回轉(zhuǎn)臺(tái)的角定位誤差建議標(biāo)準(zhǔn)芯軸(長(zhǎng))的長(zhǎng)度尺寸應(yīng)接近儀器b標(biāo)準(zhǔn)芯軸長(zhǎng)度應(yīng)滿足軸向?qū)к壌怪币苿?dòng)范圍C根據(jù)被校齒輪測(cè)量中心的測(cè)量范圍選擇相應(yīng)的齒輪漸開(kāi)線樣板，建議所接近被校儀器測(cè)量范圍的50%;d建議所用齒輪螺旋線樣板的螺旋角包含(0°、15°、3f標(biāo)準(zhǔn)球的直徑與被校齒輪測(cè)量中心標(biāo)配的測(cè)針校準(zhǔn)球的直徑應(yīng)不一致。將測(cè)微儀或扭簧表安裝在磁性表座上，把磁性表座固定在被校儀器的基座位置(不5和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)一起運(yùn)動(dòng)),使扭簧表或測(cè)微儀測(cè)頭沿回轉(zhuǎn)主軸頂尖圓錐面的法線方向接觸，如圖3所示，轉(zhuǎn)動(dòng)主軸兩周后讀數(shù)裝置的示值最大變化量即為回轉(zhuǎn)主軸頂尖的斜向圖3回轉(zhuǎn)主軸頂尖的斜向圓跳動(dòng)示意圖6.2.2上頂尖軸線與回轉(zhuǎn)主軸中心的同軸度將兩根標(biāo)準(zhǔn)芯軸分別安裝在被校齒輪測(cè)量中心的兩頂尖之間，軸上頂尖外圓面垂直接觸，如圖4所示，轉(zhuǎn)動(dòng)回轉(zhuǎn)主軸兩周，讀數(shù)裝置的最大示值變化圖4上頂尖軸線和回轉(zhuǎn)主軸的同軸度范圍不小于該導(dǎo)軌最大移動(dòng)距離的80%;此時(shí)扭簧表或測(cè)微儀的示值變化量即為軸向?qū)к壟c兩頂尖連線在徑向和切向的平行度，如圖5所示，具體可參照附錄E中表E.1的要求。6將3個(gè)不同基圓半徑值的標(biāo)準(zhǔn)漸開(kāi)線樣板分別安裝在被校齒輪測(cè)量中心的兩頂尖之間，在樣板齒寬中截面處測(cè)得3組(每組5次)齒廓傾斜偏差fna曲線共計(jì)15條。取每組的齒廓傾斜偏差fr(i=1,2,…,5)與對(duì)應(yīng)樣板參考值f'μ之差的最大值記為fhmx,作為被校儀器在3個(gè)不同半徑值處的齒廓傾斜偏差fra測(cè)量的示值誤差；具體可參照附錄E中表E.1的要求。由6.2.4.1測(cè)量過(guò)程同樣可得3組(每組5次)齒廓總偏差F(i=1,2,…,5)曲線共計(jì)15條，取每組的齒廓總偏差F(i=1,2,…,5)與對(duì)應(yīng)樣板參考值F。之差的最大值記為Fmx,作為被校儀器在3個(gè)不同基圓半徑值處的齒廓總偏差F。測(cè)量的在相同測(cè)量條件下，將標(biāo)準(zhǔn)漸開(kāi)線樣板同一齒面分別作為右將齒廓傾斜偏差fn測(cè)量的示值誤差最大的齒輪漸開(kāi)線樣板同一齒面在齒輪測(cè)量中心上翻轉(zhuǎn)后進(jìn)行測(cè)量，取該次測(cè)量結(jié)果ff與翻轉(zhuǎn)前5次齒廓傾斜偏差fn。的平均值之差，作為被校儀器齒廓傾斜偏差fn測(cè)量的一致性，具體可參照附錄E中表E.1的6.2.6.1測(cè)量4級(jí)及以下齒輪的齒輪測(cè)量中心，由6.2.4.1測(cè)量過(guò)程可得3組(m=6.2.6.2測(cè)量5級(jí)及以下齒輪的齒輪測(cè)量中心，可對(duì)齒廓總偏差F。進(jìn)行5次連續(xù)測(cè)量，采用極差法表征儀器齒廓總偏差測(cè)量的重復(fù)性，具體可參照附錄7測(cè)得3組(每組5次)螺旋線傾斜偏差f:g曲線共計(jì)15條。取每組的螺旋線傾斜偏差由6.2.7.1測(cè)量過(guò)程可得3組(每組5次)螺旋線總偏差F(i=1,2,…,5)曲6.2.9.1測(cè)量4級(jí)及以上齒輪的齒輪測(cè)量中心，由6.2.7.1測(cè)量過(guò)程可得3組(m=3)5次(n=5)螺旋線總偏差的測(cè)量數(shù)據(jù)，采用樣本合并標(biāo)準(zhǔn)差sp=表征螺旋線總偏差F。測(cè)量的重復(fù)性，具體可參照附錄E中表86.2.11單個(gè)齒距偏差fpt測(cè)量的重復(fù)性將標(biāo)準(zhǔn)齒輪安裝在齒輪測(cè)量中心兩頂尖之間或回轉(zhuǎn)主軸中心處，對(duì)同一個(gè)齒距fp連續(xù)進(jìn)行不少于10次測(cè)量，用實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差表征單個(gè)齒距偏差測(cè)量的重復(fù)性，具體可參照附錄E中表E.1的要求。6.2.12齒輪徑向跳動(dòng)F.測(cè)量的示值誤差將標(biāo)準(zhǔn)齒輪安裝在被校齒輪測(cè)量中心的兩頂尖之間或回轉(zhuǎn)主軸中心處，在標(biāo)準(zhǔn)齒輪的分度圓(或變位齒輪的工作圓)且位于齒寬的中截面處對(duì)左、右齒面連續(xù)測(cè)量10次，取10次徑跳測(cè)量結(jié)果的平均值F,與標(biāo)準(zhǔn)齒輪的徑向跳動(dòng)參考值F'之差作為儀器齒輪徑向跳動(dòng)測(cè)量的示值誤差，具體可參照附錄E中表E.1的要求。7校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá)齒輪測(cè)量中心校準(zhǔn)后應(yīng)出具校準(zhǔn)證書，校準(zhǔn)證書應(yīng)包含校準(zhǔn)結(jié)果和測(cè)量不確定度。8復(fù)校時(shí)間間隔建議齒輪測(cè)量中心復(fù)校時(shí)間間隔不超過(guò)1年。由于復(fù)校時(shí)間間隔的長(zhǎng)短是由儀器的使用情況、使用者、儀器本身質(zhì)量等諸因素所決定，因此使用單位可根據(jù)實(shí)際使用情況自主決定復(fù)校時(shí)間間隔。9附錄A齒輪測(cè)量中心的補(bǔ)充測(cè)量對(duì)于實(shí)物齒輪標(biāo)準(zhǔn)器的尺寸無(wú)法達(dá)到齒輪測(cè)量中心測(cè)量范圍的50%時(shí)，建議增加A.1.1齒輪測(cè)量中心配備的測(cè)頭多為三維數(shù)字式，對(duì)于該類型測(cè)頭示值誤差的校準(zhǔn)可參照J(rèn)JF1064—2010中7.1的要求，測(cè)針沿標(biāo)準(zhǔn)球盡量均勻分布(至少測(cè)量半個(gè)球)得到25個(gè)測(cè)量點(diǎn)，通過(guò)確定25個(gè)測(cè)量點(diǎn)到最小二乘擬合球的球心距離，評(píng)價(jià)測(cè)頭的三A.1.2若齒輪測(cè)量中心配備電感式測(cè)頭，該類型測(cè)頭示值誤差的校準(zhǔn)可參考JJF1331—2011中7.2.6的要求。校準(zhǔn)時(shí)采用不低于3等量塊組中最小尺寸的量塊對(duì)準(zhǔn)式中：式中：A.2.1在齒輪測(cè)量中心允許的測(cè)量范圍內(nèi)，使用5個(gè)不同尺寸的量塊組(或步距規(guī))在X、Y、Z3個(gè)軸線位置以及3個(gè)對(duì)角線位置對(duì)5個(gè)尺寸的量塊組(或步距規(guī))往返方向的距離。計(jì)算各個(gè)測(cè)量值與量塊組(或步距規(guī))的參考值之差，得到每個(gè)尺寸測(cè)量的示值誤差E。對(duì)具有位置補(bǔ)償功能的齒輪測(cè)量中心，對(duì)位置誤差進(jìn)行補(bǔ)償后再作判軸的位置誤差。對(duì)具有位置補(bǔ)償功能的齒輪測(cè)量中心，對(duì)位置誤差進(jìn)行補(bǔ)償后再作判A.3回轉(zhuǎn)主軸的角定位誤差將標(biāo)準(zhǔn)齒輪安裝在齒輪測(cè)量中心兩頂尖間或回轉(zhuǎn)工作臺(tái)中心處，在齒輪上設(shè)定起測(cè)位置，使回轉(zhuǎn)工作臺(tái)與標(biāo)準(zhǔn)齒輪的起測(cè)位置按序依次錯(cuò)位45°,每次從起測(cè)位置開(kāi)始測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)齒輪的齒距累積總偏差F。,共測(cè)量8個(gè)位置得Fp(i=1,2,…,8),則由式(A.3)近似得到回轉(zhuǎn)主軸的角定位誤差。δ——表征為回轉(zhuǎn)主軸的角定位誤差；Fpmax——8次齒距累積總偏差的最大值；Fpmin——8次齒距累積總偏差的最小值；附錄B儀器測(cè)量齒廓傾斜偏差的示值誤差不確定度評(píng)定B.1測(cè)量方法使用標(biāo)準(zhǔn)漸開(kāi)線樣板校準(zhǔn)齒輪測(cè)量中心的齒廓傾斜偏差測(cè)量的示值誤差時(shí)，儀器的示值與校準(zhǔn)用標(biāo)準(zhǔn)器的參考值之間的差值作為齒廓傾斜偏差測(cè)量的示值誤差。B.2測(cè)量模型式中：△fHa——示值誤差；fra——儀器的示值；f'ha——標(biāo)準(zhǔn)器的參考值。B.3方差和靈敏系數(shù)根據(jù)方差定理：靈敏系數(shù)：,B.4標(biāo)準(zhǔn)不確定度一覽表(見(jiàn)表B.1)的影響11安裝誤差對(duì)齒廓傾斜偏差的影響1的分量B.5標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的分析B.5.1儀器量重復(fù)性所引入的分量B.5.1.1在重復(fù)性條件下，用儀器連續(xù)測(cè)量過(guò)程可得3組(m=3)5次(n=5)齒廓傾斜偏差的測(cè)量數(shù)據(jù)，采用樣本合并標(biāo)準(zhǔn)差差的測(cè)量重復(fù)性，則sp=0.11μm。表征齒廓傾斜偏B.5.1.2儀器配備的測(cè)頭系統(tǒng)分辨力約0.3μm,則由此引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量：u(à)=0.29×0.3μm=0.087由貝塞爾公式計(jì)算得出的重復(fù)性已包含分辨力的影響，當(dāng)重復(fù)性引入的不確定度分量大于分辨力所引入的分量時(shí)，可以不考慮分辨力的影響。則：測(cè)量環(huán)境溫度的影響所引入的分量μm測(cè)量環(huán)境的溫度波動(dòng)(相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)溫度20℃)控制在±0.5℃之內(nèi)，則其材料膨脹系數(shù)α=11.5×10-6℃-1,儀器測(cè)長(zhǎng)光柵膨脹系數(shù)9.0×10-6℃-1,則溫度綜合的影u?=0.26μm/√3=0.15μmB.5.3標(biāo)準(zhǔn)器安裝誤差的影響所引入的分量測(cè)量?jī)x器兩頂尖連線與軸向?qū)к壴趶较虻钠叫行?μm/400mm,假定其半寬0.5μm在徑向上全部對(duì)齒廓傾斜偏差產(chǎn)生影響，按服從矩形分布考慮，則：u?=0.5μm/√3=0.29μmB.5.4校準(zhǔn)用標(biāo)準(zhǔn)器的不確定度所引入的分量B.6合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度u。由于各分量沒(méi)有明顯的相關(guān)性，所以合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：=√0.112+0.152+0.292B.7擴(kuò)展不確定度U取包含因子k=2,則擴(kuò)展不確定度U=2×0.85μm=1.7μm。附錄C儀器測(cè)量齒距累積總偏差的示值誤差不確定度評(píng)定C.1測(cè)量方法使用標(biāo)準(zhǔn)齒輪校準(zhǔn)儀器齒距累積總偏差測(cè)量的示值誤差時(shí)，儀器的輸出示值與所用標(biāo)準(zhǔn)齒輪的參考值之間的差值為示值誤差。C.2測(cè)量模型△F?！局嫡`差；F'?！獦?biāo)準(zhǔn)器的參考值。C.3方差和靈敏系數(shù)靈敏系數(shù)：4C.4標(biāo)準(zhǔn)不確定度一覽表(見(jiàn)表C.1)引入的影響量1引入的影響量1安裝誤差所引入的影響量1回轉(zhuǎn)臺(tái)角定位1引入的分量C.5各標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的分析C.5.1儀器測(cè)量重復(fù)性的影響所引入的分量C.5.1.1在重復(fù)性測(cè)量條件下儀器連續(xù)測(cè)量10次齒距累積總偏差得統(tǒng)計(jì)序列：3.4μm,由貝塞爾公式得實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差s(x)=0.092μm。C.5.1.2儀器配備的測(cè)頭系統(tǒng)分辨力約0.3μm,則由此引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u(δ)=0.29×0.3μm=0.087由貝塞爾公式計(jì)算得出的重復(fù)性已包含分辨力的影響，當(dāng)重復(fù)性引入的不確定度分量大于分辨力所引入的分量時(shí)，可以不考慮分辨力的影響。則：C.5.2環(huán)境溫度變化所引入的分量環(huán)境溫度對(duì)儀器測(cè)量齒距的影響主要取決于標(biāo)準(zhǔn)齒輪對(duì)溫度變化的敏感程度，材料線脹系數(shù)11.5×10-6/℃,按照參數(shù)mn=3.5,z=36,α=20°,β=0°,假如測(cè)量環(huán)境溫度變化量約為(20士1)℃,按服從矩形分布考慮，則：u?=πmn×11.5×10-?×1μm/C.5.3校準(zhǔn)用標(biāo)準(zhǔn)齒輪的安裝誤差所引入的分量安裝誤差由芯軸的中心線與上、下頂尖連線的同軸度誤差等因素造成，假定最大量e=1.0μm,取其半寬0.5μm作為影響量，按服從反正弦分布考慮，則：C.5.4回轉(zhuǎn)臺(tái)角定位誤差的影響所引入的不確定度分量通常儀器回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的定位最大允許誤差約為0.5”,其對(duì)標(biāo)準(zhǔn)齒輪的分圓直徑d=126mm處的齒距的影響量，按服從矩形分布考慮，則：u?=0.13μm//3=0.075C.5.5所用標(biāo)準(zhǔn)齒輪的不確定度所引入的分量所用標(biāo)準(zhǔn)齒輪符合2級(jí)精度要求，其擴(kuò)展不確定度U=2.0μm,包含因子k=C.6計(jì)算合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度考慮到上述各分量無(wú)明顯的相關(guān)性，可得到合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：ue(△Fp)=√uì+ui+u}+uìC.7擴(kuò)展不確定度U取包含因子k=2,=√0.0922+0.0732+0.352+0.0752D.1校準(zhǔn)證書至少包括下列信息：b)實(shí)驗(yàn)室名稱和地址；c)進(jìn)行校準(zhǔn)的地點(diǎn)(如果與實(shí)驗(yàn)室的地址不同)d)證書的唯一性標(biāo)識(shí)(如編號(hào)),每頁(yè)及總頁(yè)數(shù)的標(biāo)識(shí)：f)被校對(duì)象的描述和明確標(biāo)識(shí)；g)進(jìn)行校準(zhǔn)的日期，如果與校準(zhǔn)結(jié)果的有效性和應(yīng)用有關(guān)時(shí)，應(yīng)說(shuō)明被校對(duì)象的h)如果與校準(zhǔn)結(jié)果的有效性應(yīng)用有關(guān)，應(yīng)對(duì)被校樣品的抽樣程序進(jìn)行說(shuō)明；i)校準(zhǔn)所依據(jù)的技術(shù)規(guī)范的標(biāo)識(shí)，包括名稱及代號(hào)；j)本次校準(zhǔn)所用測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的溯源性及有效性說(shuō)明k)校準(zhǔn)環(huán)境的描述；1)校準(zhǔn)結(jié)果及其測(cè)量不確定度的說(shuō)明；m)對(duì)校準(zhǔn)規(guī)范的偏離的說(shuō)明；n)校準(zhǔn)證書或校準(zhǔn)報(bào)告簽發(fā)人的簽名、職務(wù)或等效標(biāo)識(shí)；o)校準(zhǔn)結(jié)果僅對(duì)被校對(duì)象有效的聲明；p)未經(jīng)實(shí)驗(yàn)室書面批準(zhǔn)，不得部分復(fù)制證書的聲明。D.2推薦的校準(zhǔn)證書內(nèi)頁(yè)格式見(jiàn)表D.1。校準(zhǔn)所依據(jù)的技術(shù)規(guī)范(代號(hào)、名稱)名稱測(cè)量范圍最大允許誤差證書編號(hào)