長度計量基礎知識講座

/上海市計量測試技術研究院

第五十三講 齒輪螺旋線樣板

齒輪螺旋線樣板（以下簡稱樣板）作為計量標準器具，按其制造公差和測量不確定度分為一等和二等。其主要用于對齒向測量儀、導程測量儀、齒輪測量機、齒輪測量中心等測量儀器、設備的螺旋線參數(shù)的檢定或校準。它以其工作上的螺旋線與儀器形成的螺旋線進行比較的方式來確定被檢儀器示值誤差，并可對儀器示值誤差進行修正，使用坐標測量機測量齒輪螺紋參數(shù)時，也可使用螺旋線樣板校準其示值誤差。

螺旋線樣板的結構分整體式，如圖1（a）、（b）所示，和鑲嵌式如圖1（c）所示。一等樣板可用于檢定二等樣板。檢定時標準樣板與被檢樣板的角度應一致；也可用于直接檢定或校準（以下統(tǒng)稱檢定）3～4級齒輪儀器螺旋線示值誤差。二等螺旋線樣板用于檢定5級和5級以下齒輪儀器螺旋線示值誤差，在檢定時應使用兩種不同角度的樣板分別進行，以最大值確定儀器螺旋線示值誤差。通過檢定，被檢儀器得到修正值，在測量齒輪時，儀器應加修正值使用，以提高測量儀器的使用準確度。

圖1 螺旋線樣板外形

1 樣板主要規(guī)格

常用樣板主要規(guī)格見表1。

2 樣板的主要技術要求

2.1 穩(wěn)定性

樣板應該是一種性能穩(wěn)定可靠的計量標準器具。螺旋角連續(xù)三次周期檢定的結果，其線值變化量不應超出3 μm/100 mm，否則應縮短檢定周期或降等使用或不能作為計量標準使用。

表1 常用樣板主要規(guī)格

2.2 漸開線展開長度

一等樣板漸開線部分展開長度應符合表2的要求，并能從基圓開始畫出齒廓誤差曲線；二等樣板漸開線展開長度應大于10 mm。若曲線長度不滿足表2的要求時，應使用漸開線樣板確定基圓位置。

表2 漸開線展開長度要求（mm）

2.3 頂尖孔的要求

樣板頂尖孔的要求見表3。

表3 樣板頂尖孔的要求（μm）

2.4 漸開線部分形狀及基圓允許誤差

2.4.1 漸開線形狀最大允許誤差見表4，齒根部展開長5 mm范圍內(nèi)允許大于表4規(guī)定的3倍。

表4 漸開線形狀最大允許誤差Δffα（μm）

2.4.2 漸開線基圓最大允許誤差

樣板漸開線基圓最大允許誤差見表5。

表5 漸開線基圓最大允許誤差Δrb（μm）

2.5 螺旋線形狀和螺旋角最大允許誤差

2.5.1 螺旋線形狀最大允許誤差見表6，距樣板齒寬方向兩端各5 mm范圍內(nèi)允許大于表6規(guī)定的2倍。

表6 螺旋線形狀最大允許誤差Δffβ（μm）

2.5.2 螺旋角最大允許誤差

螺旋角最大允許誤差見表7。

表7 螺旋角最大允許誤差ΔfHβ（μm /100 mm）

當被檢螺旋線樣板測量長度Lβ1與表7所列不同時，可按式（1）計算螺旋角允許誤差ΔfHβ1。

3 樣板主要項目的檢定

3.1 漸開線形狀誤差和基圓半徑

一等樣板漸開線形狀誤差和基圓半徑用直接法檢定，采用極坐標測量方式在坐標式儀器上進行。根據(jù)漸開線理論公式：

測其轉(zhuǎn)角θi及相應展開長度ρi，多點采樣數(shù)據(jù)用最小二乘法進行計算，并按式（3）計算。

在評定范圍內(nèi)，包容實際曲線且與回歸直線平行的兩條最接近的直線間的坐標距離為漸開線形狀誤差 Δffα。

二等樣板漸開線形狀誤差和基圓半徑可以用微差比較法檢定。所使用儀器型式可為展成式、坐標式。檢定時，被檢螺旋線樣板半徑與標準螺旋線樣板半徑尺寸應相近，當兩者之差超過5 mm時，應使用兩種不同半徑的標準螺旋線樣板進行，兩半徑尺寸至少相差80 mm。

3.2 螺旋線形狀誤差和螺旋角

樣板螺旋線形狀誤差和螺旋角可在同一次測量中得到。一等樣板螺旋線形狀誤差和螺旋角用直接法在坐標式儀器上測量。測量時，樣板轉(zhuǎn)過一個角度θi，就可得到一個相應的導程Pi，進行多點采樣測量，所采據(jù)用最小二乘式（4）計算導程PZ。

在評定范圍內(nèi)，包容實際螺旋線且與回歸直線平行的兩條最接近的直線間的坐標距離為螺旋線形狀誤差 Δffβ。

二等樣板用微差比較法檢定。所使用儀器型式為展成式、導程式、坐標式齒輪檢查儀以及坐標測量機。檢定時，被檢樣板螺旋角標稱值應與標準樣板一致，如相差5°以上時，應使用帶有0°槽的15°、30°或45°三種角度中至少兩種角度樣板進行檢定。 （完）