淺談跨球距檢具的校準(zhǔn)

王濤濤（陜西法士特汽車(chē)傳動(dòng)集團(tuán)有限公司,陜西寶雞722409）

淺談跨球距檢具的校準(zhǔn)

王濤濤
（陜西法士特汽車(chē)傳動(dòng)集團(tuán)有限公司,陜西寶雞722409）

跨球距檢具由于其測(cè)量效率高，被廣泛應(yīng)用于大批量條件下圓柱齒輪加工過(guò)程測(cè)量齒輪跨棒距?？缜蚓鄼z具的計(jì)量特性直接影響到跨棒距測(cè)量過(guò)程的準(zhǔn)確性和可靠性。本文根據(jù)跨球距檢具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和功能要求提出了影響跨球距檢具性能的主要計(jì)量特性，并介紹了跨球距檢具主要校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法。

跨球距檢具；跨棒距；計(jì)量特性；校準(zhǔn)

1　概述

齒輪是汽車(chē)變速箱的關(guān)鍵零件之一，齒輪參數(shù)的測(cè)量是決定變速箱整體質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。在大批量生產(chǎn)條件下，測(cè)量齒輪參數(shù)的各種量具檢具被廣泛用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的過(guò)程質(zhì)量控制。齒輪跨球距檢具就是一種被大量使用、通過(guò)檢查齒輪跨棒距尺寸來(lái)間接測(cè)量圓柱齒輪齒厚偏差的專用檢驗(yàn)夾具。目前廣泛使用的跨球距檢具是采用相對(duì)測(cè)量的方法，通過(guò)測(cè)量形狀、大小與被測(cè)齒輪大致相似，并且具有被測(cè)圓柱齒輪跨棒距理論尺寸的標(biāo)準(zhǔn)件對(duì)百分表進(jìn)行校零，然后再測(cè)量被測(cè)圓柱齒輪，通過(guò)百分表顯示被測(cè)齒輪與標(biāo)準(zhǔn)件跨棒距的差值，從而間接測(cè)量被測(cè)齒輪跨棒距的實(shí)際尺寸。圖1為外齒跨球距檢具結(jié)構(gòu)圖，圖2為偶數(shù)齒標(biāo)準(zhǔn)件。其中固定測(cè)頭和活動(dòng)測(cè)頭為直徑相等的圓球，測(cè)量時(shí)與被測(cè)齒輪或校準(zhǔn)件的齒面緊密接觸。百分表用于顯示被測(cè)齒輪跨棒距與標(biāo)準(zhǔn)件跨棒距的差值。

目前，跨球距檢具沒(méi)有統(tǒng)一的檢定規(guī)程或者校準(zhǔn)規(guī)范，其計(jì)量確認(rèn)過(guò)程應(yīng)當(dāng)按照設(shè)計(jì)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，并通過(guò)校準(zhǔn)的方法確定其計(jì)量特性。本文將主要探討跨球距檢具的主要計(jì)量特性及其校準(zhǔn)方法。

2　跨球距檢具的計(jì)量特性

根據(jù)跨球距檢具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和功能要求，其主要計(jì)量特性有：1、標(biāo)準(zhǔn)件跨棒距的實(shí)際值。2、標(biāo)準(zhǔn)件的齒面參數(shù)。3、標(biāo)準(zhǔn)件齒面對(duì)端面的垂直度。4、測(cè)量銷(xiāo)的測(cè)球半徑。5、兩測(cè)量銷(xiāo)對(duì)基準(zhǔn)面的高度。6、重復(fù)性。

3　主要校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法

跨球距檢具主要的校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)用主要標(biāo)準(zhǔn)器見(jiàn)表1。

3.1標(biāo)準(zhǔn)件跨棒距的實(shí)際值

當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)件為外齒時(shí)，將量棒置于兩相對(duì)的齒槽中，在測(cè)長(zhǎng)機(jī)上直接測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)件的跨棒距實(shí)際值。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)件為內(nèi)齒時(shí)，將量棒置于兩相對(duì)的齒槽中，使用四等量塊組合尺寸測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)件的跨棒距實(shí)際值。跨棒距的實(shí)際值應(yīng)當(dāng)滿足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的極限尺寸范圍?？绨艟鄼z具的首次校準(zhǔn)、后續(xù)校準(zhǔn)和使用中校準(zhǔn)均應(yīng)當(dāng)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)件跨棒距的實(shí)際值。校準(zhǔn)使用的量棒應(yīng)當(dāng)與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的量棒直徑相同，當(dāng)使用的量棒與規(guī)定的量棒直徑不一致時(shí)應(yīng)當(dāng)根據(jù)以下公式對(duì)測(cè)量所得的跨棒距值進(jìn)行換算，最終得到標(biāo)準(zhǔn)件的跨棒距實(shí)際值。

其中，M為標(biāo)準(zhǔn)件的跨棒距實(shí)際值，dp為技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的量棒直徑，Mc為測(cè)得的跨棒距值，dpc為測(cè)量中使用的量棒直徑。標(biāo)準(zhǔn)件為外齒時(shí)使用上層符號(hào)，標(biāo)準(zhǔn)件為內(nèi)齒時(shí)使用下層符號(hào)。

表1校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)用主要標(biāo)準(zhǔn)器

3.2標(biāo)準(zhǔn)件的齒面參數(shù)

標(biāo)準(zhǔn)件的齒面參數(shù)通常包括齒廓總偏差、壓力角偏差、齒廓形狀偏差、螺旋線總偏差、螺旋角偏差和螺旋線形狀偏差。標(biāo)準(zhǔn)件可通過(guò)心軸安裝與齒輪測(cè)量中心上下頂尖之間，使用齒輪測(cè)量中心可測(cè)量得出所需齒面參數(shù)。齒面參數(shù)的精度等級(jí)應(yīng)當(dāng)滿足設(shè)計(jì)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的精度等級(jí)。新制跨球距檢具的首次校準(zhǔn)應(yīng)當(dāng)校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)件的齒面參數(shù)，后續(xù)校準(zhǔn)和使用中校準(zhǔn)可不進(jìn)行校準(zhǔn)。

3.3標(biāo)準(zhǔn)件齒面對(duì)端面的垂直度

將標(biāo)準(zhǔn)件平放在三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)平臺(tái)上，利用相關(guān)附件使量棒緊靠標(biāo)準(zhǔn)件齒面，用量棒的軸線模擬齒面。測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)件端面，再將兩量棒測(cè)量為圓柱，利用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)軟件可評(píng)價(jià)出柱體對(duì)端面的垂直度，取兩端垂直度的最大值作為齒面對(duì)端面的垂直度。齒面對(duì)端面的垂直度應(yīng)滿足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的公差要求。新制跨球距檢具的首次校準(zhǔn)應(yīng)當(dāng)校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)件齒面對(duì)端面的垂直度，后續(xù)校準(zhǔn)和使用中校準(zhǔn)可不進(jìn)行校準(zhǔn)。

3.4測(cè)量銷(xiāo)的測(cè)球半徑

測(cè)量銷(xiāo)的測(cè)球半徑使用影像儀或光學(xué)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)進(jìn)行采點(diǎn)測(cè)量，校準(zhǔn)時(shí)應(yīng)當(dāng)在測(cè)球水平面赤道圓上均勻采5點(diǎn)（或5點(diǎn)以上），利用5點(diǎn)擬合圓心，分別評(píng)價(jià)5點(diǎn)處的半徑值，所有半徑值應(yīng)當(dāng)滿足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的測(cè)量銷(xiāo)測(cè)球半徑的公差范圍。后續(xù)校準(zhǔn)時(shí)，采點(diǎn)應(yīng)包括測(cè)球與齒面的接觸區(qū)域。新制跨球距檢具的首次校準(zhǔn)以及后續(xù)校準(zhǔn)和使用中校準(zhǔn)均應(yīng)校準(zhǔn)測(cè)量銷(xiāo)的測(cè)球半徑。

3.5兩測(cè)量銷(xiāo)對(duì)基準(zhǔn)面的高度

測(cè)量時(shí)使用四等量塊組合尺寸，分別測(cè)量?jī)啥藴y(cè)球最低點(diǎn)到基準(zhǔn)面的距離尺寸，兩端距離尺寸分別加上其測(cè)頭半徑即為兩測(cè)量銷(xiāo)對(duì)基準(zhǔn)面的高度。兩端高度尺寸應(yīng)滿足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的公差范圍。新制跨球距檢具的首次校準(zhǔn)應(yīng)當(dāng)校準(zhǔn)兩測(cè)量銷(xiāo)對(duì)基準(zhǔn)面的高度，后續(xù)校準(zhǔn)和使用中校準(zhǔn)可不進(jìn)行校準(zhǔn)。

3.6重復(fù)性

校準(zhǔn)時(shí)使用分度值為0.001mm的千分表替換百分表，將標(biāo)準(zhǔn)件放置在跨球距檢具兩測(cè)頭之間，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)件測(cè)量10次，以10次測(cè)量結(jié)果的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差來(lái)評(píng)價(jià)跨球距檢具的重復(fù)性。根據(jù)貝賽爾公式：

由于跨球距檢具在實(shí)際使用過(guò)程中用百分表作為顯示裝置，筆者認(rèn)為跨球距檢具重復(fù)性應(yīng)當(dāng)不超過(guò)百分表的分度值，即0.01mm。新制跨球距檢具的首次校準(zhǔn)以及后續(xù)校準(zhǔn)和使用中校準(zhǔn)均應(yīng)校準(zhǔn)重復(fù)性。

4　結(jié)語(yǔ)

跨球距檢具的計(jì)量特性直接影響大批量生產(chǎn)條件下圓柱齒輪跨棒距的測(cè)量過(guò)程，計(jì)量特性的校準(zhǔn)方法顯得尤為重要。本文針對(duì)跨球距檢具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和功能要求提出了跨球距檢具的主要計(jì)量特性，并主要探討了計(jì)量特性的校準(zhǔn)方法。本文所提的校準(zhǔn)方法是筆者對(duì)實(shí)際工作的總結(jié)，歡迎大家批評(píng)指正，大家也可根據(jù)自己的實(shí)際工作總結(jié)出更好的校準(zhǔn)方法。

[1]劉巽爾,于春涇.機(jī)械制造檢測(cè)技術(shù)手冊(cè)[M].北京：冶金工業(yè)出版社,機(jī)械工業(yè)出版社,2000.

[2]費(fèi)業(yè)泰.誤差理論與數(shù)據(jù)處理（第6版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2010.

[3]孫燕,羅宏亮.齒輪跨棒距檢具的結(jié)構(gòu)對(duì)測(cè)量誤差的影響[J].吉林：汽車(chē)工藝與材料,1999.

[4]郭林.漸開(kāi)線齒廓跨棒距和棒間距的實(shí)用計(jì)算方法[J].天津：天津汽車(chē),1995.

王濤濤(1982—)，男，陜西武功人，本科，助理工程師，主要從事長(zhǎng)度計(jì)量技術(shù)方面的工作。