花鍵量規(guī)的精密測量及不確定度分析

鄒丹

【摘 要】花鍵量規(guī)是控制工件花鍵齒厚或齒槽寬極限尺寸的專用量規(guī)。作為一種精密測量器具，使用過程中為了保持花鍵量規(guī)的精度，提高測量結(jié)果的可靠性，對它的使用必須科學(xué)、正確。要做好花鍵量規(guī)的精密測量及不確定度分析，要求測量人員不但專業(yè)知識要過硬，而且業(yè)務(wù)素質(zhì)要強，在平時的工作中要關(guān)注細節(jié)，積累豐富的工作經(jīng)驗。本文對花鍵量規(guī)的精密測量及不確定度進行了探討。

【關(guān)鍵詞】花鍵量規(guī)；精密測量；不確定度；精度

花鍵量規(guī)是控制工件花鍵齒厚或齒槽寬極限尺寸的專用量規(guī)?；ㄦI量規(guī)按測量對象不同，可分為花鍵塞規(guī)和花鍵環(huán)規(guī)。根據(jù)花鍵量規(guī)功能及其特征的不同，可分為綜合通端環(huán)規(guī)、非全齒通端環(huán)規(guī)、綜合止端環(huán)規(guī)、非全齒止端環(huán)規(guī)、綜合通端塞規(guī)、非全齒通端塞規(guī)、綜合止端塞規(guī)、非全齒止端塞規(guī)。

一、花鍵量規(guī)的正確使用

花鍵量規(guī)作為一種精密測量器具，使用過程中為了保持量規(guī)的精度，提高檢驗結(jié)果的可靠性，必須科學(xué)、正確地使用它。使用前，要認真地對之進行檢查。首先要核對圖紙，看它是否與要求的檢驗尺寸和公差相符，以免發(fā)生差錯。同時要檢查量規(guī)有沒有檢定合格的標記或其他證明，還要檢查量規(guī)的工作表面上是否有銹斑，劃痕和毛刺等缺陷。因為這些缺陷容易引起被檢驗工件表面質(zhì)量下降，特別是公差等級和表面粗糙度較高的有色金屬工件更為突出。還要檢查量規(guī)測頭與手柄聯(lián)結(jié)，看連接是否牢固可靠。最后還要檢查工件的被檢驗部位，看是否有毛刺、凸起或劃傷等缺陷。精密測量要注重細節(jié)，要重視花鍵量規(guī)的清潔，使用前，用干凈的細棉紗或軟布，先把量規(guī)的工作表面擦干凈，之后再使用?？梢栽谒墓ぷ鞅砻嫔贤恳粚颖∮?，以降低花鍵量規(guī)的磨損。

在使用花鍵量規(guī)時需要注意，避免用手觸摸量規(guī)的工作表面，以免引起量規(guī)生銹。使用的時候，要把花鍵量規(guī)放在合適的地方，如工具柜的臺面上，或機床不動部分的木墊板上，不要放在機床刀架上或機床導(dǎo)軌上，以免放置不穩(wěn)造成損壞。

為了避免花鍵量規(guī)生銹，要求保存量規(guī)的地方必須干燥，不能潮濕。不論花鍵量規(guī)是否經(jīng)常使用，都要定期進行檢查。要仔細觀察花鍵量規(guī)有沒有出現(xiàn)生銹，損傷，或者是否出現(xiàn)形狀的改變。如果發(fā)現(xiàn)花鍵量規(guī)出現(xiàn)生銹的情況，要立即對它采取補救措施，把生銹的花鍵量規(guī)放進盛有汽油的容器內(nèi)，將之浸泡一段時間，使銹跡慢慢溶解，然后再取出來，將花鍵量規(guī)表面的汽油認真擦干凈，然后涂上防銹油，以免花鍵量規(guī)再次生銹。

存放花鍵量規(guī)要關(guān)注細節(jié)，兩個量規(guī)的工作表面要分開，分別進行存放。不可將它們配合在一起進行存放，否則會導(dǎo)致兩個工作表面出現(xiàn)相互膠合的問題。通過外力將它們分開時，會引起兩個量規(guī)的工作表面受到一些損傷?；ㄦI量規(guī)在使用結(jié)束后，要用干燥、清潔的軟布將它擦干凈，擦干凈后，涂上一層無酸凡士林或防銹油，然后存放在專用的木盒內(nèi)，以免受潮或損傷。

二、花鍵量規(guī)的精密測量

傳統(tǒng)測量花鍵環(huán)規(guī)的棒間距主要采用針規(guī)加內(nèi)徑千分尺測量，操作時需手放置針規(guī)，旋轉(zhuǎn)內(nèi)徑千分尺找到最小值，傳統(tǒng)測量漸開線花鍵塞規(guī)的跨棒距主要采用量棒加外徑千分尺，操作時需旋轉(zhuǎn)外徑千分尺找到最大值，傳統(tǒng)方法的缺點是測量時找拐點人為因素影響較多，且量棒在鍵槽中的位置不能接觸到槽內(nèi)的任意點，不能實時反饋到鍵槽的每個高度位置實際情況。

對花鍵環(huán)規(guī)的測量使用的是雙鉤法和T型測球法，雙鉤法測量時使用測鉤測球接觸花鍵規(guī)內(nèi)槽，使用五軸臺找到拐點，測量時可以升降花鍵規(guī)測量不同深度截面的棒間距；

T型測球法測量前先將工作臺調(diào)節(jié)水平，找到左側(cè)拐點采樣后然后移到右側(cè)找到右側(cè)拐點，再采樣，得到花鍵規(guī)棒間距測量值。

SJ5100高精度光柵測長機使用五軸工作臺找花鍵規(guī)的拐點，人為干擾少，能夠得到穩(wěn)定可靠的測量數(shù)據(jù)。在測量計算方法上也進行了修正處理，可實時修正測球大小、測力、環(huán)境溫度等造成的誤差，提高測量精度。測量時需要注意：測量前，將需使用的測球直徑使用平面測帽校準得到準確數(shù)據(jù)；T型測球測量花鍵環(huán)規(guī)時，使用標準環(huán)規(guī)將工作臺上表面找水平，放置花鍵規(guī)時，要擦干凈花鍵規(guī)基準底面，以免花鍵規(guī)放置不垂直，引起測量數(shù)據(jù)不準。

三、測量結(jié)果分析

某花鍵量規(guī)測得數(shù)據(jù)為Fa=0.0186mm，遠超過所要求的0.005mm，重復(fù)測量10次得到平均值為0.0192mm。測得數(shù)據(jù)FP=0.0107mm，稍微超出誤差要求，重復(fù)測量10次得到平均值為0.0106mm。繪制每個輪齒顯示與理論位置的誤差，繪制左右輪齒以顯示輪齒之間的一致性。分度數(shù)據(jù)如果在每個齒面中沒有S曲線，則說明徑向跳動誤差非常小。

M值測量方面，將兩個量柱分別放在齒圈對徑或相距最遠處的兩齒槽內(nèi)與兩側(cè)齒廓緊密接觸，再按被測齒輪的精度等級選擇適當(dāng)?shù)膬x器，如通用的千分尺、測長機等。通常選擇杠桿千分尺測量。測量方法是：根據(jù)圖紙的尺寸，選擇與之相對應(yīng)的量塊，通過比較測量的方法來測量M 值。在選擇量塊時要注意量塊的修正值。測長機的測量方法與杠桿千分尺測量方法類似。

四、齒輪齒廓總偏差測量不確定度分析

依據(jù) JJG1008-2006《標準齒輪檢定規(guī)程》，用齒輪測量儀直接進行測量。測量重復(fù)性引起的不確定u1，測量的過程重復(fù)十次，得到一系列測量數(shù)據(jù)，對之計算得到u1=0.26μm。

考慮到室溫不均衡及溫度計讀數(shù)偏差，可能導(dǎo)致偏離標準溫度0.2℃，視其為均勻分布，則對應(yīng)的u2=0.049μm。

齒輪測量儀示值誤差引起的不確定度u3，可根據(jù)齒輪測量儀最大允許示值誤差來評定，齒輪測量儀最大允許示值誤差為1μm左右，這使測量得到的數(shù)據(jù)結(jié)果帶有誤差，按0.2μm估算，按平均分布。

在用不確定度對測量數(shù)據(jù)進行處理的過程中，如何使相對不確定度的取值更為科學(xué)合理，對測量人員的專業(yè)水平提出了更高的要求。這就要求測量人員不但專業(yè)知識要過硬，而且業(yè)務(wù)素質(zhì)要強，在平時的工作中要把握全局，關(guān)注細節(jié)，積累豐富的經(jīng)驗，這些都是做好測量工作的寶貴財富。

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