齒輪測量中心校準(zhǔn)規(guī)范

1齒輪測量中心校準(zhǔn)規(guī)范本規(guī)范適用于測量模數(shù)不小于0.3mm,3級及以下精度等級齒輪的齒輪測量中心ISO1328-1:2013圓柱齒輪—齒面公差等級的國際單位制—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：與齒輪測量儀器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。齒輪測量中心是采用圓柱坐標(biāo)或極坐標(biāo)測量原理，按照電子展成法進(jìn)行測量的儀器，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,其工作原理見圖1,主要由機(jī)械主體、控制系統(tǒng)、測頭單元和計(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)示意圖詳見圖2所示。圖2齒輪測量中心(立式)外觀結(jié)構(gòu)示意圖4.3軸向?qū)к壱苿优c兩頂尖連線之間的平行度4.4齒廓偏差測量的示值誤差4.5齒廓傾斜偏差測量的一致性4.6齒廓總偏差測量的重復(fù)性4.10齒距累積總偏差測量的示值誤差4.11單個(gè)齒距偏差測量的重復(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。被測齒輪精度等級溫度要求/℃20士1.0溫度變化/(℃/h)校準(zhǔn)環(huán)境內(nèi)無影響齒輪測量中心正常工作的振動、噪聲、腐蝕性氣體和較強(qiáng)磁場等因素。5.2測量標(biāo)準(zhǔn)及其他設(shè)備對于齒輪測量中心不同的計(jì)量特性，所用標(biāo)準(zhǔn)器見表2。序號校準(zhǔn)項(xiàng)目1回轉(zhuǎn)主軸頂尖的斜向圓跳動測微儀或扭簧表；2主軸的同軸度標(biāo)準(zhǔn)芯軸標(biāo)準(zhǔn)芯軸(短)的長度200mm,標(biāo)準(zhǔn)芯軸(長)長度根據(jù)被校儀器尾座移動3軸向?qū)к壱苿优c兩頂尖連線之間的標(biāo)準(zhǔn)芯軸；標(biāo)準(zhǔn)芯軸的長度可根據(jù)儀器軸向?qū)к壱苿臃秶?，兩端徑跳?μm、母線直4齒廓偏差測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序號校準(zhǔn)項(xiàng)目7螺旋線偏差測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量的示值誤差單個(gè)齒距偏差齒輪徑向跳動測量的示值誤差測頭的示值誤差圓度≤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)臺的角定位誤差建議標(biāo)準(zhǔn)芯軸(長)的長度尺寸應(yīng)接近儀器b標(biāo)準(zhǔn)芯軸長度應(yīng)滿足軸向?qū)к壌怪币苿臃秶鶦根據(jù)被校齒輪測量中心的測量范圍選擇相應(yīng)的齒輪漸開線樣板，建議所接近被校儀器測量范圍的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量中心標(biāo)配的測針校準(zhǔn)球的直徑應(yīng)不一致。將測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)工作臺一起運(yùn)動),使扭簧表或測微儀測頭沿回轉(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)軌最大移動距離的80%;此時(shí)扭簧表或測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)漸開線樣板分別安裝在被校齒輪測量中心的兩頂尖之間，在樣板齒寬中截面處測得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測量過程同樣可得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。測量的在相同測量條件下，將標(biāo)準(zhǔn)漸開線樣板同一齒面分別作為右將齒廓傾斜偏差fn測量的示值誤差最大的齒輪漸開線樣板同一齒面在齒輪測量中心上翻轉(zhuǎn)后進(jìn)行測量，取該次測量結(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測量的一致性，具體可參照附錄E中表E.1的6.2.6.1測量4級及以下齒輪的齒輪測量中心，由6.2.4.1測量過程可得3組(m=6.2.6.2測量5級及以下齒輪的齒輪測量中心，可對齒廓總偏差F。進(jìn)行5次連續(xù)測量，采用極差法表征儀器齒廓總偏差測量的重復(fù)性，具體可參照附錄7測得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測量過程可得3組(每組5次)螺旋線總偏差F(i=1,2,…,5)曲6.2.9.1測量4級及以上齒輪的齒輪測量中心，由6.2.7.1測量過程可得3組(m=3)5次(n=5)螺旋線總偏差的測量數(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測量的重復(fù)性將標(biāo)準(zhǔn)齒輪安裝在齒輪測量中心兩頂尖之間或回轉(zhuǎn)主軸中心處，對同一個(gè)齒距fp連續(xù)進(jìn)行不少于10次測量，用實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差表征單個(gè)齒距偏差測量的重復(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F.測量的示值誤差將標(biāo)準(zhǔn)齒輪安裝在被校齒輪測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左、右齒面連續(xù)測量10次，取10次徑跳測量結(jié)果的平均值F,與標(biāo)準(zhǔn)齒輪的徑向跳動參考值F'之差作為儀器齒輪徑向跳動測量的示值誤差，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)果和測量不確定度。8復(fù)校時(shí)間間隔建議齒輪測量中心復(fù)校時(shí)間間隔不超過1年。由于復(fù)校時(shí)間間隔的長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齒輪測量中心的補(bǔ)充測量對于實(shí)物齒輪標(biāo)準(zhǔn)器的尺寸無法達(dá)到齒輪測量中心測量范圍的50%時(shí)，建議增加A.1.1齒輪測量中心配備的測頭多為三維數(shù)字式，對于該類型測頭示值誤差的校準(zhǔn)可參照J(rèn)JF1064—2010中7.1的要求，測針沿標(biāo)準(zhǔn)球盡量均勻分布(至少測量半個(gè)球)得到25個(gè)測量點(diǎn)，通過確定25個(gè)測量點(diǎn)到最小二乘擬合球的球心距離，評價(jià)測頭的三A.1.2若齒輪測量中心配備電感式測頭，該類型測頭示值誤差的校準(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準(zhǔn)式中：式中：A.2.1在齒輪測量中心允許的測量范圍內(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)對角線位置對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)尺寸測量的示值誤差E。對具有位置補(bǔ)償功能的齒輪測量中心，對位置誤差進(jìn)行補(bǔ)償后再作判軸的位置誤差。對具有位置補(bǔ)償功能的齒輪測量中心，對位置誤差進(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)齒輪安裝在齒輪測量中心兩頂尖間或回轉(zhuǎn)工作臺中心處，在齒輪上設(shè)定起測位置，使回轉(zhuǎn)工作臺與標(biāo)準(zhǔn)齒輪的起測位置按序依次錯(cuò)位45°,每次從起測位置開始測量標(biāo)準(zhǔn)齒輪的齒距累積總偏差F。,共測量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儀器測量齒廓傾斜偏差的示值誤差不確定度評定B.1測量方法使用標(biāo)準(zhǔn)漸開線樣板校準(zhǔn)齒輪測量中心的齒廓傾斜偏差測量的示值誤差時(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量的示值誤差。B.2測量模型式中：△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(見表B.1)的影響11安裝誤差對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)測量過程可得3組(m=3)5次(n=5)齒廓傾斜偏差的測量數(shù)據(jù)，采用樣本合并標(biāo)準(zhǔn)差差的測量重復(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：測量環(huán)境溫度的影響所引入的分量μm測量環(huán)境的溫度波動(相對于標(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,儀器測長光柵膨脹系數(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量儀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儀器測量齒距累積總偏差的示值誤差不確定度評定C.1測量方法使用標(biāo)準(zhǔn)齒輪校準(zhǔn)儀器齒距累積總偏差測量的示值誤差時(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測量模型△F。——示值誤差；F'。——標(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儀器測量重復(fù)性的影響所引入的分量C.5.1.1在重復(fù)性測量條件下儀器連續(xù)測量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)境溫度對儀器測量齒距的影響主要取決于標(biāo)準(zhǔn)齒輪對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)工作臺的定位最大允許誤差約為0.5”,其對標(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(如編號),每頁及總頁數(shù)的標(biāo)識：f)被校對象的描述和明確標(biāo)識；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)說明被校對象的h)如果與校準(zhǔn)結(jié)果的有效性應(yīng)用有關(guān)，應(yīng)對被校樣品的抽樣程序進(jìn)行說明；i)校準(zhǔn)所依據(jù)的技術(shù)規(guī)范的標(biāo)識，包括名稱及代號；j)本次校準(zhǔn)所用測量標(biāo)準(zhǔn)的溯源性及有效性說明k)校準(zhǔn)環(huán)境的描述；1)校準(zhǔn)結(jié)果及其測量不確定度的說明；m)對校準(zhǔn)規(guī)范的偏離的說明；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；o)校準(zhǔn)結(jié)果僅對被校對象有效的聲明；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)頁格式見表D.1。校準(zhǔn)所依據(jù)的技術(shù)規(guī)范(代號、名稱)名稱測量范圍最大允許誤差證書編號