JJF 1561-2016 齿轮测量中心校准规范-(高清版).pdf
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1、中华人民共和国国家计量技术规范J J F1 5 6 12 0 1 6齿轮测量中心校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rG e a rM e a s u r i n gC e n t e r s 2 0 1 6-0 6-2 7发布2 0 1 6-0 9-2 7实施国 家 质 量 监 督 检 验 检 疫 总 局 发 布齿轮测量中心校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rG e a rM e a s u r i n gC e n t e r sJ J F1 5
2、 6 12 0 1 6 归 口 单 位:全国几何量长度计量技术委员会 主要起草单位:中国计量科学研究院浙江省计量科学研究院 参加起草单位:哈尔滨量具刃具集团有限责任公司 本规范委托全国几何量长度计量技术委员会解释J J F1 5 6 12 0 1 6本规范主要起草人:杨国梁(中国计量科学研究院)薛 梓(中国计量科学研究院)茅振华(浙江省计量科学研究院)参加起草人:杨福来(哈尔滨量具刃具集团有限责任公司)林 虎(中国计量科学研究院)叶怀储(浙江省计量科学研究院)J J F1 5 6 12 0 1 6目 录引言()1 范围(1)2 引用文件(1)3 概述(1)4 计量特性(2)4.1 回转主轴顶尖
3、的斜向圆跳动(2)4.2 上顶尖轴线与回转主轴的同轴度(2)4.3 轴向导轨移动与两顶尖连线之间的平行度(2)4.4 齿廓偏差测量的示值误差(2)4.5 齿廓倾斜偏差测量的一致性(2)4.6 齿廓总偏差测量的重复性(2)4.7 螺旋线偏差测量的示值误差(2)4.8 螺旋线倾斜偏差测量的一致性(2)4.9 螺旋线总偏差测量的重复性(2)4.1 0 齿距累积总偏差测量的示值误差(2)4.1 1 单个齿距偏差测量的重复性(2)4.1 2 齿轮径向跳动测量的示值误差(2)5 校准条件(3)5.1 环境条件(3)5.2 测量标准及其他设备(3)6 校准项目和校准方法(4)6.1 校准项目(4)6.2 校
4、准方法(4)7 校准结果表达(8)8 复校时间间隔(8)附录A 齿轮测量中心的补充测量(9)附录B 仪器测量齿廓倾斜偏差的示值误差不确定度评定(1 1)附录C 仪器测量齿距累积总偏差的示值误差不确定度评定(1 3)附录D 校准证书内容及内页格式(1 5)附录E 齿轮测量中心计量特性的推荐值(1 7)J J F1 5 6 12 0 1 6引 言 本规范是针对圆柱坐标测量原理的齿轮测量中心制定的计量技术法规。J J F1 0 7 12 0 1 0 国家 计 量 校 准 规 范 编 写 规 则、J J F1 0 0 12 0 1 1 通 用 计 量 术 语 及 定 义、J J F1 0 5 9.12
5、 0 1 2 测量不确定度评定与表示和J J F1 0 9 42 0 0 2 测量仪器特性评定共同构成支撑本规范制修订工作的基础性系列规范;本规范同时参照下列国际标准和技术文件:I S O1 8 6 5 3:2 0 0 3 齿轮用于单个齿轮测量仪器的评价(G e a r sE v a l u a t i o no fi n s t r u m e n t s f o r t h em e a s u r e m e n to f i n d i v i d u a l g e a r s)。I S O/T R1 0 0 6 4.5:2 0 0 5 圆柱齿轮实用检验规则第5部分:与齿轮测量仪器的
6、评价相关的建议(C y l i n d r i c a lg e a r sC o d eo fi n s p e c t i o np r a c t i c eP a r t5:R e c o m-m e n d a t i o n s r e l a t i v e t oe v a l u a t i o no fg e a rm e a s u r i n g i n s t r u m e n t s)。其中,本规范中计量特性的推荐值和校准用标准器分别采纳了I S O/T R1 0 0 6 4.5:2 0 0 5和I S O1 8 6 5 3:2 0 0 3的要求;具体的参量符号和
7、定义与I S O1 3 2 8-1:2 0 1 3一致。本规范为首次发布。J J F1 5 6 12 0 1 6齿轮测量中心校准规范1 范围本规范适用于测量模数不小于0.3mm,3级及以下精度等级齿轮的齿轮测量中心的校准。2 引用文件本规范引用了下列文件:J J F1 0 5 9.1 测量不确定度评定与表示J J F1 0 6 42 0 1 0 坐标测量机校准规范J J F1 3 3 12 0 1 1 电感测微仪校准规范I S O1 3 2 8-1:2 0 1 3 圆柱齿轮齿面公差等级的国际单位制第1部分:轮齿同侧齿面偏差的定义和允许值(C y l i n d r i c a lg e a r
8、 sI S Os y s t e mo f f l a n kt o l e r a n c ec l a s s i f i c a-t i o nP a r t1:D e f i n i t i o n sa n da l l o w a b l ev a l u e so fd e v i a t i o n sr e l e v a n tt of l a n k so fg e a rt e e t h)I S O1 3 2 8-2:1 9 9 7 圆柱齿轮I S O精度制第2部分:径向综合偏差与径向跳动的定义和允许值(C y l i n d r i c a lg e a r sI
9、S Os y s t e mo fa c c u r a c yP a r t2:D e f i n i t i o n sa n da l l o w a b l ev a l u e so f d e v i a t i o n s r e l e v a n t t o r a d i a l c o m p o s i t ed e v i a t i o n s a n dr u n o u t i n f o r m a-t i o n)I S O/T R1 0 0 6 4.5:2 0 0 5 圆柱齿轮实用检验规则第5部分:与齿轮测量仪器的评价相关的建议(C y l i n d r
10、 i c a lg e a r sC o d eo fi n s p e c t i o np r a c t i c eP a r t5:R e c o m-m e n d a t i o n s r e l a t i v e t oe v a l u a t i o no fg e a rm e a s u r i n g i n s t r u m e n t s)凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本规范;凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。3 概述齿轮测量中心是采用圆柱坐标或极坐标测量原理,按照电子展成法进行测量的仪器,一般包括3个直线坐标轴X
11、、Y、Z和一个回转坐标轴C,其工作原理见图1,主要由机械主体、控制系统、测头单元和计算机软件等部分组成,具备一次装卡可实现齿轮多个参数的测量。另外,还可用于齿轮刀具、蜗杆及蜗轮和锥齿轮等工件的测量。1J J F1 5 6 12 0 1 6图1 齿轮测量中心工作原理示意图齿轮测量中心根据其回转主轴的安装方式可以分立式和卧式两种结构,通常使用的多为立式结构,其外观结构示意图详见图2所示。图2 齿轮测量中心(立式)外观结构示意图4 计量特性4.1 回转主轴顶尖的斜向圆跳动4.2 上顶尖轴线与回转主轴的同轴度4.3 轴向导轨移动与两顶尖连线之间的平行度4.4 齿廓偏差测量的示值误差4.5 齿廓倾斜偏差
12、测量的一致性4.6 齿廓总偏差测量的重复性4.7 螺旋线偏差测量的示值误差4.8 螺旋线倾斜偏差测量的一致性4.9 螺旋线总偏差测量的重复性4.1 0 齿距累积总偏差测量的示值误差4.1 1 单个齿距偏差测量的重复性4.1 2 齿轮径向跳动测量的示值误差2J J F1 5 6 12 0 1 6注:测头的示值误差和坐标轴定位示值误差是针对大范围齿轮测量中心的补充测量,详见附录A。5 校准条件5.1 环境条件校准环境的温度和湿度应该满足齿轮测量中心的使用要求,具体可参照表1,校准用的标准器建议至少恒温4h以上。表1 校准环境的温、湿度要求被测齿轮精度等级345891 2温度要求/2 01.02 0
13、2.02 03.0温度变化/(/h)0.51.0相对湿度要求/%3 07 0 校准环境内无影响齿轮测量中心正常工作的振动、噪声、腐蚀性气体和较强磁场等因素。5.2 测量标准及其他设备对于齿轮测量中心不同的计量特性,所用标准器见表2。表2 校准项目及校准用标准器序号校准项目测量标准计量特性要求1回转主轴顶尖的斜向圆跳动测微仪或扭簧表;磁力表座分辨力1m、最大允许误差0.6m2上顶尖轴线与回转主轴的同轴度标准芯轴;测微仪或扭簧表标准芯轴(短)的长度2 0 0 mm,标准芯轴(长)长度根据被校仪器尾座移动范围而定a,两端径跳1m、母线直线度1m;分辨力1m3轴向导轨移动与两顶尖连线之间的平行度标准芯
14、轴;测微仪或扭簧表标准芯轴的长度可根据仪器轴向导轨移动范围而定b,两端径跳1m、母线直线度1m;分辨力1m、最大允许误差0.6m4齿廓偏差测量的示值误差齿轮渐开线样板样板尺寸包含3个不同的基圆半径值c、二等5齿廓倾斜偏差测量的一致性齿轮渐开线样板样板尺寸包含3个不同的基圆半径值c、二等6齿廓总偏差测量的重复性齿轮渐开线样板样板尺寸包含3个不同的基圆半径值c、二等3J J F1 5 6 12 0 1 6表2(续)序号校准项目测量标准计量特性要求7螺旋线偏差测量的示值误差齿轮螺旋线样板样板包含(0 4 5)3个不同螺旋角度值d、二等8螺旋线倾斜偏差测量的一致性齿轮螺旋线样板样板包含(0 4 5)3
15、个不同螺旋角度值d、二等9螺旋线总偏差测量的重复性齿轮螺旋线样板样板包含(0 4 5)3个不同螺旋角度值d、二等1 0齿距累积总偏差测量的示值误差1 1单个齿距偏差测量的重复性1 2齿轮径向跳动测量的示值误差标准齿轮e3级及以上附录A测头的示值误差标准球;量块圆度0.1m、直径1 03 0 mmf;三等及以上仪器直线坐标轴的定位误差量块组(步距规)或激光干涉仪测量不确定度U0.3m,k=2回转台的角定位误差标准齿轮e3级及以上 注:a 建议标准芯轴(长)的长度尺寸应接近仪器尾座移动范围的8 0%以上;b标准芯轴长度应满足轴向导轨垂直移动范围的8 0%以上;c根据被校齿轮测量中心的测量范围选择相
16、应的齿轮渐开线样板,建议所用该样板半径尽量接近被校仪器测量范围的5 0%;d建议所用齿轮螺旋线样板的螺旋角包含(0、1 5、3 0、4 5)中的3个角度值;e建议标准齿轮齿顶圆半径尽量接近被校齿轮测量中心测量范围的5 0%;f标准球的直径与被校齿轮测量中心标配的测针校准球的直径应不一致。6 校准项目和校准方法6.1 校准项目校准项目的内容可参照表2。6.2 校准方法6.2.1 回转主轴顶尖的斜向圆跳动将测微仪或扭簧表安装在磁性表座上,把磁性表座固定在被校仪器的基座位置(不4J J F1 5 6 12 0 1 6和回转工作台一起运动),使扭簧表或测微仪测头沿回转主轴顶尖圆锥面的法线方向接触,如图
17、3所示,转动主轴两周后读数装置的示值最大变化量即为回转主轴顶尖的斜向圆跳动,具体可参照附录E中表E.1的要求。图3 回转主轴顶尖的斜向圆跳动示意图6.2.2 上顶尖轴线与回转主轴中心的同轴度将两根标准芯轴分别安装在被校齿轮测量中心的两顶尖之间,把装有扭簧表或测微仪的磁性表座安装在回转工作台上随主轴一起转动,使扭簧表或测微仪的测头与标准芯轴上顶尖外圆面垂直接触,如图4所示,转动回转主轴两周,读数装置的最大示值变化量即为上顶尖轴线与回转主轴的同轴度,具体可参照附录E中表E.1的要求。图4 上顶尖轴线和回转主轴的同轴度6.2.3 轴向导轨移动与两顶尖连线之间的平行度将标准芯轴安装在齿轮测量中心的两顶
18、尖之间,把扭簧表或测微仪牢固安装在轴向导轨上,使其测头分别沿径向和切向垂直接触标准芯轴的母线,移动轴向导轨确保校准范围不小于该导轨最大移动距离的8 0%;此时扭簧表或测微仪的示值变化量即为轴向导轨与两顶尖连线在径向和切向的平行度,如图5所示,具体可参照附录E中表E.1的要求。5J J F1 5 6 12 0 1 6图5 轴向导轨垂直运动与两顶尖连线间的平行性6.2.4 齿廓偏差测量的示值误差6.2.4.1 齿廓倾斜偏差fH测量的示值误差将3个不同基圆半径值的标准渐开线样板分别安装在被校齿轮测量中心的两顶尖之间,在样板齿宽中截面处测得3组(每组5次)齿廓倾斜偏差fH曲线共计1 5条。取每组的齿廓
19、倾斜偏差fH i(i=1,2,5)与对应样板参考值f H之差的最大值记为fHm a x,作为被校仪器在3个不同半径值处的齿廓倾斜偏差fH测量的示值误差;具体可参照附录E中表E.1的要求。6.2.4.2 齿廓总偏差F测量的示值误差由6.2.4.1测量过程同样可得3组(每组5次)齿廓总偏差F i(i=1,2,5)曲线共计1 5条,取每组的齿廓总偏差F i(i=1,2,5)与对应样板参考值F 之差的最大值记为Fm a x,作为被校仪器在3个不同基圆半径值处的齿廓总偏差F测量的示值误差,具体可参照附录E中表E.1的要求。6.2.5 齿廓倾斜偏差fH测量的一致性在相同测量条件下,将标准渐开线样板同一齿面
20、分别作为右齿面和左齿面在同一齿轮测量中心上测量时所得结果之间的差值。将齿廓倾斜偏差fH测量的示值误差最大的齿轮渐开线样板同一齿面在齿轮测量中心上翻转后进行测量,取该次测量结果f H与翻转前5次齿廓倾斜偏差fH的平均值之差,作为被校仪器齿廓倾斜偏差fH测量的一致性,具体可参照附录E中表E.1的要求。6.2.6 齿廓总偏差F测量的重复性6.2.6.1 测量4级及以下齿轮的齿轮测量中心,由6.2.4.1测量过程可得3组(m=3)5次(n=5)齿 廓 总 偏 差F的 测 量 数 据,采 用 样 本 合 并 标 准 差sp=mj=1ni=1(F i j-F-j)2m(n-1)表征齿廓总偏差F的测量重复性
21、,具体可参照附录E中表E.1的要求。6.2.6.2 测量5级及以下齿轮的齿轮测量中心,可对齿廓总偏差F进行5次连续测量,采用极差法s=Fm a x-Fm i n2.3 3表征仪器齿廓总偏差测量的重复性,具体可参照附录6J J F1 5 6 12 0 1 6E中表E.1的要求。6.2.7 螺旋线偏差测量的示值误差6.2.7.1 螺旋线倾斜偏差fH测量的示值误差将3个不同螺旋角的螺旋线样板安装在齿轮测量中心两顶尖之间,在样板分度圆处测得3组(每组5次)螺旋线倾斜偏差fH曲线共计1 5条。取每组的螺旋线倾斜偏差fHi(i=1,2,5)与对应样板参考值f H之差的最大值记为fHm a x,作为被校仪器
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