本發(fā)明屬于精密齒輪測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于基準(zhǔn)傳遞的自基準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)齒輪及其測(cè)量方法。

背景技術(shù)：

標(biāo)準(zhǔn)齒輪的精度等級(jí)一般要達(dá)到齒輪國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)gb/t10095.1-2008或國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)iso1328.1:2013中的4級(jí)以上精度，用于檢查5級(jí)精度以下普通齒輪或校對(duì)齒輪測(cè)量?jī)x器。其中0～2級(jí)精度的標(biāo)準(zhǔn)齒輪稱為基準(zhǔn)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)齒輪，作為齒輪量值傳遞的實(shí)體基準(zhǔn)，用于校對(duì)和標(biāo)定高精度的齒輪測(cè)量?jī)x器。基準(zhǔn)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)齒輪除了要求具有較高的精確度外，其定位精度對(duì)標(biāo)準(zhǔn)齒輪使用精度的影響也不容忽視。在一定溫濕度條件下，標(biāo)準(zhǔn)齒輪的尺寸參數(shù)相對(duì)穩(wěn)定，但其定位精度受所用芯軸加工精度及測(cè)量?jī)x器頂尖精度的影響，存在一定不確定度?，F(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)齒輪的結(jié)構(gòu)有連軸式和軸齒分離式兩種。對(duì)于基準(zhǔn)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)齒輪而言，為了便于精加工，多采用軸齒分離式，即加工時(shí)以齒輪的內(nèi)孔和端面定位，而測(cè)量時(shí)以測(cè)量芯軸的中心孔定位。受測(cè)量芯軸的加工精度、芯軸中心孔的加工精度、測(cè)量?jī)x器頂尖的加工精度、測(cè)量?jī)x器頂尖的回轉(zhuǎn)精度等諸多因素的影響，不同場(chǎng)合下的測(cè)量，現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)齒輪的測(cè)量基準(zhǔn)難以做到完全統(tǒng)一，定位基準(zhǔn)的差異會(huì)累積到標(biāo)準(zhǔn)齒輪量值的傳遞中，降低了標(biāo)準(zhǔn)齒輪的精度穩(wěn)定性與使用性能。

齒輪的安裝偏心對(duì)齒輪的徑跳、齒距累計(jì)總偏差影響較大，對(duì)齒廓總偏差和單一齒距偏差影響較小，而對(duì)螺旋線偏差幾乎沒有影響；齒輪的安裝偏擺誤差對(duì)齒輪螺旋線的影響較大，對(duì)齒輪的齒距偏差和徑向偏差的影響較小，而對(duì)齒廓偏差的影響最小。對(duì)于齒輪的安裝偏心，現(xiàn)有測(cè)試方法常用芯軸的安裝偏心來代替齒輪的安裝偏心，通過消除芯軸的安裝偏心來補(bǔ)償安裝偏心對(duì)齒輪齒距偏差、齒廓偏差和徑跳的影響。而對(duì)于齒輪的安裝偏擺，現(xiàn)有的測(cè)試儀器及測(cè)試方法均沒有考慮其對(duì)齒輪螺旋線偏差的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)齒輪定位基準(zhǔn)不統(tǒng)一的難題及消除齒輪安裝偏擺對(duì)齒輪螺旋線偏差的影響，發(fā)明了一種自基準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)齒輪及其測(cè)量方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種自基準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)齒輪，該自基準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)齒輪的結(jié)構(gòu)采用對(duì)稱結(jié)構(gòu)，軸向兩端設(shè)有同等大小的徑向參考基準(zhǔn)面和軸向參考基準(zhǔn)面；

上述的自基準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)齒輪，兩軸向參考基準(zhǔn)面的平面度小于0.5μm，兩軸向參考基準(zhǔn)面的平行度小于1μm；所述的自基準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)齒輪的基準(zhǔn)內(nèi)孔的圓柱度小于1μm；軸向參考基準(zhǔn)面相對(duì)于基準(zhǔn)內(nèi)孔軸線的端面偏擺小于1μm，用于確定標(biāo)準(zhǔn)齒輪的安裝偏擺誤差；其中截面相對(duì)于基準(zhǔn)內(nèi)孔軸線的圓跳小于1μm，用于確定標(biāo)準(zhǔn)齒輪的安裝偏心誤差。

所述的兩徑向參考基準(zhǔn)面的有效寬度3～5mm。

所述的兩軸向參考基準(zhǔn)面半徑方向的有效寬度不小于5mm。

自基準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)齒輪的基準(zhǔn)內(nèi)孔、徑向參考基準(zhǔn)面和軸向參考基準(zhǔn)面，表面粗糙度不大于ra0.2。

自基準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)齒輪測(cè)量時(shí)，以兩徑向參考基準(zhǔn)面的平均值來確定標(biāo)準(zhǔn)齒輪的安裝偏心誤差e1，以某一回轉(zhuǎn)半徑上的兩軸向參考基準(zhǔn)面的平均偏擺值來確定標(biāo)準(zhǔn)齒輪的安裝偏擺誤差e2；然后將這兩類誤補(bǔ)償?shù)綐?biāo)準(zhǔn)齒輪測(cè)量程序中，以消除標(biāo)準(zhǔn)齒輪安裝偏心和安裝偏擺對(duì)齒輪各項(xiàng)精度指標(biāo)的影響。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明提供的一種自基準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)齒輪，其兩端設(shè)有徑向參考基準(zhǔn)面和軸向參考基準(zhǔn)面，以自身上的結(jié)構(gòu)作為測(cè)量參考基準(zhǔn)確保了自基準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)齒輪在量值傳遞過程中的基準(zhǔn)統(tǒng)一，且不受所用芯軸和儀器頂尖綜合精度的影響；自基準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)齒輪的徑向參考基準(zhǔn)面和軸向參考基準(zhǔn)面亦是標(biāo)準(zhǔn)齒輪的加工基準(zhǔn)和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、加工基準(zhǔn)和測(cè)量基準(zhǔn)的統(tǒng)一，對(duì)提高標(biāo)準(zhǔn)齒輪的加工精度非常有利；自基準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)齒輪結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，對(duì)稱結(jié)構(gòu)還可以減小采用單面磨齒法造成的左右齒面精度的差異；自基準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)齒輪使用方便，參考基準(zhǔn)加工精度高，齒輪的安裝偏心誤差和安裝偏擺誤差可通過自身上的徑向參考基準(zhǔn)和軸向參考基準(zhǔn)進(jìn)行誤差補(bǔ)償。本發(fā)明提供的自基準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)齒輪具有良好的溯源一致性與廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1自基準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)齒輪。

圖2自基準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)齒輪立體視圖。

圖中：1起測(cè)齒標(biāo)記；2基準(zhǔn)內(nèi)孔；3上徑向參考基準(zhǔn)面；4上軸向參考基準(zhǔn)面；5下徑向參考基準(zhǔn)面；6下軸向參考基準(zhǔn)面。

具體實(shí)施方式

一種自基準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)齒輪的結(jié)構(gòu)采用對(duì)稱結(jié)構(gòu)，軸向兩端設(shè)有同等大小的徑向參考基準(zhǔn)面3、5和軸向參考基準(zhǔn)面4、6；

上述的自基準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)齒輪，兩軸向參考基準(zhǔn)面的平面度小于0.5μm，兩軸向參考基準(zhǔn)面的平行度小于1μm；所述的自基準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)齒輪的基準(zhǔn)內(nèi)孔2的圓柱度小于1μm；軸向參考基準(zhǔn)面相對(duì)于基準(zhǔn)內(nèi)孔軸線的端面偏擺小于1μm，用于確定標(biāo)準(zhǔn)齒輪的安裝偏擺誤差；其中截面相對(duì)于基準(zhǔn)內(nèi)孔軸線的圓跳小于1μm，用于確定標(biāo)準(zhǔn)齒輪的安裝偏心誤差。

所述的兩徑向參考基準(zhǔn)面的有效寬度3～5mm。

所述的兩軸向參考基準(zhǔn)面半徑方向的有效寬度不小于5mm。

自基準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)齒輪的基準(zhǔn)內(nèi)孔、徑向參考基準(zhǔn)面和軸向參考基準(zhǔn)面均采用研磨加工工藝，表面粗糙度不大于ra0.2。

自基準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)齒輪測(cè)量時(shí)，以兩徑向參考基準(zhǔn)面的平均值來確定標(biāo)準(zhǔn)齒輪的安裝偏心誤差e1，以某一回轉(zhuǎn)半徑上的兩軸向參考基準(zhǔn)面的平均偏擺值來確定標(biāo)準(zhǔn)齒輪的安裝偏擺誤差e2；然后將這兩類誤補(bǔ)償?shù)綐?biāo)準(zhǔn)齒輪測(cè)量程序中，以消除標(biāo)準(zhǔn)齒輪安裝偏心和安裝偏擺對(duì)齒輪各項(xiàng)精度指標(biāo)的影響。

首先約定標(biāo)準(zhǔn)齒輪的正反面。測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)齒輪內(nèi)孔距離兩端面10mm左右的兩個(gè)截面的平均內(nèi)徑，取小者一端為正面。該做法可提高標(biāo)準(zhǔn)齒輪與高精度錐心軸的配合精度。并在正面非精加工環(huán)面上打上齒輪的規(guī)格參數(shù)、編號(hào)和起測(cè)齒標(biāo)記1。

齒輪的安裝偏心對(duì)齒輪的徑跳、齒距累計(jì)總偏差影響較大，對(duì)齒廓總偏差和單一齒距偏差影響較小，而對(duì)螺旋線偏差幾乎沒有影響；齒輪的安裝偏擺誤差對(duì)齒輪螺旋線的影響較大，對(duì)齒輪的齒距偏差和徑向偏差的影響較小，而對(duì)齒廓偏差的影響最小。

標(biāo)準(zhǔn)齒輪正面朝上穿1:15000～25000的錐芯軸或軸臺(tái)式帶高精度密珠軸套的圓柱芯軸安裝到齒輪測(cè)量?jī)x器上后，首先分別測(cè)量出自基準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)齒輪上下兩徑向參考基準(zhǔn)面中截面上的圓跳動(dòng)來確定偏心量e1u、e1d及上下兩軸向參考基準(zhǔn)面中間面上相對(duì)于齒輪測(cè)量?jī)x器回轉(zhuǎn)軸線的端跳來確定偏擺量e2u、e2d，分別取兩者的平均值作為標(biāo)準(zhǔn)齒輪安裝偏心誤差e1＝(e1u+e1d)/2和安裝偏擺誤差e2＝(e2u+e2d)/2，并補(bǔ)償?shù)接?jì)算機(jī)程序中，以消除由于標(biāo)準(zhǔn)齒輪安裝偏心和安裝偏擺對(duì)齒輪各項(xiàng)精度參數(shù)的影響。

由于自基準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)齒輪的安裝偏心誤差e1和安裝偏擺誤差e2的測(cè)量參考基準(zhǔn)均來自齒輪自身的結(jié)構(gòu)，與測(cè)量芯軸的加工精度、芯軸中心孔的加工精度、測(cè)量?jī)x器頂尖的加工精度、測(cè)量?jī)x器頂尖的回轉(zhuǎn)精度等無關(guān)，因此該發(fā)明提供的自基準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)齒輪可實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)齒輪量值傳遞過程中的基準(zhǔn)統(tǒng)一與溯源穩(wěn)定性。除此之外，本發(fā)明提供的自基準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)齒輪，對(duì)稱結(jié)構(gòu)還可以減小采用單面磨齒法造成的左右齒面精度的差異；本發(fā)明提供的自基準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)齒輪，齒輪的安裝誤差可通過自帶的徑向基準(zhǔn)和軸向基準(zhǔn)進(jìn)行誤差補(bǔ)償，具有結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單、使用方便、參考基準(zhǔn)面加工精度高、基準(zhǔn)統(tǒng)一、溯源穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。