淺談跨球距檢具的校準

王濤濤（陜西法士特汽車傳動集團有限公司,陜西寶雞722409）

淺談跨球距檢具的校準

王濤濤
（陜西法士特汽車傳動集團有限公司,陜西寶雞722409）

跨球距檢具由于其測量效率高，被廣泛應用于大批量條件下圓柱齒輪加工過程測量齒輪跨棒距。跨球距檢具的計量特性直接影響到跨棒距測量過程的準確性和可靠性。本文根據跨球距檢具的結構特點和功能要求提出了影響跨球距檢具性能的主要計量特性，并介紹了跨球距檢具主要校準項目和校準方法。

跨球距檢具；跨棒距；計量特性；校準

1　概述

齒輪是汽車變速箱的關鍵零件之一，齒輪參數的測量是決定變速箱整體質量的重要環節。在大批量生產條件下，測量齒輪參數的各種量具檢具被廣泛用于生產現場的過程質量控制。齒輪跨球距檢具就是一種被大量使用、通過檢查齒輪跨棒距尺寸來間接測量圓柱齒輪齒厚偏差的專用檢驗夾具。目前廣泛使用的跨球距檢具是采用相對測量的方法，通過測量形狀、大小與被測齒輪大致相似，并且具有被測圓柱齒輪跨棒距理論尺寸的標準件對百分表進行校零，然后再測量被測圓柱齒輪，通過百分表顯示被測齒輪與標準件跨棒距的差值，從而間接測量被測齒輪跨棒距的實際尺寸。圖1為外齒跨球距檢具結構圖，圖2為偶數齒標準件。其中固定測頭和活動測頭為直徑相等的圓球，測量時與被測齒輪或校準件的齒面緊密接觸。百分表用于顯示被測齒輪跨棒距與標準件跨棒距的差值。

目前，跨球距檢具沒有統一的檢定規程或者校準規范，其計量確認過程應當按照設計的技術標準的要求，并通過校準的方法確定其計量特性。本文將主要探討跨球距檢具的主要計量特性及其校準方法。

2　跨球距檢具的計量特性

根據跨球距檢具的結構特點和功能要求，其主要計量特性有：1、標準件跨棒距的實際值。2、標準件的齒面參數。3、標準件齒面對端面的垂直度。4、測量銷的測球半徑。5、兩測量銷對基準面的高度。6、重復性。

3　主要校準項目和校準方法

跨球距檢具主要的校準項目和校準用主要標準器見表1。

3.1標準件跨棒距的實際值

當標準件為外齒時，將量棒置于兩相對的齒槽中，在測長機上直接測量標準件的跨棒距實際值。當標準件為內齒時，將量棒置于兩相對的齒槽中，使用四等量塊組合尺寸測量標準件的跨棒距實際值。跨棒距的實際值應當滿足技術標準規定的極限尺寸范圍。跨棒距檢具的首次校準、后續校準和使用中校準均應當測量標準件跨棒距的實際值。校準使用的量棒應當與技術標準中規定的量棒直徑相同，當使用的量棒與規定的量棒直徑不一致時應當根據以下公式對測量所得的跨棒距值進行換算，最終得到標準件的跨棒距實際值。

其中，M為標準件的跨棒距實際值，dp為技術標準規定的量棒直徑，Mc為測得的跨棒距值，dpc為測量中使用的量棒直徑。標準件為外齒時使用上層符號，標準件為內齒時使用下層符號。

表1校準項目和校準用主要標準器

3.2標準件的齒面參數

標準件的齒面參數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。標準件可通過心軸安裝與齒輪測量中心上下頂尖之間，使用齒輪測量中心可測量得出所需齒面參數。齒面參數的精度等級應當滿足設計的技術標準規定的精度等級。新制跨球距檢具的首次校準應當校準標準件的齒面參數，后續校準和使用中校準可不進行校準。

3.3標準件齒面對端面的垂直度

將標準件平放在三坐標測量機平臺上，利用相關附件使量棒緊靠標準件齒面，用量棒的軸線模擬齒面。測量標準件端面，再將兩量棒測量為圓柱，利用三坐標測量機軟件可評價出柱體對端面的垂直度，取兩端垂直度的最大值作為齒面對端面的垂直度。齒面對端面的垂直度應滿足技術標準的公差要求。新制跨球距檢具的首次校準應當校準標準件齒面對端面的垂直度，后續校準和使用中校準可不進行校準。

3.4測量銷的測球半徑

測量銷的測球半徑使用影像儀或光學三坐標測量機進行采點測量，校準時應當在測球水平面赤道圓上均勻采5點（或5點以上），利用5點擬合圓心，分別評價5點處的半徑值，所有半徑值應當滿足技術標準規定的測量銷測球半徑的公差范圍。后續校準時，采點應包括測球與齒面的接觸區域。新制跨球距檢具的首次校準以及后續校準和使用中校準均應校準測量銷的測球半徑。

3.5兩測量銷對基準面的高度

測量時使用四等量塊組合尺寸，分別測量兩端測球最低點到基準面的距離尺寸，兩端距離尺寸分別加上其測頭半徑即為兩測量銷對基準面的高度。兩端高度尺寸應滿足技術標準規定的公差范圍。新制跨球距檢具的首次校準應當校準兩測量銷對基準面的高度，后續校準和使用中校準可不進行校準。

3.6重復性

校準時使用分度值為0.001mm的千分表替換百分表，將標準件放置在跨球距檢具兩測頭之間，對標準件測量10次，以10次測量結果的實驗標準差來評價跨球距檢具的重復性。根據貝賽爾公式：

由于跨球距檢具在實際使用過程中用百分表作為顯示裝置，筆者認為跨球距檢具重復性應當不超過百分表的分度值，即0.01mm。新制跨球距檢具的首次校準以及后續校準和使用中校準均應校準重復性。

4　結語

跨球距檢具的計量特性直接影響大批量生產條件下圓柱齒輪跨棒距的測量過程，計量特性的校準方法顯得尤為重要。本文針對跨球距檢具的結構特點和功能要求提出了跨球距檢具的主要計量特性，并主要探討了計量特性的校準方法。本文所提的校準方法是筆者對實際工作的總結，歡迎大家批評指正，大家也可根據自己的實際工作總結出更好的校準方法。

[1]劉巽爾,于春涇.機械制造檢測技術手冊[M].北京：冶金工業出版社,機械工業出版社,2000.

[2]費業泰.誤差理論與數據處理（第6版）[M].北京：機械工業出版社,2010.

[3]孫燕,羅宏亮.齒輪跨棒距檢具的結構對測量誤差的影響[J].吉林：汽車工藝與材料,1999.

[4]郭林.漸開線齒廓跨棒距和棒間距的實用計算方法[J].天津：天津汽車,1995.

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