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标准编号 | JJF 1561-2016 (JJF1561-2016) | 中文名称 | 齿轮测量中心校准规范 | 英文名称 | Calibration Specification for Gear Measuring Centers | 行业 | 计量行业标准 | 中标分类 | A52 | 国际标准分类 | 17.040 | 字数估计 | 22,235 | 发布日期 | 2016-06-27 | 实施日期 | 2016-09-27 | 引用标准 | JJF 1059.1; JJF 1064-2010; JJF 1331-2011; ISO 1328-1-2013; ISO 1328-2-1997; ISO/TR 10064.5-2005 | 起草单位 | 中国计量科学研究院、浙江省计量科学研究院 | 归口单位 | 全国几何量长度计量技术委员会 | 标准依据 | Notice of the General Administration of Quality Supervision, Inspection and Quarantine of the People Republic of China 2016 No.16 | 发布机构 | 国家质量监督检验检疫总局 | 范围 | 本规范适用于测量模数不小于0.3 mm,3级及以下精度等级齿轮的齿轮测量中心的校准。 |
JJF 1561-2016
Calibration Specification for Gear Measuring Centers
中华人民共和国国家计量技术规范
齿轮测量中心校准规范
2016-06-27发布
2016-09-27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
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
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)
目 录
引言 (Ⅱ)
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)
4.10 齿距累积总偏差测量的示值误差 (2)
4.11 单个齿距偏差测量的重复性 (2)
4.12 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 (11)
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 (13)
附录D 校准证书内容及内页格式 (15)
附录E 齿轮测量中心计量特性的推荐值 (17)
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。JJF1071-
2010 《国家计量校准规范编写规则》、JJF1001-2011 《通用计量术语及定义》、
JJF1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》和JJF1094-2002《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:
ISO 18653:2003 齿轮-用于单个齿轮测量仪器的评价 (Gears-Evaluationof
ISO/T R10064.5:2005 圆柱齿轮-实用检验规则-第5部分:与齿轮测量仪器
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ISO/T R10064.5:
2005和ISO 18653:2003的要求;具体的参量符号和定义与ISO 1328-1:2013一致。
本规范为首次发布。
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:
JJF1059.1 测量不确定度评定与表示
JJF1064-2010 坐标测量机校准规范
JJF1331-2011 电感测微仪校准规范
ISO 1328-1:2013 圆柱齿轮-齿面公差等级的国际单位制-第1部分:轮齿同侧
teeth)
ISO 1328-2:1997 圆柱齿轮-ISO 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 (Cylindricalgears-ISO systemofaccuracy-Part2:Definitionsand
tion)
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、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。
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
4.10 齿距累积总偏差测量的示值误差
4.11 单个齿距偏差测量的重复性
4.12 齿轮径向跳动测量的示值误差
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 3~4 5~8 9~12
温度要求/℃ 20±1.0 20±2.0 20±3.0
温度变化/(℃/h) 0.5 1.0
相对湿度要求/% 30~70
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
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≤1μm、最大允许误差±0.6μm
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200mm,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≤1μm、母线直线
度≤1μm;分辨力≤1μm
轴向导轨移动与
两顶尖连线之间的
平行度
标准芯轴;
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≤1μm、母线直
线度≤1μm;分辨力≤1μm、最大允许
误差±0.6μm
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
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
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
表2(续)
序号 校准项目 测量标准 计量特性要求
螺旋线偏差测量的
示值误差
齿轮螺旋线样板
样板包含 (0°~45°)3个不同螺旋角度
值d、二等
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°~45°)3个不同螺旋角度
值d、二等
螺旋线总偏差测量的
重复性
齿轮螺旋线样板
样板包含 (0°~45°)3个不同螺旋角度
值d、二等
齿距累积总偏差
测量的示值误差
单个齿距偏差
测量的重复性
齿轮径向跳动
测量的示值误差
标准齿轮e
3级及以上
附录A
测头的示值误差 标准球;量块
圆度≤0.1μm、直径ϕ10~ϕ30mmf;
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U≤0.3μm,k=2
回转台的角定位误差 标准齿轮e 3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80%以上;
b 标准芯轴长度应满足轴向导轨垂直移动范围的80%以上;
c 根据被校齿轮测量中心的测量范围选择相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50%;
d 建议所用齿轮螺旋线样板的螺旋角包含 (0°、15°、30°、45°)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50%;
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
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80%;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。
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fHα 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fHα 曲线共计15条。取
每组的齿廓倾斜偏差fHαi(i=1,2,,5)与对应样板参考值f'Hα之差的最大值记为
fHαmax,作为被校仪器在3个不同半径值处的齿廓倾斜偏差fHα 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Fα 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Fαi(i=1,2,,5)
曲线共计15条,取每组的齿廓总偏差Fαi(i=1,2,,5)与对应样板参考值F'α之差
的最大值记为Fαmax,作为被校仪器在3个不同基圆半径值处的齿廓总偏差Fα 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fHα 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fHα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'Hα与翻转前5次齿廓倾斜偏差fHα的平均值之
差,作为被校仪器齿廓倾斜偏差fHα 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Fα 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 Fα 的 测 量 数 据,采 用 样 本 合 并 标 准 差sp =
j=1
i=1
(Fαij-F
αj)2
m(n-1)
表征齿廓总偏差Fα 的测量重复性,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Fα 进行5次连续测
量,采用极差法s=
Fαmax-Fαmin
2.33
表征仪器齿廓总偏差测量的重复性,具体可参照附录
E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fHβ 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fHβ 曲线共计15条。取每组的螺旋线倾斜偏差
fHβi(i=1,2,,5)与对应样板参考值f'Hβ之差的最大值记为fHβmax,作为被校仪
器在3个不同螺旋角范围的螺旋线倾斜偏差fHβ测量的示值误差;具体可参照附录E中
表E.1的要求。
6.2.7.2 螺旋线总偏差值Fβ 测量的示值误差
由6.2.7.1测量过程可得3组 (每组5次)螺旋线总偏差Fβi(i=1,2,,5)曲
线共计15条,取每组的螺旋线总偏差Fβi(i=1,2,,5)与对应样板参考值F'β之差
的最大值记下为Fβmax,作为被校仪器在3个不同螺旋角范围的螺旋线总偏差Fβ测量的
示值误差;具体可参照附录E中表E.1的要求。
6.2.8 螺旋线倾斜偏差fHβ 测量的一致性
在相同测量条件下,将标准螺旋线样板同一齿面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。
将螺旋线倾斜偏差测量的示值误差最大的齿轮螺旋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'Hβ与翻转前5次螺旋线倾斜偏差fHβ的平均值之
差,作为仪器螺旋线倾斜偏差fHβ 测量的一致性,具体可参照附录E中表E.1的要求。
6.2.9 螺旋线总偏差Fβ 测量的重复性
6.2.9.1 测量4级及以上齿轮的齿轮测量中心,由6.2.7.1测量过程可得3组 (m=
3)5 次 (n =5)螺 旋 线 总 偏 差 的 测 量 数 据,采 用 样 本 合 并 标 准 差 sp =
j=1
i=1
(Fβij-F
βj)2
m(n-1)
表征螺旋线总偏差Fβ 测量的重复性,具体可参照附录E中表
E.1的要求。
6.2.9.2 测量5级及以下齿轮的齿轮测量中心,对螺旋线总偏差Fβ可进行5次连续测
量,采用极差法s=
Fβmax-Fβmin
2.33
表征螺旋线总偏差Fβ测量的重复性,具体可参照附录
E中表E.1的要求。
6.2.10 齿距累积总偏差Fp测量的示值误差
将标准齿轮安装在齿轮测量中心的两顶尖之间或回转主轴中心处,在确保不发生干
涉的情况下选择较大直径的测头,在标准齿轮的分度圆 (或变位齿轮的工作圆)且位于
齿宽的中截面处对左、右齿面进行连续测量10次,分别得到左齿面齿距累积总偏差平
均值F
pL和右齿面的齿距累积总偏差平均值F
pR,取左齿面F
pL与其对应的参考值和右
齿面F
pR 与其对应的参考值之差中的较大值作为齿距累积总偏差Fp 测量的示值误差,
具体可参照附录E中表E.1的要求。
6.2.11 单个齿距偏差fpt测量的重复性
将标准齿轮安装在齿轮测量中心两顶尖之间或回转主轴中心处,对同一个齿距fpt
连续进行不少于10次测量,用实验标准差s=
i=1
(fpti-fpt)2
n-1
(i=1,2,,10)
表征单个齿距偏差测量的重复性,具体可参照附录E中表E.1的要求。
6.2.12 齿轮径向跳动Fr测量的示值误差
将标准齿轮安装在被校齿轮测量中心的两顶尖之间或回转主轴中心处,在标准齿轮
的分度圆 (或变位齿轮的工作圆)且位于齿宽的中截面处对左、右齿面连续测量10次,
取10次径跳测量结果的平均值F
r与标准齿轮的径向跳动参考值F'r之差作为仪器齿轮
径向跳动测量的示值误差,具体可参照附录E中表E.1的要求。
7 校准结果表达
齿轮测量中心校准后应出具校准证书,校准证书应包含校准结果和测量不确定度。
8 复校时间间隔
建议齿轮测量中心复校时间间隔不超过1年。由于复校时间间隔的长短是由仪器的
使用情况、使用者、仪器本身质量等诸因素所决定,因此使用单位可根据实际使用情况
自主决定复校时间间隔。
附录A
齿轮测量中心的补充测量
对于实物齿轮标准器的尺寸无法达到齿轮测量中心测量范围的50%时,建议增加
针对仪器的测头示值误差和坐标轴位置示值误差的测量。
A.1 测头的示值误差
A.1.1 齿轮测量中心配备的测头多为三维数字式,对于该类型测头示值误差的校准可
参照JJF1064-2010中7.1的要求,测针沿标准球尽量均匀分布 (至少测量半个球)
得到25个测量点,通过确定25个测量点到最小二乘拟合球的球心距离,评价测头的三
维探测误差,该误差不应超过供应商提供的最大允许误差。
A.1.2 若齿轮测量中心配备电感式测头,该类型测头示值误差的校准可参考
JJF1331-2011中7.2.6的要求。校准时采用不低于3等量块组中最小尺寸的量块对准
零位,用其他尺寸的量块按正向依次测量示值误差;再以最大尺寸量块对准零位,用其
他各尺寸的量块按负向依次测量示值误差,各校准点的示值误差由式 (A.1)求得:
δi=ri-(Li-L0) (A.1)
式中:
ri ---测头读取的示值,μm;
Li---校准点所用量块的实际尺寸,mm;
L0---对零用量块的实际尺寸,mm。
在量程范围内,测头最大允许误差按式 (A.2)计算:
δi=±0.3%(si +l) (A.2)
式中:
si ---校准点的标称值,μm;
l ---校准点挡位的量程,μm。
A.2 坐标轴位置示值误差的测量
A.2.1 在齿轮测量中心允许的测量范围内,使用5个不同尺寸的量块组 (或步距规),
在X、Y、Z3个轴线位置以及3个对角线位置对5个尺寸的量块组 (或步距规)往返
各校准1次。在每个量块的工作端面上各测量一个点,尺寸测量值为两点间沿量块长度
方向的距离。计算各个测量值与量块组 (或步距规)的参考值之差,得到每个尺寸测量
的示值误差E。对具有位置补偿功能的齿轮测量中心,对位置误差进行补偿后再作判
断,该示值误差不应超出制造商提供的最大允许误差。
A.2.2 对于使用激光干涉仪测量误差补偿的齿轮测量中心,校准时将激光干涉仪尽量
靠近被测坐标轴,反射镜牢固安装在......
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