JJF 1561-2016 齿轮测量中心校准规范

中华人民共和国国家计量技术规范国家质量监督检验检疫总局发布杨国梁(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)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)I 2引用文件 3概述 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 5校准条件 5.1环境条件 5.2测量标准及其他设备 6校准项目和校准方法 6.1校准项目 7校准结果表达 8复校时间间隔 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 附录E齿轮测量中心计量特性的推荐值 Ⅱ2010《国家计量校准规范编写规则》、JJF1001—2011《通用计量术语及定义》、ISO18653:2003齿轮—用于单个齿轮测量仪器的评价(Gears—EvaluationofinstrumentsforthemeasureISO/TR10064.5:2005圆柱齿轮—实用检验规则—第5部分：与齿轮测量仪器mendationsrelativetoevaluationofgearmeasuringinstru1tion—Part1:Definitionsandallowable的定义和允许值(Cylindricalgallowablevaluesofdeviationsrelevanttoradialcompositedeviationsandrunoutinforma-ISO/TR10064.5:2005圆柱齿轮—实用检验规则—第5部分：与齿轮测量仪器mendationsrelativetoevaluationofgearmeasuring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2ZZXY打印系统图2齿轮测量中心(立式)外观结构示意图3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。被测齿轮精度等级温度要求/℃温度变化/(℃/h)因素。对于齿轮测量中心不同的计量特性，所用标准器见表2。序号校准项目1回转主轴顶尖的斜向圆跳动测微仪或扭簧表；2主轴的同轴度标准芯轴；标准芯轴(短)的长度200mm,标准3轴向导轨移动与两顶尖连线之间的标准芯轴；标准芯轴的长度可根据仪器轴向导轨移4齿廓偏差测量的示值误差样板尺寸包含.3个不同的基圆半径值、二等5齿廓倾斜偏差样板尺寸包含3个不同的基圆半径值、二等6的重复性样板尺寸包含3个不同的基圆半径值、二等4序号校准项目7螺旋线偏差测量的示值误差样板包含(0°~45°)3个不同螺旋角度8螺旋线倾斜偏差样板包含(0°~45°)3个不同螺旋角度9螺旋线总偏差测量的样板包含(0°~45°)3个不同螺旋角度齿距累积总偏差测量的示值误差单个齿距偏差齿轮径向跳动测量的示值误差测头的示值误差圆度≤0.1μm、直径φ10~φ30mm⁴;仪器直线坐标轴的定位误差量块组(步距规)或激光干涉仪回转台的角定位误差建议标准芯轴(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；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；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。5图3回转主轴顶尖的斜向圆跳动示意图图4上顶尖轴线和回转主轴的同轴度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.16OOO下顶尖6.2.4齿廓偏差测量的示值误差6.2.4.1齿廓倾斜偏差fHa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15条。取每组的齿廓倾斜偏差frai(i=1,2,…,5)与对应样板参考值fH。之差的最大值记为fHamax,作为被校仪器在3个不同半径值处的齿廓倾斜偏差fHa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Fa₂(i=1,2,…,5)曲线共计15条，取每组的齿廓总偏差Fa(i=1,2,…,5)与对应样板参考值F′之差的最大值记为Famax,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fHa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fh。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fna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=表征齿廓总偏差F。的测量重复性，具体可参照附录E中表E.16.2.6.2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，采用极差法表征仪器齿廓总偏差测量的重复性，具体可参照附录76.2.7.1螺旋线倾斜偏差fHg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fHg曲线共计15条。取每组的螺旋线倾斜偏差fHm(i=1,2,…,5)与对应样板参考值f'hp之差的最大值记为fHgmx,作为被校仪器在3个不同螺旋角范围的螺旋线倾斜偏差fng测量的示值误差；具体可参照附录E中6.2.7.2螺旋线总偏差值Fg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Fa(i=1,2,…,5)曲线共计15条，取每组的螺旋线总偏差Fm(i=1,2,…,5)与对应样板参考值F′之差的最大值记下为Fpmax,作为被校仪器在3个不同螺旋角范围的螺旋线总偏差Fg测量的上翻转后进行测量，取该次测量结果f'hp与翻转前5次螺旋线倾斜偏差fap的平均值之差，作为仪器螺旋线倾斜偏差fnp测量的一致性，具体可参照附录E中表E.6.2.9螺旋线总偏差Fp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=表征螺旋线总偏差Fg测量的重复性，具体可参照附录E中表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Fp可进行5次连续测量，采用极差法表征螺旋线总偏差Fg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F,测量的示值误差89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A.1测头的示值误差参照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)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δi=ri一(L;—L₀)(A.1)Lo——对零用量块的实际尺寸，mm。δi=±0.3%(|s;|+l)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A.3回转主轴的角定位误差量标准齿轮的齿距累积总偏差Fp,共测量8个位置得Fp;(i=1,2,…,8),则由式中：r分圆——标准齿轮的分度圆半径。仪器测量齿廓倾斜偏差的示值误差不确定度评定B.1测量方法使用标准渐开线样板校准齿轮测量中心的齿廓倾斜偏差测量的示值误差时，仪器的示值与校准用标准器的参考值之间的差值作为齿廓倾斜偏差测量的示值误差。B.2测量模型△fHa=fHa一fHa△fHa——示值误差；fHa——标准器的参考值。B.3方差和灵敏系数根据方差定理：u²(△fHa)=u²(fHa)+u²(灵敏系数：fB.4标准不确定度一览表(见表B.1)表B.1标准不确定度一览表不确定度分量来源灵敏系数的影响11安装误差对齿廓倾斜偏差的影响1的分量B.5标准不确定度分量的分析B.5.1仪器量重复性所引入的分量B.5.1.1在重复性条件下，用仪器连续测量过程可得3组(m=3)5倾斜偏差的测量数据，采用样本合并标准差表征齿廓倾斜偏差的测量重复性，则sp=0.11μm。B.5.1.2仪器配备的测头系统分辨力约0.3μm,则由此引入的标准不确定度分量：由贝塞尔公式计算得出的重复性已包含分辨力的影响，当重复性引入的不确定度分量大于分辨力所引入的分量时，可以不考虑分辨力的影响。则：测量环境温度的影响所引入的分量μm测量环境的温度波动(相对于标准温度20℃)控制在±0.5℃之内，则其材料膨胀系数α=11.5×10-6℃-1,仪器测长光栅膨胀系数9.0×10-⁶℃-1,则温度综合的影响为△p=105×10³×2.5×10-⁶×1μm=0.26μm,按服从矩形分布B.5.3标准器安装误差的影响所引入的分量测量仪器两顶尖连线与轴向导轨在径向的平行性1μm/400mm,假定其半宽0.5μm在径向上全部对齿廓倾斜偏差产生影响，按服从矩形分布考虑，则：B.5.4校准用标准器的不确定度所引入的分量B.6合成标准不确定度u由于各分量没有明显的相关性，所以合成标准不确定度为：=√0.11²+0.15²+0.29²B.7扩展不确定度U取包含因子k=2,则扩展不确定度U=2×0.85μm=1.7μm。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C.1测量方法使用标准齿轮校准仪器齿距累积总偏差测量的示值误差时，仪器的输出示值与所用标准齿轮的参考值之间的差值为示值误差。C.2测量模型式中：C.3方差和灵敏系数灵敏系数：,C.4标准不确定度一览表(见表C.1)引入的影响量1引入的影响量1安装误差所引入的影响量1回转台角定位1引入的分量C.5各标准不确定度分量的分析C.5.1仪器测量重复性的影响所引入的分量C.5.1.1在重复性测量条件下仪器连续测量10次齿距累积总偏差得统计序列：C.5.1.2仪器配备的测头系统分辨力约0.3μm,则由此引入的标准不确定度分量环境温度变化所引入的分量μm环境温度对仪器测量齿距的影响主要取决于标准齿轮对温线胀系数11.5×10-6/℃,按照参数mn=3.5,z=36,α=20°,β=0°,假如测量环境温度变化量约为(20±1)℃,按服从矩形分布考虑，则：C.5.3校准用标准齿轮的安装误差所引入的分量安装误差由芯轴的中心线与上、下顶尖连线的C.5.4回转台角定位误差的影响所引入的不确定度分量通常仪器回转工作台的定位最大允许误差约为0.5",其对标准齿轮的分圆直径d=126mm处的齿距的影响量，按服从矩形分布考虑，则：C.5.5所用标准齿轮的不确定度所引入的分量所用标准齿轮符合2级精度要求，其扩展不确定度U=2.03,则：μm,包含因子k=C.6计算合成标准不确定度考虑到上述各分量无明显的相关性，可得到合成标准不确定度ue(△Fp)=√u²+u²+u²+u=√0.092²+0.073²+0.35²+0.075²C.7扩展不确定度UD.1校准证书至少包括下列信息：c)进行校准的地点(如果与实验室的地址不同);d)证书的唯一性标识(如编号),每页及总页数的标识；g)进行校准的日期，如果与校准结果的有效性和应用有关时，应说明被校对象的j)本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明；D.2推荐的校准证书内页格式见表D.1。校准所依据的技术规范(代号、名称)名称测量范围最大允许误差证书编号 表D.1(续)4.齿廓倾斜偏