长度计量基础知识讲座

/上海市计量测试技术研究院

第五十三讲 齿轮螺旋线样板

齿轮螺旋线样板（以下简称样板）作为计量标准器具，按其制造公差和测量不确定度分为一等和二等。其主要用于对齿向测量仪、导程测量仪、齿轮测量机、齿轮测量中心等测量仪器、设备的螺旋线参数的检定或校准。它以其工作上的螺旋线与仪器形成的螺旋线进行比较的方式来确定被检仪器示值误差，并可对仪器示值误差进行修正，使用坐标测量机测量齿轮螺纹参数时，也可使用螺旋线样板校准其示值误差。

螺旋线样板的结构分整体式，如图1（a）、（b）所示，和镶嵌式如图1（c）所示。一等样板可用于检定二等样板。检定时标准样板与被检样板的角度应一致；也可用于直接检定或校准（以下统称检定）3～4级齿轮仪器螺旋线示值误差。二等螺旋线样板用于检定5级和5级以下齿轮仪器螺旋线示值误差，在检定时应使用两种不同角度的样板分别进行，以最大值确定仪器螺旋线示值误差。通过检定，被检仪器得到修正值，在测量齿轮时，仪器应加修正值使用，以提高测量仪器的使用准确度。

图1 螺旋线样板外形

1 样板主要规格

常用样板主要规格见表1。

2 样板的主要技术要求

2.1 稳定性

样板应该是一种性能稳定可靠的计量标准器具。螺旋角连续三次周期检定的结果，其线值变化量不应超出3 μm/100 mm，否则应缩短检定周期或降等使用或不能作为计量标准使用。

表1 常用样板主要规格

2.2 渐开线展开长度

一等样板渐开线部分展开长度应符合表2的要求，并能从基圆开始画出齿廓误差曲线；二等样板渐开线展开长度应大于10 mm。若曲线长度不满足表2的要求时，应使用渐开线样板确定基圆位置。

表2 渐开线展开长度要求（mm）

2.3 顶尖孔的要求

样板顶尖孔的要求见表3。

表3 样板顶尖孔的要求（μm）

2.4 渐开线部分形状及基圆允许误差

2.4.1 渐开线形状最大允许误差见表4，齿根部展开长5 mm范围内允许大于表4规定的3倍。

表4 渐开线形状最大允许误差Δffα（μm）

2.4.2 渐开线基圆最大允许误差

样板渐开线基圆最大允许误差见表5。

表5 渐开线基圆最大允许误差Δrb（μm）

2.5 螺旋线形状和螺旋角最大允许误差

2.5.1 螺旋线形状最大允许误差见表6，距样板齿宽方向两端各5 mm范围内允许大于表6规定的2倍。

表6 螺旋线形状最大允许误差Δffβ（μm）

2.5.2 螺旋角最大允许误差

螺旋角最大允许误差见表7。

表7 螺旋角最大允许误差ΔfHβ（μm /100 mm）

当被检螺旋线样板测量长度Lβ1与表7所列不同时，可按式（1）计算螺旋角允许误差ΔfHβ1。

3 样板主要项目的检定

3.1 渐开线形状误差和基圆半径

一等样板渐开线形状误差和基圆半径用直接法检定，采用极坐标测量方式在坐标式仪器上进行。根据渐开线理论公式：

测其转角θi及相应展开长度ρi，多点采样数据用最小二乘法进行计算，并按式（3）计算。

在评定范围内，包容实际曲线且与回归直线平行的两条最接近的直线间的坐标距离为渐开线形状误差 Δffα。

二等样板渐开线形状误差和基圆半径可以用微差比较法检定。所使用仪器型式可为展成式、坐标式。检定时，被检螺旋线样板半径与标准螺旋线样板半径尺寸应相近，当两者之差超过5 mm时，应使用两种不同半径的标准螺旋线样板进行，两半径尺寸至少相差80 mm。

3.2 螺旋线形状误差和螺旋角

样板螺旋线形状误差和螺旋角可在同一次测量中得到。一等样板螺旋线形状误差和螺旋角用直接法在坐标式仪器上测量。测量时，样板转过一个角度θi，就可得到一个相应的导程Pi，进行多点采样测量，所采据用最小二乘式（4）计算导程PZ。

在评定范围内，包容实际螺旋线且与回归直线平行的两条最接近的直线间的坐标距离为螺旋线形状误差 Δffβ。

二等样板用微差比较法检定。所使用仪器型式为展成式、导程式、坐标式齿轮检查仪以及坐标测量机。检定时，被检样板螺旋角标称值应与标准样板一致，如相差5°以上时，应使用带有0°槽的15°、30°或45°三种角度中至少两种角度样板进行检定。 （完）