浅谈跨球距检具的校准

王涛涛（陕西法士特汽车传动集团有限公司,陕西宝鸡722409）

浅谈跨球距检具的校准

王涛涛
（陕西法士特汽车传动集团有限公司,陕西宝鸡722409）

跨球距检具由于其测量效率高，被广泛应用于大批量条件下圆柱齿轮加工过程测量齿轮跨棒距。跨球距检具的计量特性直接影响到跨棒距测量过程的准确性和可靠性。本文根据跨球距检具的结构特点和功能要求提出了影响跨球距检具性能的主要计量特性，并介绍了跨球距检具主要校准项目和校准方法。

跨球距检具；跨棒距；计量特性；校准

1　概述

齿轮是汽车变速箱的关键零件之一，齿轮参数的测量是决定变速箱整体质量的重要环节。在大批量生产条件下，测量齿轮参数的各种量具检具被广泛用于生产现场的过程质量控制。齿轮跨球距检具就是一种被大量使用、通过检查齿轮跨棒距尺寸来间接测量圆柱齿轮齿厚偏差的专用检验夹具。目前广泛使用的跨球距检具是采用相对测量的方法，通过测量形状、大小与被测齿轮大致相似，并且具有被测圆柱齿轮跨棒距理论尺寸的标准件对百分表进行校零，然后再测量被测圆柱齿轮，通过百分表显示被测齿轮与标准件跨棒距的差值，从而间接测量被测齿轮跨棒距的实际尺寸。图1为外齿跨球距检具结构图，图2为偶数齿标准件。其中固定测头和活动测头为直径相等的圆球，测量时与被测齿轮或校准件的齿面紧密接触。百分表用于显示被测齿轮跨棒距与标准件跨棒距的差值。

目前，跨球距检具没有统一的检定规程或者校准规范，其计量确认过程应当按照设计的技术标准的要求，并通过校准的方法确定其计量特性。本文将主要探讨跨球距检具的主要计量特性及其校准方法。

2　跨球距检具的计量特性

根据跨球距检具的结构特点和功能要求，其主要计量特性有：1、标准件跨棒距的实际值。2、标准件的齿面参数。3、标准件齿面对端面的垂直度。4、测量销的测球半径。5、两测量销对基准面的高度。6、重复性。

3　主要校准项目和校准方法

跨球距检具主要的校准项目和校准用主要标准器见表1。

3.1标准件跨棒距的实际值

当标准件为外齿时，将量棒置于两相对的齿槽中，在测长机上直接测量标准件的跨棒距实际值。当标准件为内齿时，将量棒置于两相对的齿槽中，使用四等量块组合尺寸测量标准件的跨棒距实际值。跨棒距的实际值应当满足技术标准规定的极限尺寸范围。跨棒距检具的首次校准、后续校准和使用中校准均应当测量标准件跨棒距的实际值。校准使用的量棒应当与技术标准中规定的量棒直径相同，当使用的量棒与规定的量棒直径不一致时应当根据以下公式对测量所得的跨棒距值进行换算，最终得到标准件的跨棒距实际值。

其中，M为标准件的跨棒距实际值，dp为技术标准规定的量棒直径，Mc为测得的跨棒距值，dpc为测量中使用的量棒直径。标准件为外齿时使用上层符号，标准件为内齿时使用下层符号。

表1校准项目和校准用主要标准器

3.2标准件的齿面参数

标准件的齿面参数通常包括齿廓总偏差、压力角偏差、齿廓形状偏差、螺旋线总偏差、螺旋角偏差和螺旋线形状偏差。标准件可通过心轴安装与齿轮测量中心上下顶尖之间，使用齿轮测量中心可测量得出所需齿面参数。齿面参数的精度等级应当满足设计的技术标准规定的精度等级。新制跨球距检具的首次校准应当校准标准件的齿面参数，后续校准和使用中校准可不进行校准。

3.3标准件齿面对端面的垂直度

将标准件平放在三坐标测量机平台上，利用相关附件使量棒紧靠标准件齿面，用量棒的轴线模拟齿面。测量标准件端面，再将两量棒测量为圆柱，利用三坐标测量机软件可评价出柱体对端面的垂直度，取两端垂直度的最大值作为齿面对端面的垂直度。齿面对端面的垂直度应满足技术标准的公差要求。新制跨球距检具的首次校准应当校准标准件齿面对端面的垂直度，后续校准和使用中校准可不进行校准。

3.4测量销的测球半径

测量销的测球半径使用影像仪或光学三坐标测量机进行采点测量，校准时应当在测球水平面赤道圆上均匀采5点（或5点以上），利用5点拟合圆心，分别评价5点处的半径值，所有半径值应当满足技术标准规定的测量销测球半径的公差范围。后续校准时，采点应包括测球与齿面的接触区域。新制跨球距检具的首次校准以及后续校准和使用中校准均应校准测量销的测球半径。

3.5两测量销对基准面的高度

测量时使用四等量块组合尺寸，分别测量两端测球最低点到基准面的距离尺寸，两端距离尺寸分别加上其测头半径即为两测量销对基准面的高度。两端高度尺寸应满足技术标准规定的公差范围。新制跨球距检具的首次校准应当校准两测量销对基准面的高度，后续校准和使用中校准可不进行校准。

3.6重复性

校准时使用分度值为0.001mm的千分表替换百分表，将标准件放置在跨球距检具两测头之间，对标准件测量10次，以10次测量结果的实验标准差来评价跨球距检具的重复性。根据贝赛尔公式：

由于跨球距检具在实际使用过程中用百分表作为显示装置，笔者认为跨球距检具重复性应当不超过百分表的分度值，即0.01mm。新制跨球距检具的首次校准以及后续校准和使用中校准均应校准重复性。

4　结语

跨球距检具的计量特性直接影响大批量生产条件下圆柱齿轮跨棒距的测量过程，计量特性的校准方法显得尤为重要。本文针对跨球距检具的结构特点和功能要求提出了跨球距检具的主要计量特性，并主要探讨了计量特性的校准方法。本文所提的校准方法是笔者对实际工作的总结，欢迎大家批评指正，大家也可根据自己的实际工作总结出更好的校准方法。

[1]刘巽尔,于春泾.机械制造检测技术手册[M].北京：冶金工业出版社,机械工业出版社,2000.

[2]费业泰.误差理论与数据处理（第6版）[M].北京：机械工业出版社,2010.

[3]孙燕,罗宏亮.齿轮跨棒距检具的结构对测量误差的影响[J].吉林：汽车工艺与材料,1999.

[4]郭林.渐开线齿廓跨棒距和棒间距的实用计算方法[J].天津：天津汽车,1995.

王涛涛(1982—)，男，陕西武功人，本科，助理工程师，主要从事长度计量技术方面的工作。