圆弧端齿量规的检定

杨兴厚

摘 要：圆弧端齿是一种精密端面花键，用于工件之间端面联结，起定心和传扭作用。圆弧端齿量规专用于圆弧端齿工件的检验。文章对圆弧端齿量规的检定方法进行了较为详细的论述。

关键词：圆弧端齿；圆弧端齿量规；着色检查

1 概述

圆弧端齿是用于构成轴系结构的精密端面联结，它实际上是一种精密的端面花键联轴器。它具有啮合精度高、自动定心好、能传递较大扭矩，并能将复杂的整体结构分成几部分简单的结构，便于设计、制造、安装等一系列优点。圆弧端齿量规是保证圆弧端齿加工精度和互换性的标准量具，它通过建立三级实物传递体系，以实物传递的方式保证工件端齿加工质量和互换性。根据使用频率的不同，端齿量规分为三个级别，由低到高依次为原始量规、校对量规和工作量规。其中，原始量规只有一套，仅用于校准校对量规；校对量规仅用于校准工作量规；工作量规用于生产现场检验工件。

2 圆弧端齿量规的校准

2.1 校准周期

圆弧端齿量规应定期进行检测，其中校对量规的校准周期为24个月，工作量规的校准周期为12个月。

2.2 校准程序

圆弧端齿量规应按照校准周期要求，定期送往具有资质的专业计量部门进行校准并标识。圆弧端齿量规应成对校准。在校准周期内，原始量规与校对量规由计量部门保存，工作量规由使用单位保存和使用。

2.3 校准项目

圆弧端齿量规的检测由单件检查和配对检查两部分组成，共计六项。其中单件检查包括三项：（1）基准形位公差检查；（2）齿形检查；（3）齿面支撑率检查。配对检查包括三项：（1）着色检查；（2）齿顶高及叠加尺寸检查；（3）组合跳动检查。

2.4 标准作业

2.4.1 清洗及目视检查

圆弧端齿量规在进行每项检查前都应对其进行清洗和目视检查。圆弧端齿量规的清洗介质为干净的汽油。目视检查主要利用辅助光源和放大镜检查表面有无划伤、磕伤、毛刺、突起、凹下等缺陷。

2.4.2 圆弧端齿量规的基准检查

圆弧端齿量规的基准检查主要包括轴向基准端面的平面度、径向基准面的圆柱度、径向基准对轴向基准的垂直度三项。检测设备为圆度仪。具体步骤如下：（1）将夹具安装在圆度仪回转工作台上，粗找正夹具；（2）将圆弧端齿量规安装在夹具上；（3）使用圆柱度仪自动调心找正功能找正量规基准面；（4）测量三项技术要求，记录实际值。

2.4.3 圆弧端齿量规的齿形检查

圆弧端齿量规的齿形检查主要包括压力角、齿全高、齿根圆角、山形底高四项。检测设备为轮廓仪。具体步骤如下：（1）按磨端齿时砂轮与量规的中心距参数调整轮廓仪测量方向沿齿面法向；（2）测头放置在齿顶面上，启动轮廓仪自动测量程序；（3）在轮廓仪控制软件上放大20-40倍，测量规定的四项技术要求，打印输出。

2.4.4 圆弧端齿量规支撑率的检查

圆弧端齿量规支撑率的检查主要检测齿面接触区支撑率。检测设备为轮廓仪。具体步骤如下：（1）将夹具安放在轮廓仪工作台上；（2）将圆弧端齿量规安装在夹具上，调整夹具使轮廓度仪测头与齿侧面基本垂直；（3）测头放置在齿侧面上，启动轮廓度仪自动测量程序；（4）在轮廓度仪控制软件上分析齿面支撑率，打印输出。

2.4.5 圆弧端齿量规的着色检查

着色检查是一种综合检查方法，主要用于表征圆弧端齿的配合接触情况。此外，着色检验还表征端齿沿周均布的情况。如果圆弧端齿存在较大的齿距误差，沿周着色率就会降低很多。圆弧端齿的均分误差也可以在齿轮测量仪上定量检查，但这只是一个辅助分析方法，不能取代综合着色检查。

圆弧端齿量规的着色检查主要检测每齿着色率和沿周着色率。具体步骤如下：（1）被测量规沿周基本均布标记4个齿，分别是1、2、3、4；上级（配对）量规标记一个位置，为A；（2）使用双刷系统涂蓝油。用植物刷将着色蓝油均匀涂在被测量规全部齿面上，保证着色均匀；（3）使用双刷系统涂黄油。用植物刷将着色黄油均匀涂在上级量规齿面上，保证着色均匀；（4）用干净的压缩空气清理两个量规的着色齿面；（5）被测量规端齿一面向上放置在平台上，按标记A对标记1对正，小心地将上级量规与被测量规啮合；（6）用胶锤敲打上级量规的大端面，击打部位在端齿直径上，沿周均布；（7）小心地将一对端齿副分离开；（8）在强光源下，整体观察分析着色情况；（9）使用带标尺放大装置，测量着色条带长度和宽度，逐齿记录着色情况，统计每齿着色率和沿周着色率；（10）按标记A对2、A对3、A对4，重复（2）-（9）操作三次；（11）取四次当中最小值记录在专用表格上。

2.4.6 圆弧端齿量规齿顶高及叠加尺寸的检查

齿顶高及叠加尺寸用于确定圆弧端齿节平面在量规上的轴向位置。齿顶高和叠加尺寸的检查是利用上级量规校准确定下级量规的齿顶高和叠加尺寸。其方法是将上级量规的齿顶高和叠加尺寸作为已知理论值使用，按照最简捷的线性尺寸加减路径来标定量规的齿顶高实际值和叠加尺寸实际值。

圆弧端齿量规齿顶高及叠加尺寸的检查主要在三坐标测量机上完成。具体步骤如下：（1）将被测量规端齿向上放置在三坐标测量机工作台上；（2）以三坐标测量机工作台面为参考建立坐标系，工作台面为XY平面；（3）检查被测量规齿顶面对测量机台面的平行度不大于0.003；（4）在被测量规齿顶面上基本均布采集四点，测量记录四点对XY平面的高度值z1、z2、z3、z4；（5）分析高度值z1、z2、z3、z4的离散度不大于0.003。计算量规总高度值A=（z1+z2+z3+z4）/4；（6）将上级量规端齿向下，各齿顶面相对，放置在被测量规齿顶面上；（7）检查上级量规轴向基准面对测量机台面的平行度不大于0.005；（8）在上级量规轴向基准面上基本均布采集四点，测量记录四点对XY平面的高度值z11、z12、z13、z14；（9）分析高度值z11、z12、z13、z14的离散度不大于0.005。计算叠加总高度值B=（z11+z12+z13+z14）/4；（10）将上级量规端齿向下，与被测量规啮合；（11）检查上级量规轴向基准面对测量机台面的平行度不大于0.005；（12）在上级量规轴向基准面上基本均布采集四点，测量记录四点对XY平面的高度值z21、z22、z23、z24；（13）分析高度值z21、z22、z23、z24的离散度不大于0.005。计算叠加总高度值C=（z21+z22+z23+z24）/4；（14）计算被测量规的叠加尺寸X=C-X1。计算被测量规的齿顶高S=A-X；（15）校核B-C=S+S1，差值应不大于0.002。

2.4.7 圆弧端齿量规组合跳动的检查

圆弧端齿量规组合跳动的检查主要检测径向跳动和轴向跳动两项。检测设备为圆度仪。具体步骤如下：（1）按沿周基本均布，在被测量规上标记四个端齿，分别为a、b、c、d，在上级量规上标记一个齿槽A；（2）将夹具安装在圆度仪回转工作台上，粗找正夹具；（3）将上级量规安装在夹具上；（4）按照标记a对A对正，小心地将被测量规与上级量规啮合；（5）使用圆柱度仪自动找正功能找正上级量规基准面；（6）测量兩项技术要求，记录实际值；（7）分别按b对A、c对A、d对A重复（4）-（6）操作；（8）取四次测量结果的最大值记录在专用表格上。