為了標(biāo)定漸開線齒輪測量儀器，通常采用漸開線樣板來標(biāo)定齒廓精度，采用螺旋線樣板來標(biāo)定導(dǎo)程精度。為了保證齒輪輪齒的形狀精度，必須滿足如下3點要求：(1)用于標(biāo)定齒輪測量儀器的樣板尺寸與生產(chǎn)齒輪的大小應(yīng)盡可能一致；(2)應(yīng)明確告知測量結(jié)果的不確定度；(3)應(yīng)給出測量結(jié)果的可溯源性。但是對于漸開線樣板來說，滿足上述要求存在很大困難，尤其是第(2)、(3)項要求。為了解決上述問題，并實現(xiàn)更為精確的標(biāo)定，建議采用雙球或單球樣板(DBA和SBA)。對于標(biāo)定導(dǎo)程檢測儀用的螺旋線樣板，要實現(xiàn)精確制造并對其三維形狀進(jìn)行準(zhǔn)確評估定值是相當(dāng)不容易的。為解決這些問題，建議采用楔形樣板。本文介紹一種新設(shè)計的樣板，它將單球樣板與楔形樣板集成為一體。采用這種樣板，有可能實現(xiàn)通過操作齒輪測量儀上的一個按鈕，在幾分鐘之內(nèi)就完成對齒輪測量儀器齒形和導(dǎo)程測量精度的全面標(biāo)定，此外它還能改善操作人員的工作狀態(tài)——在齒輪生產(chǎn)期間，他們不希望對測量儀器頻繁地進(jìn)行標(biāo)定。

　　前言

　　為了保證齒輪的質(zhì)量，要求測量得到的齒輪形狀精度必須具有可溯源性。因此，需要采用基準(zhǔn)樣板對齒輪測量儀進(jìn)行可溯源的標(biāo)定。作為樣板(尤其是基準(zhǔn)母樣板)，其形狀必須非常精確，便于在齒輪測量儀上使用，并且可由各國的國家計量院(所)對其形狀精度進(jìn)行檢測認(rèn)證。

　　齒輪測量儀漸開線齒形測量精度的標(biāo)定通常采用漸開線樣板。但是存在如下問題：

　　(1)精度：最精確的漸開線樣板仍然有約0.3µm的偏差，這對于母基準(zhǔn)而言還不夠精確。

　　(2)表面粗糙度：漸開螺旋面樣板的制備工藝難以達(dá)到小于0.5µm的表面粗糙度(峰-峰值)。

　　(3)靈敏度：齒輪測量儀輸出的空轉(zhuǎn)行程難以檢測。

　　(4)可溯源性：任何一個國家計量院(所)都無法驗證漸開螺旋面三維形狀精度的可溯源性。

　　很久以來，齒輪工程師們就已了解上述問題所在，并試圖用形狀精度更高的圓柱銷或平面樣板來替代漸開線樣板。但他們的共同努力迄今并未成功，其原因如下：

　　(1)測量圓柱銷或平面樣板時，漸開線檢查儀的輸出信號容易超出量程。

　　(2)即使在無誤差的情況下，標(biāo)定的輸出曲線也不是一條直線，這就使標(biāo)定數(shù)據(jù)的評定極為困難。標(biāo)定時，輸出信號的偏差與齒輪精度項目(如壓力角偏差、齒形偏差等)無直接聯(lián)系。

　　(3)測量輸出對于樣板在測量儀上的安裝誤差非常敏感。

　　(4)即使采用高精度的圓柱銷或平板來制作樣板，樣板三維形狀精度的評定仍然非常困難。

　　(5)在形狀測量過程中，測針測球的接觸點是變化的。

　　齒廓樣板

　　圖1所示為安裝在被標(biāo)定齒輪測量儀上的雙球樣板(DBA)。該雙球樣板是用于漸開線齒形標(biāo)定的基準(zhǔn)。樣板在齒輪測量儀上的安裝誤差通過測量“定心球”而減至最小。通過用精確的“形狀檢測球”替代圓柱銷，避免了上述原因第(4)項的困難，因為球的直徑不會因為在樣板主體上安裝狀態(tài)不同而發(fā)生改變(而圓柱銷如安裝歪斜則會影響測量精度——譯注)。

　　我們希望采用Kondo的理論來避免上述原因第(3)項的困難。該理論的詳細(xì)分析也表明，采用適當(dāng)尺寸的球形樣板可以避免上述原因第(1)項的困難。圖2所示為用漸開線檢測儀測量一個正確設(shè)計的DBA雙球樣板時輸出的理論曲線，稱為TCB曲線(理論駝峰曲線)。該樣板能產(chǎn)生2個相同的峰高。

　　DBA樣板具有以下優(yōu)點：

　　(1)從市面上能夠獲得可保證其不球度小于50nm的精密圓球，用于制造與產(chǎn)品形狀尺寸接近的樣板，例如用于模數(shù)10mm、齒數(shù)40齒輪的樣板。

　　(2)在樣板制造過程中，兩個圓球之間位置的安裝調(diào)整無需非常精確。

　　(3)能非常精確地測定兩球之間的距離。國家計量院(所)(NMI)能夠為這種球形樣板頒發(fā)溯源性證書。

　　在漸開線檢測儀上測量DBA樣板時，由于其水平位置的誤差，