专利名称：一种适于校准齿轮测量中心的双球渐开线样板的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种适于校准齿轮测量中心的双球渐开线样板，属于基准渐开线样板，用于齿轮测量中心渐开线齿形测量的高精度校准。
背景技术：
渐开线样板是保证齿轮量值统一和传递的基础。由于渐开线形状复杂，加工困难， 目前世界上最精确的渐开线样板仍有0. 3微米的加工误差并且无法溯源；特别是，渐开线基准样板还需要专门的超精密仪器进行测量，而我国法定最高计量单位还没有这种基准样板测量仪器，因此渐开线在我国是没有溯源的。许多年来，人们一直在探索用简单形体的组合去代替渐开线样板的可能性。简单形体及其组合，测量简单，能实现高精度测量。结合数控化仪器的软件修正技术，就能实现复杂形体的量值传递。对于渐开线样板，国外已经提出了平面样板，圆柱样板，双球样板等非渐开线形状的渐开线样板，其中平面样板与圆柱样板存在测量结果易超出量程和安装精度难以保证等缺点。
发明内容本实用新型的目的在于克服现有的渐开线样板精度不够且无法溯源的缺点，提出一种适于校准齿轮测量中心的双球渐开线样板。为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案如图1所示，包括一个检测球1、 一个定心球2、一个基座3、两个连杆4和两个弹簧5，其特征在于基座3的中心和边缘开有两个90°圆锥孔，90°圆锥孔内的通孔与基座3底端的腰子槽相通；检测球1和定心球2 为大小相等的高精度球体；用于检测本实用新型在齿轮测量中心上的安装偏差的定心球2 安装在基座3的中心的圆锥孔内；用于替代渐开线齿形的检测球1安装在基座3的边缘的圆锥孔内。检测球1和定心球2的底部有内螺纹孔，内螺纹孔与连杆4相连，连杆4的另一端位于基座3底部的腰子槽内，弹簧5的一端连接在连杆4的下端，弹簧5的另一端顶在腰子槽的上端的基座3平面，在连杆4的下端使用螺母和垫圈使弹簧安装在压缩状态从而产生对球向下的拉力，保证高精度球体稳定地安装在基座上。所述的检测球1与定心球2的半径根据如下的公式计算
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c bz-cos20°/(z + 2) π其中rb :双球渐开线样板所模拟的齿轮的基圆半径；rc 双球渐开线样板检测球1的半径；Z 双球渐开线样板所模拟的齿轮的齿数；所述的定心球2和检测球1之间的球心距根据如下的公式计算C = O. 994rb+0. 038 (rc+rp)其中C 两个球体球心之间的距离[0013]rb 双球渐开线样板所模拟的齿轮的基圆半径rc 双球渐开线样板检测球的半径rp 齿轮测量中心上测头的半径所述的检测球1与定心球2的材料均为陶瓷。所述的基座3为扁圆柱形，其高度与半径的比值为0. 4。所述的基座3的材料为花岗岩。所述的弹簧5为圆柱螺旋压缩弹簧。定心球1和检测球2之间的球心距可以溯源到长度的国际标准。调整定心球与检测球之间的距离、检测球半径的大小以及基座的大小，可以得到各种尺寸的双球渐开线样板。利用本实用新型校准齿轮测量中心时采用如下的步骤1)将双球渐开线样板安装在齿轮测量中心的转动台中央，使样板中心与齿轮测量中心的旋转中心重合，保证双球样板水平放置；2)使用齿轮测量中心测头扫描定心球，得到双球渐开线样板在齿轮测量中心上的
安装误差；3)根据双球渐开线样板的参数设定齿轮测量中心的程序进行测量；4)通过软件对测量结果进行分析得到校准结果；本实用新型的优点是结构简单，成本低，由于采用高精度球体上的圆弧代替渐开线因此校准精度高，可溯源，而且方便保存。

图1为本实用新型的结构组成图；图2为本实用新型中基座的机械图；图3为本实用新型中高精度球体的剖视图；图4为本实用新型在齿轮测量中心上的理论测量结果； 1、检测球，2、定心球，3、基座，4、连杆，5、弹簧。
具体实施方式
结合图1对本实用新型作进一步的说明一种适于校准齿轮测量中心的双球渐开线样板由两个高精度球体、基座和连接部分这三个部分组成。两个球稳定地安装在扁圆柱形基座上，其中一个球通过连杆与弹簧组合的连接方式安装在基座中心，用于检测双球样板在齿轮测量中心上的安装偏差，称为定心球2，另外一个球通过连杆与弹簧组合的连接方式安装在基座的边缘，用于替代渐开线齿形，称为检测球1，定心球2和检测球1都选择大小相同的高精度球体。图1中也显示了本实用新型的连接部分，通过螺纹把连杆4和球连接在一起，连杆 4置于基座3的孔里，压缩弹簧5套在连杆的下部，安装在基座3下部的深槽内。使用螺母和垫圈使弹簧5安装在压缩状态从而产生对高精度球向下的拉力，使高精度球稳定地安装在基座上。在这个结构中，由于弹簧拉力的存在，即使由于温度或者环境的变化使高精度球与连杆4的连接处膨胀，也不会对高精度球与基座3的接触产生影响，所以高精度球的位置不会变化。如图2所示的基座为扁圆柱形状，基座的材料选择低热涨系数的花岗岩。上表面有两个90°圆锥孔，用于承载高精度球体，下表面在与两个孔对应出开了一个腰子槽，用于安装弹簧5，腰子槽与圆锥孔之间有通孔，用于安装连杆，通孔两侧有圆锥孔，用于连杆4的固定。基座上表面两个圆锥孔中心之间的距离由如下公式确定，C = O. 994rb+0. 038 (rc+rp)C:两个球体球心之间的距离rb 双球渐开线样板所模拟的齿轮的基圆半径rc 双球渐开线样板检测球的半径rp 齿轮测量中心上测头的半径如图3所示的高精度球体剖视图，高精度球体的材料选择陶瓷。高精度球体上有一个内螺纹孔，用于和连杆连接之后安装在基座上。高精度球体的半径选择依照下面的公式，
权利要求1.一种适于校准齿轮测量中心的双球渐开线样板，包括一个检测球(1)、一个定心球 (2)、一个基座( 、两个连杆(4)和两个弹簧(5)，其特征在于基座( 的中心和边缘开有两个90°圆锥孔，90°圆锥孔内通过通孔与基座C3)底端的腰子槽相通；检测球(1)和定心球O)为大小相等的高精度球体；用于检测本实用新型在齿轮测量中心上的安装偏差的定心球(2)安装在基座(3)的中心的圆锥孔内；用于替代渐开线齿形的检测球(1)安装在基座(3)的边缘的圆锥孔内；检测球(1)和定心球O)的底部有内螺纹孔，内螺纹孔与连杆(4)相连，连杆(4)的另一端位于基座C3)底部的腰子槽内，弹簧( 的一端连接在连杆 (4)的下端，弹簧(5)的另一端顶在腰子槽的上端的基座C3)平面，在连杆的下端使用螺母和垫圈使弹簧安装在压缩状态从而产生对球向下的拉力，保证高精度球体稳定地安装在基座上；所述的检测球(1)与定心球O)的半径根据如下的公式计算
2.根据权利要求1所述的一种适于校准齿轮测量中心的双球渐开线样板，其特征在于所述的检测球(1)与定心球O)的材料均为陶瓷。
3.根据权利要求1所述的一种适于校准齿轮测量中心的双球渐开线样板，其特征在于所述的基座(3)为扁圆柱形，其高度与半径的比值为0.4。
4.根据权利要求1所述的一种适于校准齿轮测量中心的双球渐开线样板，其特征在于所述的基座(3)的材料为花岗岩。
5.根据权利要求1所述的一种适于校准齿轮测量中心的双球渐开线样板，其特征在于所述的弹簧( 为圆柱螺旋压缩弹簧。
专利摘要本实用新型涉及一种适于校准齿轮测量中心的双球渐开线样板，用于校准齿轮测量中心。本双球渐开线样板包括两个高精度球体和一个基座以及球体与基座的连接部分，特征在于球体采用高精度的陶瓷球，具有高硬度低热涨的特性，保证在温度变化下球形度的一致性；基座采用高硬度低热涨系数的材料，保证在温度变化下基座不易变形；球体与基座的连接部分主要由连杆与弹簧组成，这种结构不仅简单而且稳定，可以保证在不同温度下样板精度的一致性。由于使用高精度球体上的圆弧代替渐开线，因此不仅可以对齿轮测量中心进行高精度校准，而且实现了渐开线的量值传递。本双球渐开线样板的结构简单、安装方便、精度高、成本低、可溯源而且便于保存。
文档编号G01B11/24GK202119407SQ20112008386
公开日2012年1月18日 申请日期2011年3月25日 优先权日2011年3月25日
发明者张健, 石照耀, 陈洪芳 申请人:北京工业大学