一种高精度径向可调式齿轮渐开线样板及调整方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于精密机械制造与测试技术领域，涉及一种高精度径向可调式齿轮渐开 线样板及调整方法。
【背景技术】
[0002] 齿轮渐开线样板作为渐开线测量仪器的标准计量器具，主要用于渐开线参数量值 传递、确定并修正渐开线测量仪器的示值误差等。实用新型专利【ZL201020678898】公开的 一种圆弧型非渐开线齿廓样板与【ZL201120083865】公开的一种双球非渐开线样板，用高精 度球体上的圆弧代替渐开线对齿轮测量中心进行精度校准。发明专利【ZL201210051093】 共公开了一种渐开线齿轮波度样板，实现对齿轮测量仪器滤波算法的评价。发明专利 【CN201310057364】公开了一种多功能渐开线齿轮样板，在齿轮的齿面上加工出带有谐波、 齿廓鼓形偏差、齿廓倾斜偏差、基节偏差的特殊齿轮样板，可对齿廓评价过程中滤波对齿廓 评定的影响进行检定。以上公开的渐开线或非渐开线样板均没有涉及样板精度问题。
[0003] 齿轮渐开线样板国家标准GB/T6467-2010规定了齿轮渐开线样板的等级分1级 和2级。1级渐开线的齿廓形状偏差;1^对应于基圆半径r100mm、100mm〈r 200mm、 200mm<rb^ 300mm和 300mm〈r 400mm分别为I. 0ym、I. 4ym、I. 7ym和 2.Iym。对应 于上述范围的基圆半径，2级渐开线的齿廓形状偏差ffa分别为I. 5ym、2. 0ym、2. 5ym和 3.Oym。目前，我国商品渐开线样板的最高加工精度为2级。大连理工大学高精度齿轮研 宄室开发了对渐开线最佳成型原理的研宄，设计的双滚轮-双导轨式渐开线样板的磨削与 测试装置，能够实现齿廓形状偏差ffa小于〇. 5ym的超高等级的渐开线样板的精密加工。 1级精度渐开线样板要求样板必须结构对称或左右平衡，并在芯轴两侧对称位置或芯轴一 侧应具有两个设计尺寸相同的异侧齿廓面。对于超高等级的渐开线样板也必须遵循此原 贝IJ。由于加工工况的差异和装配误差的存在，难免会导致样板左右齿面渐开线齿廓倾斜偏 差fHc产生不一致的现象。齿轮渐开线样板国家标准GB/T6467-2010对修正后的齿廓倾 斜偏差提出了不超过〇.IUm要求。对于1级以上精度的齿轮渐开线样板而言，同时让多个 齿面的齿廓倾斜偏差都达到不超过0.IUm要求是比较困难的。
【发明内容】
[0004] 本发明提供了一种高精度径向可调式齿轮渐开线样板及其调整方法，通过精密调 整，可同时让渐开线样板2个或3个齿面的渐开线齿廓倾斜偏差fHa趋于一致，确保了同一 块渐开线样板基圆半径的一致性与齿廓形状偏差的高精度。本发明的可调式渐开线样板4 个齿面都经过精密加工，且具有不同的功能，满足了仪器对频响特性、滤波效果、灵敏度、放 大倍数的检测及修正仪器示值误差的需求。
[0005] 本发明的技术方案如下：
[0006] 渐开线样板相对于样板芯轴安装偏心主要会导致齿廓倾斜偏差发生变化，其次还 会使渐开线形状偏差曲线产生细微的凸度或凹度误差。利用多齿面的齿廓倾斜偏差的差 异，推导出渐开线样板相对于芯轴的调整量与调整方位，可通过装配偏心补偿掉渐开线样 板最多3个齿面的齿廓倾斜偏差的差异，使最终渐开线样板的基圆一致。并且还可以通过 偏心调整，补偿2个表征渐开线样板精度等级的齿面齿廓形状偏差中的部分凸度或凹度误 差，进一步减小渐开线样板的齿廓形状偏差。
[0007] -种高精度的径向可调式齿轮渐开线样板，如图2所示。四个齿面中选择其中一 个齿面不精磨，具有较大的齿廓形状偏差，用于检测仪器的频响特性、滤波效果与灵敏度。 另外3个齿面经过精密加工，具有较小的齿廓形状偏差，并允许其中一个精加工面具有一 定的齿廓倾斜偏差，用于检测仪器的放大倍数；其余的两个异侧齿面具有接近零的齿廓倾 斜偏差，用于表征渐开线样板的精度等级及用于渐开线参数量值传递、确定并修正渐开线 测量仪器的示值误差。
[0008] 上述的可调式渐开线样板，渐开线样板圆柱面或圆锥面上有上、下两组紧定螺钉。 下面一组4个均布的细牙调整螺钉为主调整螺钉，位置与样板的对称轴线一致，螺纹的轴 线与样板芯轴的轴线方向成75°夹角。上面一组4个螺钉为辅助紧定螺钉，方位与主调 整螺钉成45°，主要起辅助调整及提高装配刚度的作用。外圆柱面上有粗糙度不高于Ra 〇. 2,圆度不高于0. 4ym的径向参考基准面，用于精密测量可调式渐开线样板相对于样板 芯轴的径向偏心量。
[0009] 装配芯轴，如图2所示。靠近轴台位置加工出4个与样板芯轴轴线成75°的小平 面。4个细牙螺钉拧紧力的径向分量用于渐开线样板的径向调整；轴向分量将渐开线样板 压到样板芯轴的轴台上，增加了可调式渐开线样板与样板芯轴的连接刚度与连接可靠性。 渐开线样板经过带锁紧螺母、十字垫圈和平垫圈，进一步将渐开线样板压向样板芯轴的轴 台；最后通过渐开线样板上面的4个均布的辅助紧定螺钉将渐开线样板支撑到样板芯轴 上。如上述所述的样板芯轴，轴颈与可调式渐开线样板的内孔为间隙配合，间隙量为3~ 5ym;轴台平面相对于中心孔的端面偏摆不超过Iym。
[0010] 通过渐开线样板相对于样板芯轴的径向精密调整，可同时补偿掉渐开线样板3个 齿面的齿廓倾斜偏差的差异，使最终使渐开线样板的基圆一致。并且还可以通过偏心调整， 补偿2个齿面的齿廓形状偏差中的凸度或凹度误差，进一步减小渐开线样板的齿廓形状偏 差。
[0011] 本发明的一种高精度径向可调式齿轮渐开线样板，具有结构简单、调整方便，与样 板芯轴的连接刚度高、连接可靠，并具有精度高、尺寸稳定的优点，能够同时满足渐开线测 量仪器对频响特性、滤波效果、灵敏度、放大倍数的检测及修正仪器示值误差的需求，具有 良好的推广价值与市场应用前景。
【附图说明】
[0012] 图1渐开线样板装配图。
[0013] 图2高精度径向可调式齿轮渐开线样板结构图。
[0014] 图3渐开线样板芯轴结构图。
[0015] 图4渐开线样板调整方案图。
[0016] 图中：1可调式渐开线样板；2平垫圈；3十字垫圈；4锁紧螺母；5样板芯轴；6 辅助紧定螺钉；7主调整螺钉；8径向测量基准面；
[0017] L1 -齿的左齿面；L2二齿的左齿面成一齿的右齿面；R2二齿的右齿面。
【具体实施方式】
[0018] 本发明提供的高精度径向可调式渐开线样板的粗加工和半精加工在Y7125型或 Y7431型大平面砂轮磨齿机上进行。磨削时断开机床的分度系统，并使用未精化的渐开线凸 轮（面形误差2~3um)对径向可调式渐开线样板的4个齿面进行精密磨削。磨削后渐开 线样板的齿廓形状偏差可达到2~3ym，满足仪器对频响特性、滤波效果、灵敏度的检测要 求。保留其中一个齿面（例如二齿的右齿面），其余三个齿面在公开专利【CN102941519A】 提供的双滚轮一双导轨式渐开线凸轮磨削装置上进行精密加工。经过精加工的渐开线样板 的齿廓形状偏差/fa可达到0. 5ym以下，但不同齿面的齿廓倾斜偏差会略有差异。如图