花鍵量規的精密測量及不確定度分析

鄒丹

【摘 要】花鍵量規是控制工件花鍵齒厚或齒槽寬極限尺寸的專用量規。作為一種精密測量器具，使用過程中為了保持花鍵量規的精度，提高測量結果的可靠性，對它的使用必須科學、正確。要做好花鍵量規的精密測量及不確定度分析，要求測量人員不但專業知識要過硬，而且業務素質要強，在平時的工作中要關注細節，積累豐富的工作經驗。本文對花鍵量規的精密測量及不確定度進行了探討。

【關鍵詞】花鍵量規；精密測量；不確定度；精度

花鍵量規是控制工件花鍵齒厚或齒槽寬極限尺寸的專用量規。花鍵量規按測量對象不同，可分為花鍵塞規和花鍵環規。根據花鍵量規功能及其特征的不同，可分為綜合通端環規、非全齒通端環規、綜合止端環規、非全齒止端環規、綜合通端塞規、非全齒通端塞規、綜合止端塞規、非全齒止端塞規。

一、花鍵量規的正確使用

花鍵量規作為一種精密測量器具，使用過程中為了保持量規的精度，提高檢驗結果的可靠性，必須科學、正確地使用它。使用前，要認真地對之進行檢查。首先要核對圖紙，看它是否與要求的檢驗尺寸和公差相符，以免發生差錯。同時要檢查量規有沒有檢定合格的標記或其他證明，還要檢查量規的工作表面上是否有銹斑，劃痕和毛刺等缺陷。因為這些缺陷容易引起被檢驗工件表面質量下降，特別是公差等級和表面粗糙度較高的有色金屬工件更為突出。還要檢查量規測頭與手柄聯結，看連接是否牢固可靠。最后還要檢查工件的被檢驗部位，看是否有毛刺、凸起或劃傷等缺陷。精密測量要注重細節，要重視花鍵量規的清潔，使用前，用干凈的細棉紗或軟布，先把量規的工作表面擦干凈，之后再使用。可以在它的工作表面上涂一層薄油，以降低花鍵量規的磨損。

在使用花鍵量規時需要注意，避免用手觸摸量規的工作表面，以免引起量規生銹。使用的時候，要把花鍵量規放在合適的地方，如工具柜的臺面上，或機床不動部分的木墊板上，不要放在機床刀架上或機床導軌上，以免放置不穩造成損壞。

為了避免花鍵量規生銹，要求保存量規的地方必須干燥，不能潮濕。不論花鍵量規是否經常使用，都要定期進行檢查。要仔細觀察花鍵量規有沒有出現生銹，損傷，或者是否出現形狀的改變。如果發現花鍵量規出現生銹的情況，要立即對它采取補救措施，把生銹的花鍵量規放進盛有汽油的容器內，將之浸泡一段時間，使銹跡慢慢溶解，然后再取出來，將花鍵量規表面的汽油認真擦干凈，然后涂上防銹油，以免花鍵量規再次生銹。

存放花鍵量規要關注細節，兩個量規的工作表面要分開，分別進行存放。不可將它們配合在一起進行存放，否則會導致兩個工作表面出現相互膠合的問題。通過外力將它們分開時，會引起兩個量規的工作表面受到一些損傷。花鍵量規在使用結束后，要用干燥、清潔的軟布將它擦干凈，擦干凈后，涂上一層無酸凡士林或防銹油，然后存放在專用的木盒內，以免受潮或損傷。

二、花鍵量規的精密測量

傳統測量花鍵環規的棒間距主要采用針規加內徑千分尺測量，操作時需手放置針規，旋轉內徑千分尺找到最小值，傳統測量漸開線花鍵塞規的跨棒距主要采用量棒加外徑千分尺，操作時需旋轉外徑千分尺找到最大值，傳統方法的缺點是測量時找拐點人為因素影響較多，且量棒在鍵槽中的位置不能接觸到槽內的任意點，不能實時反饋到鍵槽的每個高度位置實際情況。

對花鍵環規的測量使用的是雙鉤法和T型測球法，雙鉤法測量時使用測鉤測球接觸花鍵規內槽，使用五軸臺找到拐點，測量時可以升降花鍵規測量不同深度截面的棒間距；

T型測球法測量前先將工作臺調節水平，找到左側拐點采樣后然后移到右側找到右側拐點，再采樣，得到花鍵規棒間距測量值。

SJ5100高精度光柵測長機使用五軸工作臺找花鍵規的拐點，人為干擾少，能夠得到穩定可靠的測量數據。在測量計算方法上也進行了修正處理，可實時修正測球大小、測力、環境溫度等造成的誤差，提高測量精度。測量時需要注意：測量前，將需使用的測球直徑使用平面測帽校準得到準確數據；T型測球測量花鍵環規時，使用標準環規將工作臺上表面找水平，放置花鍵規時，要擦干凈花鍵規基準底面，以免花鍵規放置不垂直，引起測量數據不準。

三、測量結果分析

某花鍵量規測得數據為Fa=0.0186mm，遠超過所要求的0.005mm，重復測量10次得到平均值為0.0192mm。測得數據FP=0.0107mm，稍微超出誤差要求，重復測量10次得到平均值為0.0106mm。繪制每個輪齒顯示與理論位置的誤差，繪制左右輪齒以顯示輪齒之間的一致性。分度數據如果在每個齒面中沒有S曲線，則說明徑向跳動誤差非常小。

M值測量方面，將兩個量柱分別放在齒圈對徑或相距最遠處的兩齒槽內與兩側齒廓緊密接觸，再按被測齒輪的精度等級選擇適當的儀器，如通用的千分尺、測長機等。通常選擇杠桿千分尺測量。測量方法是：根據圖紙的尺寸，選擇與之相對應的量塊，通過比較測量的方法來測量M 值。在選擇量塊時要注意量塊的修正值。測長機的測量方法與杠桿千分尺測量方法類似。

四、齒輪齒廓總偏差測量不確定度分析

依據 JJG1008-2006《標準齒輪檢定規程》，用齒輪測量儀直接進行測量。測量重復性引起的不確定u1，測量的過程重復十次，得到一系列測量數據，對之計算得到u1=0.26μm。

考慮到室溫不均衡及溫度計讀數偏差，可能導致偏離標準溫度0.2℃，視其為均勻分布，則對應的u2=0.049μm。

齒輪測量儀示值誤差引起的不確定度u3，可根據齒輪測量儀最大允許示值誤差來評定，齒輪測量儀最大允許示值誤差為1μm左右，這使測量得到的數據結果帶有誤差，按0.2μm估算，按平均分布。

在用不確定度對測量數據進行處理的過程中，如何使相對不確定度的取值更為科學合理，對測量人員的專業水平提出了更高的要求。這就要求測量人員不但專業知識要過硬，而且業務素質要強，在平時的工作中要把握全局，關注細節，積累豐富的經驗，這些都是做好測量工作的寶貴財富。

【參考文獻】

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