[发明专利]多层-多球磁定位式齿距样板及其磁力设计方法

说明书

本发明涉及一种多层‑多球磁定位式齿距样板包括以上表面为基平面的基座，基平面上围绕定心圆柱/圆球/圆锥的中心从内向外依次间隔环形分布有至少两层定位孔；每层定位孔上各定位孔的中心均位于在基平面内以定心圆柱/圆球/圆锥的中心点的水平投影为中心，以虚拟齿轮的分度圆的半径为半径的圆形曲线上；每层定位孔的孔数与相应虚拟齿轮的齿数一致；定位孔的开口端设有用于放置检测球的倒角α；检测球与定心圆柱/圆球/圆锥均采用含铁材料制成；基座内设有用于将检测球吸合固定在基座上的磁定位装置。还提供用于多层‑多球磁定位式齿距样板的磁力设计方法。本发明能根据测量需要组装成不同形式的齿距样板，并能定量设计出满足磁力需求的相关参数。

技术领域

本发明涉及标准器技术领域，尤其是一种用于齿距量值传递的齿距样板。

背景技术

高精密齿轮在航空航天、高铁、汽车、飞机、船舶等先进制造领域占有十分关键的地位，其是精确传动的重要基础部件。齿轮制造质量取决于齿轮的检测水平，而齿轮的检测水平又需要标准齿轮样板进行评定。国际最新齿轮精度标准ISO1328-1:2013着重指出，齿距偏差是齿轮高精度检测中必检项目之一，因此针对高精度齿距样板的研制及溯源方法的研究一直是齿轮精度量值传递的热点。依据我国现行的标准齿轮检定规程《JJG1008-2006》，我国的齿轮齿距量值传递主要通过超精密标准齿轮来实现。由于标准齿轮的齿形形状过于复杂以及磨齿工艺难以突破等问题，我国的超精密标准齿轮的制造长期处于3级精度级别，普遍比国外同类产品低1～2级。

为确保齿轮测量仪器的高精度校准，国际齿轮标准ISO/TR10064-5:2005推荐了以易超精密加工、低成本的简单形体(如球、圆柱、平面)精确组装成新型多球齿距样板。该样板的设计原理是基于虚拟齿轮测量模型，是采样处于虚拟分度圆上的高精度球体的圆弧标定点代替传统的齿轮齿距样板采样点，进而以相邻球体间标定点的距离实现齿距溯源。

传统齿距样板由于齿面形状复杂难以加工，被测齿面区域的粗糙度很难低于微米级，然而高精密球体的加工精度可达到几纳米级，在理论上其组合出的齿轮样板可实现更高精度的设计。

但是，多球齿距样板仍然存在以下缺陷：1)高精度球体固定连接在基座上，高精度检测球被触头划伤后不易更换；2)如图1所示，不仅需要中心定位圆球/圆柱1a，还需要紧密环绕中心定位圆球/圆柱的一圈定位球2a，相邻定位球2a之间需要紧密接触，然后在定位球外围绕一圈检测球3a，每个检测球3a均设置在相邻两个定位球之间，并且与定位球紧密接触，从而使得检测球能形成齿距分布；这样就导致多球齿距样板结构复杂，需要较多的高精密球体，加工制造成本高昂；3)齿轮测量仪器具有不同的量程，对于小量程需要用尺寸较小的齿距样板，对于大量程需要用尺寸较大的齿距样板，不能同时满足不同量程的需求，增加了齿轮测量仪器校准成本。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明提供一种多层-多球磁定位式齿距样板，以解决现有技术中的高精度检测球固定连接在基座上，而不能根据测量需要组装成不同形式的齿距样板的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术手段：一种多层-多球磁定位式齿距样板包括以上表面为基平面的基座，基平面上开有用于放置并定位定心圆柱/圆球/圆锥的凹槽；基平面上围绕定心圆柱/圆球/圆锥的中心从内向外依次间隔环形分布有至少两层定位孔；每层定位孔上各定位孔的中心均位于在基平面内以定心圆柱/圆球/圆锥的中心点的水平投影为中心，以虚拟齿轮的分度圆的半径为半径的圆形曲线上；每层定位孔的孔数与相应虚拟齿轮的齿数一致；所述定位孔的开口端设有用于放置检测球的倒角α；所述检测球与定心圆柱/圆球/圆锥均采用含铁材料制成；所述基座内设有用于将检测球吸合固定在基座上的磁定位装置。

优选的，所述磁定位装置包括设置在定心圆柱/圆球/圆锥正下方的中心磁柱与在每个定位孔正下方的子磁柱。