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国家计量院研制成功——新一代齿轮螺旋线基准装置

时间:2022-11-28来源:中国计量科学研究院

导语:国家齿轮基标准体系由螺旋线基准、渐开线标准和齿距标准三个单参数装置和相应的不同等级的量传标准器组成,但原有的齿轮基标准装置已老化无法工作,中国计量科学研究院成功研制新一代齿轮螺旋线基准装置。

图 新一代齿轮螺旋线基准装置

       薛梓简介:中国计量科学研究院研究员、首席计量师,亚太区域计量组织长度技术委员会主席。研究方向:几何量计量基标准装置的研制及计量技术的研究。

  林虎简介:中国计量科学研究院副研究员,一级注册计量师,德国PTB访问学者。研究方向:齿轮计量、复杂型面坐标测量等。

  新一代齿轮螺旋线基准装置

       一、背景

  在现代工业中,齿轮作为基础零部件是工业装备的核心和基础。从2014年起,我国齿轮产业规模已经位居全球第一,国内的齿轮制造商和齿轮量仪制造商正面临向中高端产品转型和发展的巨大压力,而齿轮基准的研制及量传体系的完善对保证国内齿轮产品制造质量和应用量值准确一致有重要作用,因此需要研制和制造相匹配的新的齿轮基准装置。

  面对国家和行业需求,中国计量科学研究院(NIM)的研发团队提出了一套创新性的解决方案,立足于自主研发,成功解决了齿轮复杂型面的多参数集成难度大、精度不够高、无法自动测量及无法直接溯源的技术瓶颈,建立了新一代的齿轮螺旋线基准装置。该研究成果已发表于《计量科学与技术-中国计量科学研究院专刊(2022)》。

  二、亮点

  (1) 提出了一种齿轮特征线空间轨迹展成控制和测量系统分离的技术方案;

图 齿轮特征线空间轨迹展成系统及激光测量系统

图 激光测量系统

  (2) 提出了一种带载荷条件下螺旋线和渐开线回转角误差自校准修正模型和技术;

  (3) 提出了一种三维扫描探头挠曲变形对齿轮特征线展长测量的补偿模型及修正技术。

  三、主要成果

  该装置对螺旋线倾斜偏差扩展测量不确定度为0.9~1.2 μm(k=2),其校准和测量能力(CMC)达到了国际先进水平。该装置不仅能有效支撑国内高端齿轮量仪和高等级标准齿轮的制造,而且通过相关量传技术的研究、拓展和规范的制订,对花键、凸轮、蜗杆等复杂型面的产品制造和应用也起到了有力的技术支持。

  2019年,国家市场监督管理总局正式授予新一代齿轮螺旋线基准装置国家计量基准证书。装置从研制到国家基准授权历经9年积累,通过多个关键技术的实施,突破了齿轮计量仪器多个技术瓶颈,从质量保证的最高源头进行技术创新和能力提升,完善了国家齿轮量值传递体系。在建立国家基准1项的同时,新增齿轮CMC 2项,编制国家校准规范2项,培养了多名齿轮计量人才。通过各大区计量校准实现了以点带面辐射全国,确保了全国齿轮量值准确性和一致性。基准装置对高端齿轮产品研制、以及进一步提升我国齿轮行业国际竞争力提供了强有力的技术保障和支撑。

  此项研究得到了国家重点研发计划项目(2017YFF0204804)、质检公益性行业科研专项(201210001)、中国计量科学研究院基本科研业务费项目(AKY1810)的支持。

标签: 齿轮测量

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