JJF 1422-2013 坐标测量球校准规范-(高清原版).pdf
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1、中华人民共和国国家计量技术规范J J F1 4 2 22 0 1 3坐标测量球校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rC o o r d i n a t eM e a s u r i n gS p h e r e s 2 0 1 3-0 7-0 4发布2 0 1 3-1 0-0 4实施国 家 质 量 监 督 检 验 检 疫 总 局 发 布市场监管总局市场监管总局坐标测量球校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rC o o r d i n a t eM e
2、a s u r i n gS ph e r e sJ J F1 4 2 22 0 1 3 归 口 单 位:全国几何量工程参量计量技术委员会 主要起草单位:中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所海克斯康测量技术(青岛)有限公司 参加起草单位:北京华航宏伟科技有限公司 本规范委托全国几何量工程参量计量技术委员会负责解释J J F1 4 2 22 0 1 3市场监管总局市场监管总局本规范主要起草人:钱 丰(中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所)孙玉玖(中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所)郝 鹏(海克斯康测量技术(青岛)有限公司)谷卫华(中国航空工业集团公司北京长城计量测
3、试技术研究所)参加起草人:姜雅彦(海克斯康测量技术(青岛)有限公司)刘宪卫(北京华航宏伟科技有限公司)J J F1 4 2 22 0 1 3市场监管总局市场监管总局目 录引言()1 范围(1)2 引用文件(1)3 概述(1)4 计量特性(2)4.1 坐标测量球的表面粗糙度(2)4.2 坐标测量球的直径(2)4.3 坐标测量球的形状误差(圆度误差)(2)5 校准条件(2)5.1 环境条件(2)5.2 测量标准及其他设备(2)5.3 其他条件(2)6 校准项目和校准方法(2)6.1 坐标测量球的表面粗糙度(3)6.2 坐标测量球的直径(3)6.3 坐标测量球的形状误差(圆度误差)(3)7 校准结果
4、表达(4)8 复校时间间隔(4)附录A 坐标测量球直径测量结果的测量不确定度评定(5)附录B 坐标测量球圆度误差测量结果的测量不确定度评定(9)附录C 校准证书内容及内页格式(1 2)J J F1 4 2 22 0 1 3市场监管总局市场监管总局引 言J J F1 0 7 1 国家 计 量 校 准 规 范 编 写 规 则、J J F1 0 0 1 通 用 计 量 术 语 及 定 义、J J F1 1 3 02 0 0 5 几何量测量设备校准中的不确定度评定指南共同构成支撑本校准规范制定的基础性系列规范。本规范为首次制定。J J F1 4 2 22 0 1 3市场监管总局市场监管总局坐标测量球校
5、准规范1 范围本规范适用于坐标测量球(检测球和标定球)的校准。2 引用文件本规范引用了下列文件:J J F1 0 6 42 0 1 0 坐标测量机校准规范J J F1 0 9 42 0 0 2 测量仪器特性评定凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本规范;凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。3 概述坐标测量球用于校准或标定坐标测量机、数控机床和其他测长仪器,按用途分为检测球与标定球两类。检测球可用于校准坐标测量机等仪器设备的探测误差等项目;标定球可用于标定坐标测量机等仪器设备的测头坐标位置及测头直径。坐标测量球通常用钢、硬质合金、陶瓷或玻璃制成,一般以直径为
6、其型号规格,其直径尺寸为(1 05 0)mm。常见的坐标测量球按结构型式分为:带联接杆和底座的坐标测量球、不带联接杆和底座的坐标测量球,如图1所示。(a)带联接杆和底座的坐标测量球(b)不带联接杆和底座的坐标测量球图1 坐标测量球结构示意图1球体;2球柄;3联接杆;4底座1J J F1 4 2 22 0 1 3市场监管总局市场监管总局4 计量特性4.1 坐标测量球的表面粗糙度坐标测量球的表面粗糙度一般不大于R a0.0 5m。4.2 坐标测量球的直径坐标测量球的直径的测量不确定度由送校单位确定。一般不超过相应仪器设备最大允许示值误差的1/3。4.3 坐标测量球的形状误差(圆度误差)坐标测量球的
7、形状公差(圆度公差)由送校单位确定。一般不超过相应仪器设备最大允许探测误差的1/5。注:以上指标不是用于合格性判别,仅供参考。5 校准条件5.1 环境条件5.1.1 温度条件:温度条件应根据受校坐标测量球的测量不确定度要求确定。推荐的要求为:实验室内温度为(2 00.5),其变化不大于0.5/h;受校坐标测量球及校准用设备在室内平衡温度的时间不少于1 2h。5.1.2 相对湿度:实验室内的相对湿度不大于7 0%。5.1.3 实验室内应无影响测量的灰尘、噪音、振动、磁场和空气的扰动。5.2 测量标准及其他设备推荐使用表1所列测量标准及其他设备,允许使用满足测量不确定度要求的其他测量标准及其他设备
8、进行校准。表1 测量标准及其他设备序号设备名称技术要求1表面粗糙度测量仪MP E:5%2测长仪/测长机MP E:(0.1 5m+0.71 0-6L)3圆度仪1级或2级5.3 其他条件校准前应确认无影响校准正确性实施和校准结果的外观缺陷。坐标测量球球面及球座底面不应有划伤、碰伤、锈蚀、毛刺等缺陷。球座底面有镀层的,镀层应完整,无脱落现象。球体与球柄联接应稳定牢固,不应有松动、相对转动等现象。联接杆及紧固螺钉的作用应稳定可靠。球座底面与平板接触应稳定紧密。6 校准项目和校准方法使用放大镜对球面外观进行检查,目测和手动试验检查其他部位外观和各部分相互作用。确定没有影响计量特性因素后再进行校准。2J
9、J F1 4 2 22 0 1 3市场监管总局市场监管总局6.1 坐标测量球的表面粗糙度在3个位置上测量,取最大值作为坐标测量球的表面粗糙度测量结果。测量点应在相互垂直的不同球径方向上选取。采用表面粗糙度测量仪进行测量。6.2 坐标测量球的直径6.2.1 在受校坐标测量球上选择3个球径方向,测量位置的选取如图2所示,获得测量值DA 1,DB 1,DC 1。将坐标测量球绕球柄轴线方向旋转9 0,获得测量值DA 2,DB 2,DC 2。取6个测量值的平均值作为坐标测量球的直径测量结果。图2 坐标测量球测量截面示意图6.2.2 采用测长仪/测长机测量坐标测量球的直径。测量时,首先在测长仪器的头座和尾
10、座测量杆上安装小平面测头,调整两测头平面平行,以两测头接触时读数为Ai0;然后移开头座(或尾座),将受校坐标测量球放置在工作台上;通过调整仪器工作台位置,使坐标测量球在受校直径方向上位于两测头平面之间,并在上下和前后两个方向上观察最大值位置,取此时读数为Ai,按式(1)计算该位置的直径值Di:Di=Ai-Ai0=Li(1)式中:Di 坐标测量球在i位置的直径值;Ai 坐标测量球在i位置的终点读数;Ai0 坐标测量球在i位置的起点读数;Li 测长机在i位置的移动距离。6.3 坐标测量球的形状误差(圆度误差)6.3.1 首次校准应在坐标测量球上的三个截面进行测量,测量位置见图3。复校准时可只在A截
11、面上进行测量。3J J F1 4 2 22 0 1 3市场监管总局市场监管总局图3 坐标测量球圆度测量位置示意图6.3.2 采用圆度仪测量坐标测量球的圆度误差。测量前,应将圆度仪按仪器说明书的规定调整到工作状态,仪器滤波器选择“(15 0)周波数”,测杆选择“标准测杆”,测力选择“外侧较小测力位置”,放大倍数选择“低倍”;然后将坐标测量球置于圆度仪工作台中心,使测头中部与坐标测量球球径处相接触,放大倍数选择由低至高,调整坐标测量球与仪器回转中心同轴;测量时,放大倍数选择最高挡,先让主轴空转3圈,开始测量,选择最小包容区域法评定其圆度误差,记录圆度仪的圆度误差输出值ER i,按式(2)计算坐标测
12、量球在该截面的圆度误差Fi:Fi=ER i(2)式中:Fi 坐标测量球在i截面的圆度误差;ER i 圆度仪在i截面的圆度误差输出值。7 校准结果表达经过校准的坐标测量球发给校准证书,校准结果至少应说明:直径尺寸的测量结果及不确定度;圆度误差的测量结果及不确定度。8 复校时间间隔由于复校时间间隔的长短是由仪器的使用情况、使用者、仪器本身质量等诸因素所决定的,因此送校单位可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔。建议复校间隔一般不超过1年。4J J F1 4 2 22 0 1 3市场监管总局市场监管总局附录A 坐标测量球直径测量结果的测量不确定度评定A.1 校准任务校准D3 0mm坐标测量球的直径尺
13、寸。A.2 原理、方法和条件A.2.1 测量原理接触式,直接法,绝对测量。A.2.2 测量方法在测长机上测量。测量前应将仪器调整满足测量需要的状态。测量时,首先两测头接触并清零,然后将受校坐标测量球放在两测头之间,测量得到球的直径尺寸。A.2.3 测量条件 环境温度(2 00.5),温度变化每小时不应超过0.5/h,环境相对湿度7 0%;测长机常年固定安装在实验室内,受校坐标测量球在实验室内的平衡时间1 2小时;测长机光栅制造材料为光学玻璃;受校坐标测量球为钢制的。A.3 测量模型由测量原理和方法,参考式(1),转化得到理论测量模型:D=A-A0=L(A.1)式中:D 坐标测量球的直径;A 第
14、二个位置(终点)读数;A0 第一个位置(起点)读数;L 测长机的移动距离。A.4 不确定度传播率u2c(D)=c2u2()L式中,灵敏系数c=D/L=1。A.5 测量不确定度来源及说明测量不确定度来源及说明见表A.1。表A.1 测量不确定度来源及说明序号不确定度来源说 明1测长机示值误差测长机存在示值误差2仪器分辨力测长机为数显式仪器,仪器分辨力为0.0 1m测量重复性5J J F1 4 2 22 0 1 3市场监管总局市场监管总局表A.1(续)序号不确定度来源说 明3安装调整测量前,应在两个方向调整测头平行,调整不到位会有误差4温度实验室温度对2 0会有偏离,而光栅尺和坐标测量球之间存在线膨
15、胀系数差5坐标测量球实际测量位置偏离定义位置时,坐标测量球的形状会对测量结果产生影响,主要影响因素是圆度误差6接触形式测头与球的接触方式为点接触,测头与测头的接触方式为小面接触。而小平面测头会存在一定的平面度误差A.6 标准不确定度评定A.6.1 由测长机的示值误差引入的标准不确定度分量u1测长机最大允许误差MP E为(0.1 5m+0.71 0-6L),符合均匀分布,k=3,受校球的直径按3 0mm计算,则:u1=(0.1 5m+0.71 0-63 01 03m)/3=0.0 9 9mA.6.2 由仪器分辨力/重复性引入的标准不确定度分量u2测长机的分辨力为0.0 1m,区间半宽度为0.0
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