JJF(辽) 128-2011 标准样圈校准规范.pdf

辽 宁 省 地 方 计 量 技 术 规 范 JJF（辽）1282011 标准样圈校准规范 Calibration Specification for Standard Bearing Ring 2011-12-15 发布 2012-03-01 实施 辽 宁 省 质 量 技 术 监 督 局 发 布JJF（辽）128-2011 标准样圈校准规范 Calibration Specification for Standard Bearing Ring 归 口 单 位：辽宁省质量技术监督局 起 草 单 位：大连市计量检定测试所 瓦房店冶金轴承集团有限公司 本规范委托起草单位负责解释 JJF（辽）128-2011 本规范主要起草人：王玉萍（大连市计量检定测试所）吴小丰（大连市计量检定测试所）常宝坤（大连市计量检定测试所）李凤娜（瓦房店冶金轴承集团有限公司）参加起草人：高 波（大连市计量检定测试所）韩衍鹏（大连市计量检定测试所）JJF（辽）128-2011 I 目 录 引言U.（II）1 范围.（1）2 引用文件U.（1）3 概述U.（1）4 计量特性U.（2）4.1 硬度U.（2）4.2 表面粗糙度U.（2）4.3 圆度.（2）4.4 素线直线度.（2）4.5 中心线对基准面的垂直度.（2）4.6 单一U内、外径偏差.（3）4.7 内、外径尺寸稳定性.（3）5 校准条件U.（3）5.1 环境条件U.（3）5.2 测量区域.（4）5.3 测量标准及其他设备U.（4）6 校准项目和校准方法U.（5）6.1 硬度U.（5）6.2 表面粗糙度U.（5）6.3 圆度U.（5）6.4 素线直线度U.（6）6.5 中心线对基准面的垂直度U.（6）6.6 单一内、外径偏差U.（6）6.7 内、外径尺寸稳定性.（7）7 校准结果表达U.（7）8 复校时间间隔U.（7）附录A 校准证书内容U.（8）附录B U管尺法.（9）附录C 精密钢球法U.（10）附录D 测量不确定度评估示例U.（12）JJF（辽）128-2011 II 引 言 本规范采用了 JJF10011998通用计量术语及定义、JJF 11302005几何量测量设备校准中的不确定度评定指南以及 JJF10712010国家计量校准规范编写规则中规定的相关术语定义和编写规则。本规范参考了 GB/T 3072005滚动轴承第 1、2、3 部分和 GB/T 43802004圆度误差的评定 两点、三点法以及 JB/T 66372004滚动轴承 标准器技术条件中规定的相关术语定义和技术内容。本规范规定了标准样圈的七个计量特性，即：硬度，表面粗糙度，圆度，素线直线度，中心线对基准面的垂直度，单一内、外径偏差，以及内、外径尺寸稳定性。本规范的附录 A 为规范性附录，附录 B、附录 C、附录 D 为资料性附录。本规范系首次发布。JJF（辽）128-2011 1 标准样圈校准规范 1 范围 本规范适用于下列尺寸范围标准样圈的校准。内径标准样圈(圆柱孔)公称内径(1.0400)mm；外径标准样圈(圆柱体)公称外径(2.5500)mm。2 引用文件 本规范引用了下列文件：JJF 10011998 通用计量术语及定义 JJF 10712010 国家计量校准规范编写规则 JJF 11302005 几何量测量设备校准中的不确定度评定指南 GB/T 307.12005 滚动轴承 向心轴承 公差 GB/T 307.22005 滚动轴承 测量和检验的原则及方法 GB/T 307.32005 滚动轴承 通用技术规则 GB/T 43802004 圆度误差的评定 两点、三点法 JB/T 66372004 滚动轴承 标准器技术条件 凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范。3 概述 标准样圈是一种具有特定尺寸及属性的专用量具，通过它配合其它量具以比较法对轴承套圈的尺寸进行校准。标准样圈按公差等级分为级、级和级。级用于 2 级、4 级轴承套圈的比较测量；级用于 5 级轴承套圈的比较测量；级用于 6 级、6X级和 0 级轴承套圈的比较测量。按形状一般分为外径标准样圈和内径标准样圈两种，其基本外形如图 1 和图 2 所示。图 1 外径标准样圈 图 2 内径标准样 JJF（辽）128-2011 1 4 计量特性4.1 硬度 标准样圈的硬度值不应小于 61HRC，硬度均匀性不超过 1 HRC。4.2 表面粗糙度 标准样圈的表面粗糙度不超过表 1 的要求。表 1 标准样圈的表面粗糙度 公差等级 测量面表面粗糙度aR 基准面表面粗糙度aR 级 0.16m 级 级 0.25m 0.40m 4.3 圆度 标准样圈的圆度不超过表 2 的要求。表 2 圆度、素线直线度及中心线对基准面的垂直度 圆度(m)素线直线度(m)中心线对基准面 的垂直度(m)公差等级 公称尺寸d/D(mm)max max max max max max max max max 1.0d/D2.5 0.15 0.25 0.4 0.4 0.6 0.8 0.4 0.8 1.5 2.5d/D6 0.15 0.3 0.5 0.4 0.6 0.8 0.4 0.8 1.5 6d/D10 0.2 0.3 0.5 0.4 0.6 0.8 0.4 0.8 1.5 10d/D18 0.2 0.4 0.6 0.4 0.6 0.8 0.5 1.0 2.0 18d/D30 0.25 0.5 0.8 0.4 0.6 0.8 0.6 1.2 2.5 30d/D50 0.3 0.5 0.8 0.5 0.6 1.0 0.8 1.5 3.0 50d/D80 0.4 0.6 1.0 0.6 0.8 1.0 1.0 2.0 4.0 80d/D120 0.5 0.8 1.2 0.8 1.0 1.0 1.2 2.5 5.0 120d/D180 0.8 1.0 1.5 1.0 1.0 1.0 1.5 3.0 6.0 180d/D250 1.0 1.5 2.5 1.2 1.4 1.6 1.8 3.5 6.5 250d/D315 1.2 2.0 3.0 1.5 1.6 1.8 2.0 4.0 6.0 315d/D400 1.5 2.5 4.0 1.5 1.8 2.0 2.2 5.0 8.0 400d/D500 2.0 3.0 5.0 2.0 2.0 2.0 2.4 6.0 9.0 4.4 素线直线度 标准样圈的素线直线度不超过表 2 的要求。4.5 中心线对基准面的垂直度 标准样圈中心线对基准面的垂直度不超过表 2 的要求。JJF（辽）128-2011 3 4.6 单一内、外径偏差 标准样圈的单一内、外径偏差（ds、Ds）不超过表 3 的要求。4.7 内、外径尺寸稳定性 标准样圈应经时效处理，其内、外径尺寸最大允许年变化量不应超过表 4 的要求。表 3 标准样圈单一内、外径偏差 ds(m)Ds(m)公差等级 公称尺寸d/D(mm)上偏差 下偏差 上偏差 下偏差 上偏差 下偏差 上偏差 下偏差 上偏差 下偏差 上偏差 下偏差 1.0d/D2.5 0-2 0-4 0-6/2.5d/D6 0-2 0-4 0-6 1-1 2-2 3-3 6d/D10 0-2 0-4 0-6 1-1 2-2 3-3 10d/D18 0-3 0-4 0-6 1-1 2-2 3-3 18d/D30 0-3 0-4 0-8 2-2 3-3 4-4 30d/D50 0-3 0-6 0-10 2-2 3-3 4-4 50d/D80 0-4 0-6 0-12 2-2 3-3 4-4 80d/D120 0-4 0-6 0-14 3-3 4-4 5-5 120d/D180 0-6 0-8 0-16 3-3 4-4 6-6 180d/D250 0-8 0-10 0-20 4-4 5-5 7-7 250d/D315/0-12 0-24 4-4 5-5 10-10 315d/D400/0-20 0-30 5-5 6-6 12-12 400d/D500/8-8 15-15 表 4 内、外径尺寸的最大允许年变化量 公差等级 级 级 级 尺寸年变化量（0.1+L/1000）m（0.1+2 L/1000）m（0.2+3 L/1000）m 注：L 为标准样圈公称尺寸（mm）。注：校准工作不判断合格与否，上述计量特性的指标仅供参考。对有特殊要求的标准样圈，按照样圈制造商提供或由用户根据需要确定的指标要求进行校准。5 校准条件 5.1 环境条件 5.1.1 环境温度：（201），每小时变化不应大于 0.5；相对湿度：70%。JJF（辽）128-2011 3 5.1.2 校准前，将被校准的标准样圈与测量标准器一同放置在校准室内等温，其等温时间不少于 6 小时。5.1.3 校准时，不应有影响校准结果的振动、漂尘。5.2 测量区域 标准样圈的测量区域 A 选定于距样圈端面大于 a 距离的径向平面内，如图 3、图 4 所示。a 值见表 5，其中minsr、maxsr分别为与标准样圈单一倒角尺寸sr 规格相对应的轴承最小、最大允许单一倒角尺寸。表 5 极限测量区域 minsr a(mm)0.6 maxsr+0.5 0.6 max2.1sr 图 3 外径标准样圈的测量区域 图 4 内径标准样圈的测量区域 5.3 测量标准及其他设备 测量标准及其他设备见表 6。表 6 测量标准及其他设备 名称 计量特性 名称 计量特性 洛氏硬度计 MPE:1.5HRC 测微表 MPE:0.5m 粗糙度仪 MPE:5%量块 五等 圆度仪 1 级 标准环规 三等 轴承内外径检查仪 MPE:3m 测长机 MPE:（0.5+L/100）m 轮廓仪 直线度:0.75m/200mm 卧式光学计 MPE:0.25m 刀口尺 直线度:1.0 m 卧式测长仪 MPE:（0.8+L/100）m JJF（辽）128-2011 5 6 校准项目和校准方法 首先检查外观，确定没有影响校准计量特性的因素后再进行校准。6.1 硬度 用洛氏硬度计进行校准。校准点均匀分布，且不少于 3 点。6.2 表面粗糙度 用粗糙度仪进行校准。6.3 圆度 6.3.1 圆度仪校准 滤波器旋钮置(250)波/转，测杆长度开关置标准短测杆位置，测力旋钮置较小测力位置，放大倍数旋钮置 200 倍；将标准样圈置于可调工作台中心，调整标准短测杆的斧形测头与标准样圈规定测量区域处接触，使标准样圈与主轴回转轴准确对心，且使传感器指示值指零附近。逐档增加放大倍数并进行调心，直至仪器正常使用的最高倍数。待主轴回转 3 圈后进行测量，以最小区域圆圆心评定其圆度值，作为校准结果。6.3.2 三点法校准 将标准样圈的基准面置于轴承内外径检查仪上，在标准样圈的规定测量区域处配合测微表采用三点法对其圆度误差进行校准。一般采用三点顶式对称测量法，即测微表和轴承内外径检查仪的两个固定支点分别在标准样圈的两侧，测微表的位置在两固定支点的夹角的平分线上；而测量大尺寸样圈时可采用三点鞍式对称测量法，即测微表和两个固定支点都在标准样圈的同一侧，测微表的位置在两固定支点的夹角的平分线上。两固定支点的夹角 a 设为 90，标准样圈缓缓回转 1 周，测微表的最大变化量与圆度误差 f之间的关系可用于下式计算：Ff=式中：F 反映系数，取F=2。其测量原理如图 5、图 6 所示。JJF（辽）128-2011 6 图 5 三点顶式对称测量原理 图 6 三点鞍式对称测量原理 也可采用满足测量不确定度要求的其他方法对圆度误差进行校准。6.4 素线直线度 用刀口尺以光隙法进行校准，或用带有直线度附件的轮廓仪进行校准。也可采用满足测量不确定度要求的其他方法对素线直线度进行校准。6.5 中心线对基准面的垂直度 将标准样圈基准面适当支在一专用平台上，测量面处用两个互成 90的固定支点对样圈进行定心，测微表置于其中一支点的正上方，测微表与两支点沿轴向分设在 5.2 所规定测量区域的极限位置处。样圈缓缓旋转一周，读取测微表读数，其最大变化量的一半即为中心线对基准面的垂直度。其测量原理如图 7 所示。图 7 中心线对端面的垂直度测量原理 也可采用满足测量不确定度要求的其他方法对此垂直度进行校准。6.6 单一内、外径偏差 为了克服几何形状误差对内、外径尺寸测量的影响，采用定高、定向的方法对单一内、外径偏差进行校准。所谓定高，就是在标准样圈轴向按 5.2 的要求规定测量区域，实际测量中a的范围多采用（410）mm；所谓定向，就是在标准样圈的径向标注“”记号，并可在标记“”旁边注“对矢”字样，如图 8 所示。JJF（辽）128-2011 7 图 8 内、外径标准样圈对矢标记 在卧式光学计、卧式测长仪或测长机上安装适当的测头或内测附件，选用五等量块和量块附件或三等标准环规用比较法进行校准。对于大尺寸的标准样圈，可选择采用附录 B、附录 C 的方法。也可采用满足测量不确定度要求的其他方法对单一内、外径偏差进行校准。6.7 内、外径尺寸稳定性 标准样圈内、外径尺寸的稳定性用尺寸年变化量的平均值Al表示：YlllA12=式中：2l被测标准样圈考察期间首次测得的尺寸；1l被测标准样圈考察期间末次测得的尺寸；Y以年为单位的考察期限。7 校准结果 校准结果应在校准证书上反映。校准证书应包括的信息见附录 A。8 复校时间间隔 用户可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔，建议一般不超过一年。JJF（辽）128-2011 8 附录 A 校准证书内容 A.1 标题：“校准证书”；A.2 实验室名称和地址；A.3 进行校准的地点（如果与实验室的地址不同）;A.4 证书的唯一性标识（如编号），每页及总页数的标识；A.5 客户的名称及地址；A.6 被校对象的描述和明确标识；A.7 进行校准的日期，如果与校准结果的有效性和应用有关时，应说明被校对象的接收日期；A.8 如果与校准结果的有效性应用有关时，应对被校样品的抽样程序进行说明；A.9 校准所依据的技术规范的标识，包括名称及代号；A.10 本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明；A.11 校准环境的描述；A.12 校准结果及其测量不确定度的说明；A.13 对校准规范的偏离的说明；A.14 校准证书或校准报告签发人的签名、职务或等效标识；A.15 校准结果仅对被校对象有效的声明；A.16 未经实验室书面批准，不得部分复制证书的声明。JJF（辽）128-2011 9 附录 B 管尺法 B.1 管尺法校准单一内、外径偏差 校准大尺寸标准样圈时，可用管尺以比较法校准单一内、外径偏差。用五等量块按标准样圈的标称内、外径尺寸组合出相应的标准尺寸，再用管尺以比较法测出被测标准样圈内、外径尺寸与标准尺寸之差，即为标准样圈的单一内、外径偏差。B.2 管尺结构示意图 管尺是由尺身，左测块、右测块、支点、测微表等组成。其结构形式如下图所示。图 B 管尺结构示意图 1尺身；2左测块；3右测块；4测微表；5支点；6被测件 B.3 管尺技术要求 管尺表面不应有锈蚀、碰伤、裂痕、残磁或其他缺陷。尺身与左、右测块间移动应灵活，锁紧装置切实有效，测微表指针活动灵活，无阻滞现象。尺身的直线度应小于 0.1mm。左、右两测块工作面的表面粗糙度aR应不大于 0.63m，平面度应不大于 10m。两测块与尺身装配后，其工作面应在同一平面上。JJF（辽）128-2011 10 附录 C 精密钢球法 C.1 精密钢球法校准单一内径偏差 校准大尺寸内径标准样圈时，可用精密钢球法校准单一内径偏差。将标准样圈的基准面水平置于平板上，根据被测标准样圈的标称内径尺寸选择适当直径的一对精密钢球放入被测标准样圈内，先组合两钢球间距最小极限尺寸的量块组进行试测，然后采用试塞的方法逐渐增加量块组的尺寸，直至处于直径位置。这时可由下式计算标准样圈的单一内径偏差：被球）ddMds-2(+=式中：ds标准样圈的单一内径偏差；M组合量块尺寸；球d 精密钢球的直径；被d被测标准样圈的标称内径尺寸。C.2 精密钢球法示意图 用精密钢球校准单一内径偏差，其测量原理如下图所示。图 C 精密钢球法示意图 1 组合量块；2精密钢球；3标准样圈 JJF（辽）128-2011 11 C.3 精密钢球技术要求 C.3.1 材料及热处理 精密钢球采用符合 GB/T 18254-2000、GB/T 18579-2001 规定的轴承钢制造，热处理应符合 JB/T 1255-2001 的规定。C.3.2 硬度及残磁 精密钢球硬度不小于 61HRC，残磁限值应符合 JB/T 8196-1996 的规定。C.3.3 几何形状及表面质量 精密钢球的几何形状及表面质量应不超过表 C 的要求。表 C 精密钢球的几何形状及表面质量 球直径变动量 球形误差 表面粗糙度aR 0.08m 0.08m 0.010m JJF（辽）128-2011 12 附录 D 测量不确定度评估示例 D.1 任务和目标不确定度 D.1.1 测量任务 测量任务是对公称内径d为120mm的级标准样圈单一内径偏差进行校准。D.1.2 目标不确定度 公称内径 d 为 120mm 的级标准样圈的单一内径偏差范围为（-40）m，则目标不确定度 UT为 1.33m。D.2 测量原理和方法 D.2.1 测量原理 机械接触式，与参考量块实际尺寸进行比较。D.2.2 测量方法 差分法，用参考量块与被测标准样圈进行比较。D.3 不确定度来源列表和讨论 测量不确定度分量概述和评注见表 D.1 表 D.1 测量不确定度分量概述和评注 符号 低分辨力 符号 高分辨力 不确定度 分量名称 评注 u(1)测量重复性 由于参考量块和被测样圈的测点偏移、几何形状以及测量机示值引起的标准不确定度，通过大量的连续测量得到数个测量列，采用A 类评定方法。u(2)量块与标准样圈线膨胀系数差 服从三角分布。并假定两次测量间的时间间隔不长，因此测量机的温度没有改变。u()u(3)量块与标准样圈温度差 服从均匀分布。并假定两次测量间的时间间隔不长，因此测量机的温度没有改变。u(Ls)量块中心长度测量不确定度 由参考量块检定证书可得量块中心长度的测量不确定度和 p=0.99 时的包含因子 k99。D.4 测量不确定度分量的说明及计算评定JJF（辽）128-2011 13 D.4.1 测量重复性引入的不确定度分量u(1)选取五等量块作为标准，对公称内径 d 为 120mm 的级标准样圈在重复性条件下进行连续 10 次比较测量，得到测量列见表 D.2。可由贝塞尔公式算得标准偏差为：S=110)(1012=iixx=0.19m 表 D.2 重复性试验数据 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 测得值（m）-2.0-1.8-2.0-1.8-2.2-2.4-1.8-2.0-2.0-2.0 x(m)0.2101101=iixx D.4.2量块与样圈线膨胀系数差引入的不确定度分量u(2)量块与样圈的线膨胀系数标称值相同，假定量块和样圈的线膨胀系数均在(11.5 1)10-6-1范围内等概率分布，则标准量块和被测样圈的线膨胀系数之差a应在210-6-1范围内服从三角分布，该三角分布的半宽度为210-6-1。当在极限条件(201)时，对于公称内径d为120mm的样圈有：u(2)=(0.12106)m1.0(210-6)-1/6=0.24m/60.10m D.4.3量块与样圈温度差引入的不确定度分量u(3)原则上要求量块与被测样圈温度达到平衡后进行测量。但实际测量时，两者有一定的温差t。假定t在0.5范围内均与分布，则该分布半宽为0.5。对于公称内径d为120mm的样圈有：u(3)=(0.12106)m(11.510-6)-10.5/3=0.69m/30.40m D.4.4量块中心长度测量不确定度引入的不确定度分量u(Ls)五等量块中心长度测量不确定度为(0.5+5L)m，由量块检定证书得到120mm五等量块中心长度测量不确定度为1.1m，包含因子按k99=2.8计算。则不确定度分量u(Ls)为：JJF（辽）128-2011 14 mmLus40.08.21.1)(=D.5 合成标准不确定度)(duc和扩展不确定度U 经过分析可知各不确定度分量之间不存在相关性，合成标准不确定度为：)()()()()(2322212ScLuuuudu+=代入D.4中的数值后，可得：mmduc61.040.040.010.019.0)(2222=+=取包含因子k=2，则扩展不确定度U为：mmdukUc22.161.02)(=D.6 测量不确定度分量汇总表 测量不确定度分量汇总见表D.3。D.3 测量不确定度分量汇总表 分量名称 评定类型 分布类型 影响量(m)相关 系数 分布 因子 不确定度值(m)u(1)测量重复性 A 类 0 0.19 u(2)量块与标准样圈线膨胀系数差 B 类 三角分布 0.24 0 1/6 0.10 u(3)量块与标准样圈温度差 B 类 均匀分布 0.69 0 1/3 0.40 u(Ls)量块中心长度测量不确定度 B 类 1.1 0 1/2.8 0.40 合成标准不确定度)(duc 0.61 扩展不确定度U(k=2)1.22 D.7 评定结论 级标准样圈单一内径偏差校准结果的不确定度评定结果显示：UE=1.22mUT=1.33m 由此表明，测量程序和条件是符合要求的。