标准解读

《JJF 1422-2013 坐标测量球校准规范》是由国家质量监督检验检疫总局于2013年发布的一项计量技术规范,旨在为坐标测量机(CMM)使用的标准球提供校准方法和要求。该标准适用于新制造、使用中以及修理后的坐标测量球的校准工作。它规定了坐标测量球的尺寸范围、材料特性、表面质量等基本参数,并对校准条件如环境温度、湿度提出了具体要求。

根据此规范,进行坐标测量球校准时需要遵循一系列步骤,包括但不限于准备阶段、实际测量过程及数据处理方法。首先,在准备阶段,需确保所有参与校准活动的设备均已通过适当的方式进行了检查与校正,以保证其准确性和可靠性。同时,还需确定合适的环境条件,因为温度变化等因素可能影响最终结果的准确性。

在校准过程中,《JJF 1422-2013》提供了详细的指导方针,比如推荐采用接触式或非接触式的测量技术来获取被测球体的关键尺寸信息。此外,还强调了重复性测试的重要性,即在同一条件下多次测量同一物体以评估系统的一致性水平。

对于数据处理部分,本标准介绍了如何基于收集到的数据计算出坐标测量球的真实直径值及其不确定度。这涉及到统计学原理的应用,例如利用最小二乘法拟合圆心位置等数学模型来进行精确分析。


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  • 现行
  • 正在执行有效
  • 2013-07-04 颁布
  • 2013-10-04 实施
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文档简介

(雀叶受422标测量球校准规范013422标测量球校准规范.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, 422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)孙玉政(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), 422录引言.(n) 1 范围(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) 标测量球的直径.(2) 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) 他条件.(2) 6 校准项目和校准方法.(2) 标测量球的表面粗糙度.(3 ) 标测量球的直径.(3 ) 标测量球的形状误差(圆度误差).(3) 7 校准结果表达.(川8 复校时间间隔.(4) 附录.(5) 附录.(9) 附录.(12) I , 422071 (国家计量校准规范编写规则、(通用计量术语及定义、130一2005(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。E , 422标测量球校准规范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064一2010坐标测量机校准规范094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,一般以直径为其型号规格,其直径尺寸为(10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,如图1所示。4 (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 422 计量特性4. 1 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。标测量球的形状误差(圆度误差送校单o一准条件序号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,元脱落现象。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。, 422. 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。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,获得测量值坐标测量球绕球柄轴线方向旋转900,获得测量值6个测量值的平均值作为坐标测量球的直径测量结果。方向B(450位置)方向A(矿位置)方向C(置)标记图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,取此时读数为人,按式(1)计算该位置的直径值D;:i 式中i 一测长机在标测量球的形状误差(圆度误差)(1) 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 , 422面B(450位置)截面A(矿位置)截面C(置)用圆度仪测量坐标测量球的困度误差。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(1波数,测杆选择标准测杆,测力选择外侧较小测力位置飞放大倍数选择低倍气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式(2)计算坐标测量球在该截面的圆度误差中 校准结果表达(2) 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 复校时间闰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。4 , 422准任务校准理、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 测量条件一一环境温度(C,h,环境相对湿度70%; 一一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12小时;一一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。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 式中一一第二个位置(终点)读数;第一个位置(起点)读数确定度传播率u (D) =L) 式中,灵敏系数c=J D/ J L=1. 长机示值误差测长机存在示值误差明仪器分辨力测长机为数显式仪器,量重复性(5 , )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20光栅尺和坐标测量球之间存在线膨胀系数差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。测长机的示值误差引人的标准不确定度分量X 10 L) ,符合均匀分布,是=汀,受校球的直径按30:./3=. 6. 2 由仪器分辨力/合均匀分布,是=由分辨力引人的不确定度分量为:./3 =各种条件均不改变的情况下,在短时间内,用标称值为30测量10次(即n=10)。实验数据为(单位10 , 14 , 17 , 18 , 12 , 19 , 18 , 20 , 15,由贝塞尔公式计算得到Sn(x) = O. 032m,则重复性引人的不确定度分量为:辨力引人的不确定度分量结果较大者,则. 6. 3 由安装调整不到位引人的标准不确定度分量均由实验,安装调整不到位影响可以控制在合均匀分布,k= :./3 =. 6. 4 由温度引人的标准不确定度分量盹在测量前,坐标测量球已经放置在仪器上充分定温(即两者温度差忽略不计),长机与受校球的线膨胀系数差的影响,在测量过程中,实验室温度保持在(知测长机的线膨胀系数为机=(8士1) X 1011. 5 :1: 1) X 422似三角分布,是=布,则0温度带来的极限误差为球一机)= (士3055m=由温度引人的测量不确定度分量为m/. 6. 5 由坐标测量球形状引人的标准不确定度分量草矗圆度误差,。:径测量取6个位置的平A. 6. 6 由接测量坐在量为:测序 .-4、-. 回川一;/m 1 I 测长机( I 分辨力 d 复性 I 安装调整 I 温度 . 135 d . 13 I 接触形式 展不确定度) . 7. 2 合成标准不确定度计算由于参与计算的各项标准不确定度分量之间没有值得考虑的相关性,由式( , 422得合成标准不确定度为+u +u +u! +u +u (;O. 0992+0. 扩展不确定度计算8 取包含因子是=2,则扩展不确定度为zU=: 422准任务校准理、量原理接触式,直接法,绝A 量条件70% ; 12 h; 式中,灵敏系数c=F/l) 1 仪器误差(主轴跳动仪器主轴存在径向跳动和轴向跳动,此处主要表现|量重复性3 温度实验室温度对20时存在温度波动4 安装误差被测件与仪器的回转主轴无法完全同轴9 422. 6 合均匀分布,是=疗,则m/m B. 6. 2 由仪器分辨力/合均匀分布,k=由仪器分辨力引人的标准不确定度分量为:m/阳句。在各种条件均不改变的情况下,在短时间内,用标称值为30测量10次(即n=10)。实验数据为(单位 贝塞尔公式计算得到x) = O. 002 9m,则重复性引人的不确定度分量为:m 分辨力引人的不确定度分量结果较大者,则:m 温度引人的标准不确定度分量均圆度误差测量属于一种微观尺寸的测量,测量过程中,实验室温度保持在(20+度的变化会影响圆度误差的测量结果,在测量前,坐标测量球已经放置在仪器上充分定温,避免温度变化引起球体变形,所以温度变化的影响可以忽略不计。即向=0。装误差引人的标准不确定度分量均安装时,需要调整被测件与仪器的回转主轴同轴,但是无法调整到完全一致,在数据处理的过程中,由于安装误差不能完全重合带来的偏心影响已经通过数据处理修正掉,合均匀分布,k=点,则 成标准不确定度B. 7. 1 m 果影响的因子定度分量代号U;变化限/U;/m 1 仪器误差(主轴跳动) d 10 , 422)标准不对测量结包含标准不确影响测量确定度评定分布影响量序果影响的因子定度分量不确定度的来源分量类型类型/m 号变化限/m是,u;m 代号复性 2 分辨力 0 重复性 3 温度 均匀O O 4 安装误差 扩展不确定度U(k=2) . 7. 2 合成标准不确定度计算由于参与计算的各项标准不确定度分量之间没有值得考虑的相关性,则由式(得合成标准不确定度为zU c =+U; +u +U! ;0. 007 22 +2m=. 8 扩展不确定度计算取包含因子是=2,则扩展不确定度为zU=009 7=11 , 422准证书应至少包括以下信息:a)标题校准证书验室名称和地址;c)进行校准的地点(如果与实验室的地址不同); d)证书的唯一性标识如编号),每页及总页数的标识户的名称和地址;f)被校对象的描述和明确标识;g)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;h)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;i)校准所依据的技术规范的标识,包括名称及代号;j)本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明;k)校准环境的描述;校准规范的偏离的说明;n)校准证书或校准报告签发人的签名、职务或等效标识;0)校准结果仅对被校对象有效的声明;p)未经实验室书面批准,不得部分复制证书的声明。量不确定度径尺寸测量结果的测量不确定度u=m, k=2。圆度误差测量结果的测量不确定度u=m, k=2。注:校准证书的内容应符合国家计量校准规范编写规则的要求。由于各实验室对, 422准证书有自己的设计,本附录仅建议与校准结果相关部分的内页格式。其中的部分内容可以由于实验室的证书格式不同而在其他部分表述。, 的同同中华人民共和国国家计量技术规范坐标测

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