三坐标测量机测量高速螺杆位置度的不确定度评定

三坐标测量机测量高速螺杆位置度的不确定度评定

1孔距和位置度测量随着美国ge合作的深入，对车辆零件的质量要求越来越高。使用通用的测量方法和测试方法无法满足生产要求。以往,螺纹孔的位置度要采用柱销为辅助工具进行测量。以机体为例,在高速钻孔这一道工序就需要测量117个孔的位置度,投入大,辅助测量时间长。本文以现有的排气管为典型样例,通过收集大量的测量数据,对三坐标测量机测量螺纹孔和光孔位置度的不确定度、检测能力进行了比较、分析和评价。2孔道接触测量随机抽取2只钻孔后的排气管和2只攻丝后的排气管,分别重复测量10次。测量对象如图1所示。(1)测量原理和方法:利用三坐标测量机三轴联动进行接触测量,依据设计基准定义测量基准,采集孔的实际测量位置,并将其与理论正确位置进行比较,经过计算得到位置度误差。(2)测量程序(编制成全自动测量程序)见图2。(3)测量条件:三坐标测量机符合生产厂的技术指标;电脑数字式读数显示,分辨力0.1μm;实验室温度为20℃±1℃;被测工件和三坐标测量机的温度差小于1℃;测量机导轨为花岗岩材料,工件为铸件。(4)位置度测量结果见表1和表2。3测量的不确定度分析3.1不确定度分量ure(1)三坐标测量机示值误差引起的不确定度分量uEC三坐标测量机经过校准,并证明符合技术要求。任意方向的示值误差小于(1.2+L/330)μm。E=(1.2+L/330)μm,L为实测长度,在这里取表1和表2中的x¯x¯值。为安全起见,假定为矩型分布(换算系数b=0.6),于是不确定度分量为uEC=E×0.6μm。三坐标测量机示值误差引起的不确定度分量uEC计算值见表1和表2。(2)三坐标测量机分辨力引入的不确定度分量uRA分辨力不确定度的分量等于极限值为A=d/2的矩形分布的不确定度分量(换算系数b=0.6)‚uRA=d2×b=0.1μm2×0.6=0.03μm‚db=0.6)‚uRA=d2×b=0.1μm2×0.6=0.03μm‚d为三坐标测量机分辨力。三坐标测量机分辨力不确定度分量为uRA=0.03μm(3)测量重复性引入的不确定度分量uRE样本的标准差为样本平均值的标准偏差为重复性不确定度分量为uRE=S×h=1×S=S式中,h为安全因子,在测量次数n≥10时,h=1。测量重复性引入的不确定度分量:uRE计算值见表1和表2。(4)三坐标测量机与工件最大温度差带来的不确定度分量uTD三坐标测量机与工件温度应达到平衡后进行测量,若实际测量时三坐标测量机与工件最大可能温度差ΔT在±3℃范围内,假定温度变化服从U形分布,换算系数b=0.7。温度的变化对长度的影响量由线膨胀方程给出:ΔL=ΔT×α×L式中ΔT——坐标测量机与工件最大温度差,ΔT=1℃;α——工件材料的线膨胀系数,α=11.5×10-6℃-1;L——所考虑的有效长度,L=16.2505mm(取表1中Dmax)。三坐标测量机与工件最大温度差带来的不确定度分量为(5)被测孔的圆度带来的不确定度分量uTO被测孔的圆度不大于7μm,椭圆形的形状误差,服从U形分布(换算系数b=0.7)。被测孔的圆度带来的不确定度分量为uTO=b×7μm=0.7×7μm=4.9μm(6)测量力的影响uTN在测量中测量力调节至很小,可忽略测量力引起的铸件弹性变形。测量力的影响带来的不确定度分量为uTN=0。3.2合成标准的不确定度估计各不确定度分量之间无相关性,合成标准不确定度为3.3扩展不确定U=uck(k是包含因子,取k=2)。评定结果列入表1、2中。4扩展不确定度测量能力指数法检测能力是保证测量准确可靠程度的能力,检测能力=2U。检测能力指数表示检测能力满足被测量对象测量准确度要求程度的量值。检测能力指数:MCP=T/2U,T为被测参数的公差带。显然,MCP值越大,测量准确度潜力越大,测量误差越小,误判率越低。一般有如下准则:当MCP≥3～5,检测能力足够;当MCP≥2～3,检测能力基本满足;当MCP≥1.5～2,检测能力一般;当MCP≥1～1.5,检测能力不足。具体分析结果见表1、2。螺纹孔与光孔扩展不确定度U比较图见图3,螺纹孔与光孔检测能力指数MCP比较图见图4。通过以上表格的分析与图形比较,可知三坐