JJF 1422-2013 坐标测量球校准规范

(雀'叶受A控}司azz中华人民共和国国家计量技术规范JJF1422-2013坐标测量球校准规范CalibrationSpecificationforCoordinateMeasuringSpheres2013-07-04发布2013-10-04实施国家质量监督检验检菇总局发布,JJF1422-2013坐标测量球校准规范CalibrationSpecificationforCoordinate岛leasuringSpheres:JJFm2-2013;飞e..:e...e.ee..~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z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,JJF1422-2013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),JJF1422-2013目录引言..............……………..................…..................….........…….........….(n)1范围……………………………………………………………………………………(υ2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校准结果表达….......….......….........…………........……........………………(川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........………·…………….................……….(12)I,JJF1422-2013引JJF1071((国家计量校准规范编写规则》、JJF1001((通用计量术语及定义》、JJF1130一2005((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,JJF1422-2013坐标测量球校准规范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zJJF1064一2010坐标测量机校准规范JJF1094-2002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，一般以直径为其型号规格，其直径尺寸为(10---50)mm。常见的坐标测量球按结构型式分为z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。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l坐标测量球结构示意图1一球体2一球柄3一联接杆4一底座l,JJF1422-20134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RaO.05μm。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L一一一一坐标测量球的形状公差二届艘枣丢)由送校单{il大允许探测误差的1/5o~一--校准用设5校准条件序号-A-9,-qu1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，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。,JJF1422-20136.1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DAl'DBl'DCl。将坐标测量球绕球柄轴线方向旋转900，获得测量值DA2'DB2'DC2。取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(-45。位置)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AiO;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，取此时读数为人，按式(1)计算该位置的直径值D;:Di=Ai-AiO=Li式中zDi一一坐标测量球在i位置的直径值;Ai--坐标测量球在t位置的终点读数zAiO一一坐标测量球在i位置的起点读数zL;一一测长机在i位置的移动距离。6.3坐标测量球的形状误差(圆度误差)(1)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截面上进行测量。3,JJF1422-2013截面B(450位置)截面A(矿位置)截面C(-450'位置)标记图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---50)周波数，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E应，按式(2)计算坐标测量球在该截面的圆度误差Fi:Fi=ERi式中zFi一一坐标测量球在i截面的圆度误差FE觅一一圆度仪在t截面的圆度误差输出值。7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,JJF1422-2013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D30mm坐标测量球的直径尺寸。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测量条件一一环境温度(20土O.S)OC，温度变化每小时不应超过O.SOC/h，环境相对湿度ζ70%;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。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zD=A-Ao=L式中zD一一坐标测量球的直径;A一一第二个位置(终点)读数;Ao-第一个位置(起点)读数zL一一测长机的移动距离。A.4不确定度传播率u~(D)=C2U2(L)式中，灵敏系数c=éJD/éJL=1.A.S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.l测量不确定度来源及说明序号不确定度来源说1测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，仪器分辨力为0.01μm2测量重复性(A.1)5,JJF1422一2013表A.l(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20c会有偏离，而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。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人的标准不确定度分量Ul测长机最大允许误差MPE为士(0.15μm十O.7X10�L)，符合均匀分布，是=汀，受校球的直径按30mm计算，则:ul=(0.15μm十0.7X10-6X30X103阳)/../3=0.099p.mA.6.2由仪器分辨力/重复性引人的标准不确定度分量U2测长机的分辨力为0.01μm，区间半宽度为0.005μm，符合均匀分布，是=J言，则由分辨力引人的不确定度分量为:U21=0.005μm/../3=0.003p.m在各种条件均不改变的情况下，在短时间内，用标称值为30mm的球进行重复性实验，共测量10次(即n=10)。实验数据为(单位mm):30.00