JJF1795—20201凸輪軸測量儀校準(zhǔn)規(guī)范1范圍本規(guī)范適用于頂尖距不大于600mm的立式、臥式凸輪軸測量儀的校準(zhǔn)。2引用文件本規(guī)范引用以下文件:JJG57光學(xué)、數(shù)顯分度頭JJF1561齒輪測量中心校準(zhǔn)規(guī)范凡是注日期的引用文件,僅注日期的版本適用于本規(guī)范;凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本規(guī)范。3術(shù)語及定義3.1凸輪升程liftofthecamshaft凸輪軸圍繞軸線回轉(zhuǎn)過程中,工作半徑在參考方向上的變化量。3.2凸輪相位角phaseangleofthecamshaft凸輪型面上指定點與基圓軸線構(gòu)成的平面相對于參考平面的夾角。平面。3.3敏感點sensitivepoint當(dāng)凸輪軸圍繞軸線回轉(zhuǎn)過程中,升程變化速度最大的點稱為敏感點。4概述凸輪軸是發(fā)動機(jī)、油泵中的主要部件。凸輪軸測量儀可測量凸輪軸的升程、相位角等幾何參數(shù)。凸輪軸測量儀根據(jù)儀器的運動形式,主要分為自動式、手動式兩種。自動式以立式結(jié)構(gòu)為主[如圖1(a)],少量為臥式結(jié)構(gòu)[如圖1(b)];手動式通常采用臥式結(jié)構(gòu),有光學(xué)機(jī)械式、光柵數(shù)字式等。JJF1795—20202(a)立式結(jié)構(gòu)(b)臥式結(jié)構(gòu)圖1凸輪軸測量儀結(jié)構(gòu)示意圖1—基座;2—主軸頂尖;3—徑向測量裝置;4—軸向測量裝置;5—尾座頂尖;6—尾座導(dǎo)軌5計量特性5.1主軸頂尖斜向的跳動量ro主軸頂尖斜向的跳動量,立式儀器應(yīng)不大于2μm;臥式儀器應(yīng)不大于3μm。5.2兩頂尖的同軸度ec兩頂尖的同軸度應(yīng)不大于5μm。5.3軸向測量裝置移動時對頂尖連線的平行度pa軸向測量裝置移動時對頂尖連線的平行度應(yīng)不大于5μm。5.4徑向測量裝置移動時對頂尖連線的垂直度pe徑向測量裝置移動時對頂尖連線的垂直度應(yīng)不大于4μm。5.5徑向測量示值誤差dr徑向測量示值誤差應(yīng)為±1.5μm+5×10-6L,L為相應(yīng)量塊的尺寸,單位為m。5.6徑向測量重復(fù)性rr徑向測量重復(fù)性應(yīng)不大于1μm。5.7角度測量示值誤差da角度測量示值誤差應(yīng)不大于6″。5.8起測點測量重復(fù)性ra起測點測量重復(fù)性應(yīng)不大于2″。5.9升程測量誤差dl升程測量誤差應(yīng)不大于6μm。注:以上提供的各特性要求值僅供參考。6校準(zhǔn)條件6.1校準(zhǔn)項目和主要校準(zhǔn)器具校準(zhǔn)項目和主要校準(zhǔn)器具見表1。JJF1795—20203表1校準(zhǔn)項目和主要校準(zhǔn)器具序號校準(zhǔn)項目主要校準(zhǔn)器具名稱計量特性要求1主軸頂尖斜向的跳動量扭簧表、測微儀MPE:±0.6μm2兩頂尖的同軸度扭簧表、測微儀MPE:±1μm標(biāo)準(zhǔn)芯軸徑跳≤1μm,直線度≤2μm3軸向測量裝置移動時對頂尖連線的平行度扭簧表、測微儀MPE:±1μm標(biāo)準(zhǔn)芯軸直線度≤2μm4徑向測量裝置移動時對頂尖連線的垂直度扭簧表、測微儀MPE:±1μm專用芯軸(見附錄B的圖B.3)垂直度≤2μm5徑向測量示值誤差和重復(fù)性量塊U=0.10μm+1×10-6ln,k=36角度測量示值誤差多面棱體工作角偏差≤2″7起測點測量重復(fù)性和升程測量誤差標(biāo)準(zhǔn)偏心軸(見附錄B的圖B.1)U=2.4μm,k=26.2環(huán)境條件環(huán)境條件見表2。表2環(huán)境條件序號項目參考技術(shù)指標(biāo)1溫度(20±3)℃,變化:≤1℃/h,等溫時間:≥4h2相對濕度30%~75%3其他儀器周圍不應(yīng)有影響儀器正常工作的振動,基于光學(xué)原理測量時應(yīng)避免氣流擾動7校準(zhǔn)項目和校準(zhǔn)方法7.1主軸頂尖斜向的跳動量在儀器基座上固定好表架,把扭簧表/測微儀裝在表架上(如圖2所示),使測頭在距主軸頂尖(3~5)mm處與錐面垂直地接觸;轉(zhuǎn)動主軸一周,示值的最大值與最小值之差為主軸頂尖斜向的跳動量。JJF1795—20204圖2主軸頂尖斜向跳動示意圖1—扭簧表;2—主軸頂尖7.2兩頂尖的同軸度選用工作長度不小于測量范圍80%的標(biāo)準(zhǔn)芯軸頂于兩頂尖之間,將扭簧表/測微儀及專用表架緊固在主軸頂尖座上(如圖3所示),使測頭與標(biāo)準(zhǔn)芯軸靠近尾座的一端接觸,轉(zhuǎn)動主軸頂尖一周,扭簧表/測微儀隨主軸一起轉(zhuǎn)動,觀察示值,其最大示值變化量即為兩頂尖的同軸度。圖3兩頂尖的同軸度測量示意圖1—尾座頂尖;2—標(biāo)準(zhǔn)芯軸;3—扭簧表;4—主軸頂尖7.3軸向測量裝置移動時對頂尖連線的平行度選用工作長度不小于測量范圍80%的標(biāo)準(zhǔn)芯軸頂于兩頂尖之間,將扭簧表/測微儀固定在軸向測量裝置上(如圖4所示),使測頭分別垂直接觸標(biāo)準(zhǔn)芯軸的正面和側(cè)面,沿導(dǎo)軌工作方向移動軸向測量裝置,此時切向和徑向扭簧表/測微儀的示值變化量即為軸向測量裝置移動時對頂尖連線的切向和徑向平行度。圖4軸向測量裝置移動時對頂尖連線的平行度測量示意圖1—尾座頂尖;2—標(biāo)準(zhǔn)芯軸;3—扭簧表;4—主軸頂尖;5—導(dǎo)軌;6—軸向測量裝置7.4徑向測量裝置移動時對頂尖連線的垂直度把專用芯軸裝在儀器兩個頂尖之間,使用帶動器固定專用芯軸,保證在測量過程中專用芯軸不會轉(zhuǎn)動,在徑向測量裝置上固定扭簧表/測微表,使測頭與專用芯軸垂直度部件的工作面一側(cè)垂直接觸(如圖5所示);沿導(dǎo)軌工作方向移動徑向測量裝置,取扭簧表讀數(shù)最大值與最小值之差作為此次測量值;將芯軸沿軸線轉(zhuǎn)動180°,使測頭與垂JJF1795—20205直度部件的另一側(cè)工作面接觸,重復(fù)前述測量動作,得到第二次測量值,將兩次測量值的平均值作為徑向測量裝置移動時對頂尖連線方向的垂直度。圖5徑向測量裝置移動時對頂尖連線的垂直度測量示意圖1—頂尖;2—專用芯軸;3—扭簧表;4—徑向測量裝置;5—頂尖7.5徑向測量的示值誤差在徑向測量裝置的測量范圍內(nèi),選取均勻分布于測量范圍內(nèi)的5點,分別用相應(yīng)尺寸的量塊進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)時(如圖6所示),將專用芯軸裝在兩頂尖之間,將滾子測頭與專用芯軸上的量塊放置平面可靠接觸,在徑向測量裝置中讀出零點值ar0;然后將量塊依次放置于專用芯軸的軸肩位置研合面上,使?jié)L子測頭與實際值為bi的量塊可靠接觸,讀出徑向測量示值ari(i=1,2,3,4,5),則各校準(zhǔn)點上的示值誤差dri:dri=ari-ar0-bi(1)取dri的最大值作為徑向測量示值誤差。圖6測量徑向示值誤差示意圖1—頂尖;2—專用芯軸;3—量塊;4—徑向測量裝置;5—頂尖7.6徑向測量重復(fù)性參考7.5在測量裝置示值范圍內(nèi)選取某個受檢點,在該點對徑向示值誤差進(jìn)行10次重復(fù)測量,按照貝塞爾公式計算10次測量標(biāo)準(zhǔn)偏差作為徑向測量重復(fù)性。7.7角度測量示值誤差使用多面棱體進(jìn)行角度測量示值誤差校準(zhǔn)。儀器分度裝置的最大允許誤差大于2.1″時,采用直接測量法校準(zhǔn);儀器分度裝置的最大允許誤差小于或等于2.1″時,采用排列互比法校準(zhǔn)。校準(zhǔn)方法參見JJG57。JJF1795—202067.8起測點測量重復(fù)性采用標(biāo)準(zhǔn)偏心軸進(jìn)行7.8和7.9的校準(zhǔn)項目時,被校儀器所用測頭與校準(zhǔn)該標(biāo)準(zhǔn)器所用測頭應(yīng)采用同規(guī)格滾子測頭。7.8.1將標(biāo)準(zhǔn)偏心軸安裝在儀器兩頂尖之間,使儀器測頭與標(biāo)準(zhǔn)偏心軸外圓輪廓可靠接觸;校準(zhǔn)時,標(biāo)準(zhǔn)偏心軸隨儀器主軸同步轉(zhuǎn)動,測頭跟隨標(biāo)準(zhǔn)偏心軸沿徑向?qū)к壏较蜻\動。7.8.2確定起測點:自動儀器在標(biāo)準(zhǔn)偏心軸轉(zhuǎn)動過程中由軟件通過敏感點法確定標(biāo)準(zhǔn)偏心軸的對稱中心位置作為儀器起測點位置。手動儀器先在標(biāo)準(zhǔn)偏心軸敏感點附近選取對稱3點共6點,將此6點的角度值取平均值后確定起測點位置。7.8.3按7.8.2所述方法重復(fù)5次測量標(biāo)準(zhǔn)偏心軸標(biāo)準(zhǔn)器起測點的角度值,用極差法按公式(2)計算其重復(fù)性,作為起測點測量重復(fù)性。ra=(βmax-βmin)/C(2)式中:βmax———起測點角度中的最大值;βmin———起測點角度中的最小值;C—極差系數(shù),取2.33(n=5)。7.9升程測量誤差按照7.8仍采用標(biāo)準(zhǔn)偏心軸進(jìn)行升程測量誤差校準(zhǔn)。對于自動測量儀器,預(yù)先將標(biāo)準(zhǔn)偏心軸標(biāo)準(zhǔn)值輸入軟件標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫中,校準(zhǔn)時直接調(diào)用。在標(biāo)準(zhǔn)偏心軸轉(zhuǎn)動一周范圍內(nèi),等間隔選取不少于36個校準(zhǔn)點,將測頭在各校準(zhǔn)點的升程測量值與標(biāo)準(zhǔn)器各對應(yīng)點標(biāo)準(zhǔn)值比較,取其差值作為各校準(zhǔn)點的升程測量誤差;在全部校準(zhǔn)點的升程測量誤差中,取誤差絕對值最大值作為該儀器升程測量誤差。8校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá)經(jīng)過校準(zhǔn)的凸輪軸測量儀,出具校準(zhǔn)報告或證書,給出校準(zhǔn)項目和校準(zhǔn)結(jié)果以及相應(yīng)的測量不確定度,具體內(nèi)容應(yīng)符合JJF1071—2010中5.12的規(guī)定。9復(fù)校時間間隔復(fù)校時間間隔根據(jù)儀器特性及實際使用情況由使用者確定,建議復(fù)校間隔通常不超過12個月。JJF1795—20207附錄A升程測量誤差的校準(zhǔn)不確定度評定示例A.1校準(zhǔn)方法使用半徑r=27.9315mm,偏心量e=3.9910mm,線膨脹系數(shù)α=11.5×10-6℃-1的標(biāo)準(zhǔn)偏心軸,在相位角90°處(升程最大值位置),校準(zhǔn)被測儀器升程測量示值。A.2測量模型Δl=ml-rl(A.1)式中:ml———被校儀器的升程測得值;rl———標(biāo)準(zhǔn)偏心軸升程參考值(上一級計量標(biāo)準(zhǔn)的測得值)。A.3標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的評定1)被校儀器的升程測得值引入的不確定度u(ml)升程測得值引入的不確定度來源見表A.1。表A.1升程測得值引入的不確定度來源序號來源說明符號1由被校儀器測量重復(fù)性引入的不確定度us(ml)2由角度定位引入的測量不確定度uβ(ml)3由溫度差引入的測量不確定度uT(ml)4由工作軸線與頂尖連線平行度引入的測量不確定度up(ml)5由起測點引入的測量不確定度ura(ml)a)由被校儀器測量重復(fù)性引入的不確定度us(ml)對標(biāo)準(zhǔn)芯軸在相位角90°處的升程誤差,在短時間內(nèi)連續(xù)10次重復(fù)測量,獲得各次(A.2)實際實驗結(jié)果:us(ml)≈0.70μm。b)由角度定位引入的測量不確定度uβ(ml)實際測量過程中,儀器首先在偏心軸相位角0°處記錄起測點測量結(jié)果,然后在偏心軸相位角90°處記錄終測點測量結(jié)果,取兩處測量結(jié)果的差值為相位角90°處升程測JJF1795—20208得值。因此,同時考慮偏心軸在相位角90°處和偏心軸在相位角0°處角度定位誤差對升程測量結(jié)果的影響。角度定位誤差影響升程測量結(jié)果過程如圖A.1所示:(a)偏心軸在相位角0°處(b)偏心軸在相位角90°處圖A.1角度定位誤差影響升程測量結(jié)果示意圖β—角度定位誤差;O—偏心軸工作圓心;O'—偏心軸在參考相位角處幾何圓心位置;O″—偏心軸從參考相位角處回轉(zhuǎn)β角后幾何圓心位置;C'—偏心軸在參考相位角處測頭接觸點位置;C″—偏心軸從參考相位角處回轉(zhuǎn)β角后測頭接觸點位置;e—偏心軸偏心量;r—偏心軸幾何半徑;lβ-90'—偏心軸在相位角90°處理想位置的升程;lβ-90″—偏心軸在相位角90°處出現(xiàn)角度定位誤差的升程;lβ-0'—偏心軸在相位角0°處理想位置的升程;lβ-0″—偏心軸在相位角0°處出現(xiàn)角度定位誤差的升程;Δlβ-90—偏心軸在相位角90°處角度定位誤差β引起的升程測量誤差;Δlβ-0—偏心軸在相位角0°處角度定位誤差β引起的升程測量誤差。偏心軸在相位角90°處,角度定位誤差β引起的儀器測得值變化量即升程測量誤差Δlβ-90為:Δlβ-90=lβ-90″-lβ-90'=e·cosβ-e=e·(1-cosβ)角度定位誤差≤5″(p-v值),認(rèn)為實際測量過程中該分量符合矩形分布,則偏心軸在相位角90°處,角度定位誤差引入標(biāo)準(zhǔn)不確定度計算為:9偏心軸在相位角0°處,角定位誤差β引起的儀器測得值變化量即升程測量誤差Δlβ-0為:Δlβ-0=lβ-0″-lβ-0'=e·sinβ角度定位誤差≤5″(p-v值),認(rèn)為實際測量過程中該分量符合矩形分布,則偏心軸在相位角0°處,角度定位誤差引入標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:偏心軸在相位角90°處,角度定位誤差引入標(biāo)準(zhǔn)不確定度可以忽略,僅保留偏心軸在相位角0°處,角度定位誤差引入標(biāo)準(zhǔn)不確定度,因此:uβ(ml)=uβ-0(ml)=0.06μmc)由溫度差引入的測量不確定度uT(ml)溫度變化引入標(biāo)準(zhǔn)偏心軸偏心量變化量可以表示為:ΔlT=e·α·ΔT(A.3)式中:ΔT———校準(zhǔn)時溫度相對參考溫度的差值;校準(zhǔn)過程中溫度控制在(20±3)℃,溫度差估計以等概率落在±3℃區(qū)間內(nèi),則標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:≈0.08μmd)由工作軸線與頂尖連線平行度引入的測量不確定度up(ml)工作軸線與頂尖連線平行度加工公差為0.5μm,認(rèn)為實際測量過程中該分量符合矩形分布,則