中華人民共和國(guó)國(guó)家計(jì)量技術(shù)規(guī)范JJF1485—2014圓度定標(biāo)塊校準(zhǔn)規(guī)范CalibrationSpecificationforRoundnessFlickCalibrationStandard2014-08-25發(fā)布2014-11-25實(shí)施國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局發(fā)布JJF1485—2014圓度定標(biāo)塊校準(zhǔn)規(guī)范JJF1485—2014CalibrationSpecificationforRoundnessFlickCalibrationStandard歸口單位:全國(guó)幾何量工程參量計(jì)量技術(shù)委員會(huì)主要起草單位:上海市計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究院中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院參加起草單位:阿美特克集團(tuán)泰勒·霍普森公司海克斯康測(cè)量技術(shù)(青島)有限公司本規(guī)范委托全國(guó)幾何量工程參量計(jì)量技術(shù)委員會(huì)負(fù)責(zé)解釋JJF1485—2014本規(guī)范主要起草人:姜志華(上海市計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究院)張恒(中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院)曾燕華(上海市計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究院)張波(上海市計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究院)參加起草人:張彤(阿美特克集團(tuán)泰勒·霍普森公司)王晉(海克斯康測(cè)量技術(shù)(青島)有限公司)尹春節(jié)(阿美特克集團(tuán)泰勒·霍普森公司)JJF1485—2014目錄引言………………………(Ⅱ)范圍……………………(1)引用文件………………(1)概述……………………(1)計(jì)量特性………………(1)1234定標(biāo)塊的表面粗糙度………………(1)定標(biāo)塊的圓度………………………(1)定標(biāo)塊的弦高值……………………(1)4.14.24.3校準(zhǔn)條件………………(2)5環(huán)境條件……………(2)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)及其他設(shè)備………………(2)其他條件……………(2)5.15.25.3校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法…………………(2)6定標(biāo)塊的表面粗糙度………………(2)定標(biāo)塊的圓度………………………(2)定標(biāo)塊的弦高值……………………(3)6.16.26.3校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá)…………(3)復(fù)校時(shí)間間隔…………(3)78附錄A定標(biāo)塊弦高值測(cè)量結(jié)果的測(cè)量不確定度評(píng)定示例…………(4)附錄B校準(zhǔn)證書(shū)內(nèi)容及內(nèi)頁(yè)格式……………………(8)ⅠJJF1485—2014引言JJF1071—2010《國(guó)家計(jì)量校準(zhǔn)規(guī)范編寫(xiě)規(guī)則》、JJF1001—2011《通用計(jì)量術(shù)語(yǔ)及定義》、JJF1059.1—2012《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》共同構(gòu)成支撐本校準(zhǔn)規(guī)范制定的基礎(chǔ)性系列規(guī)范。本規(guī)范為首次制定。ⅡJJF1485—2014圓度定標(biāo)塊校準(zhǔn)規(guī)范范圍121~50μm圓度定標(biāo)塊(以下簡(jiǎn)稱定標(biāo)塊)的校準(zhǔn)。本規(guī)范適用于弦高標(biāo)稱值為()引用文件本規(guī)范引用了下列文件:GBT7234/—2004GBT7235/—2004產(chǎn)品幾何量技術(shù)規(guī)范(GPS)圓度測(cè)量術(shù)語(yǔ)、定義及參數(shù)產(chǎn)品幾何量技術(shù)規(guī)范(GPS)評(píng)定圓度誤差的方法半徑變化量測(cè)量GBT26098/—2010圓度測(cè)量?jī)x凡是注日期的引用文件,僅注日期的版本適用于本規(guī)范;凡不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修訂單)適用于本規(guī)范。概述3定標(biāo)塊是一個(gè)在圓度誤差和表面粗糙度都很小的外圓柱表面上,加工出一個(gè)與圓柱軸線平行的小平面的標(biāo)準(zhǔn)器。小平面在圓柱體徑向截面上的弦高值F即為定標(biāo)塊的弦高值。定標(biāo)塊用于校準(zhǔn)和檢測(cè)儀器放大倍率等參數(shù)。典型定標(biāo)塊的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。圖1定標(biāo)塊結(jié)構(gòu)示意圖計(jì)量特性4定標(biāo)塊的表面粗糙度4.14.24.3定標(biāo)塊測(cè)量面的表面粗糙度Ra一般不大于0.05μm。定標(biāo)塊的圓度定標(biāo)塊的圓度誤差一般不大于0.10μm。定標(biāo)塊的弦高值定標(biāo)塊弦高值的測(cè)量不確定度一般為5%~2%。注:以上指標(biāo)不是用于合格性判別,僅供參考。1JJF1485—2014校準(zhǔn)條件5環(huán)境條件5.1溫度條件:溫度條件應(yīng)根據(jù)被校定標(biāo)塊的測(cè)量不確定度要求確定。推薦的最低5.1.1要求為實(shí)驗(yàn)室內(nèi)溫度為(20±1)℃,其變化不應(yīng)超過(guò)0.5℃/h,定標(biāo)塊及校準(zhǔn)用設(shè)備在室內(nèi)平衡溫度的時(shí)間不少于12h。相對(duì)濕度:實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的相對(duì)濕度不大于65%。實(shí)驗(yàn)室內(nèi)應(yīng)無(wú)影響測(cè)量的噪音、振動(dòng)和磁場(chǎng)。5.1.25.1.3測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)及其他設(shè)備5.2推薦使用表1所列測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)器,允許使用滿足不確定度要求的其他測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)及其他設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)。表1測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)及其他設(shè)備設(shè)備名稱序號(hào)校準(zhǔn)項(xiàng)目技術(shù)要求表面粗糙度測(cè)量?jī)x表面粗糙度比較樣塊MPE:±(2%~5%)定標(biāo)塊的表面粗糙度1MPE:+12%~-17%定標(biāo)塊的圓度23圓度儀主軸徑向跳動(dòng):0.03μm定標(biāo)塊的弦高值其他條件5.3定標(biāo)塊的表面不應(yīng)有銹蝕、劃傷、碰傷等缺陷。定標(biāo)塊底座應(yīng)平穩(wěn),主體與底座聯(lián)接應(yīng)穩(wěn)定牢固,不應(yīng)有松動(dòng)、相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)等現(xiàn)象。校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法6首先檢查外觀和各部分相互作用,確定沒(méi)有影響計(jì)量特性因素后再進(jìn)行校準(zhǔn)。定標(biāo)塊的表面粗糙度6.1定標(biāo)塊的表面粗糙度用表面粗糙度測(cè)量?jī)x進(jìn)行測(cè)量。在規(guī)定區(qū)域圓弧面上與小平面上分別測(cè)量,取最大值作為測(cè)量結(jié)果。也可以采用表面粗糙度樣塊比較測(cè)量。有爭(zhēng)議時(shí)應(yīng)以表面粗糙度測(cè)量?jī)x進(jìn)行測(cè)量。定標(biāo)塊的圓度6.2定標(biāo)塊的圓度誤差用圓度儀進(jìn)行測(cè)量,測(cè)量時(shí)在定標(biāo)塊規(guī)定區(qū)域的中截面處進(jìn)行,圓度誤差的評(píng)定應(yīng)去除小平面部分。將圓度儀通電預(yù)熱至少15min(或按儀器說(shuō)明書(shū)的規(guī)定對(duì)儀器進(jìn)行通電預(yù)熱和儀器狀態(tài)調(diào)整),采用高斯濾波器,濾波器范圍選擇“(1~50)波/轉(zhuǎn)”擋,測(cè)桿選用“標(biāo)準(zhǔn)測(cè)桿”,受力方向選擇“外側(cè)”,測(cè)力選擇“中等測(cè)力”,放大倍數(shù)選擇“低倍”擋。將定標(biāo)塊置于圓度儀工作臺(tái)中心,使測(cè)頭與定標(biāo)塊中截面相接觸,放大倍數(shù)選擇由低至高,調(diào)整定標(biāo)塊與儀器回轉(zhuǎn)中心同軸。測(cè)量時(shí),先讓主軸空轉(zhuǎn)3圈,再開(kāi)始測(cè)量并記錄數(shù)據(jù)。以最小包容區(qū)域法或最小二乘法評(píng)定其圓度誤差。2JJF1485—2014定標(biāo)塊的弦高值6.3定標(biāo)塊的弦高值用圓度儀進(jìn)行測(cè)量,測(cè)量時(shí)在定標(biāo)塊規(guī)定區(qū)域的中截面處進(jìn)行。將定標(biāo)塊置于圓度儀工作臺(tái)中心,使測(cè)頭與定標(biāo)塊中截面相接觸,放大倍數(shù)選擇由低至高,調(diào)整定標(biāo)塊與儀器回轉(zhuǎn)中心同軸。測(cè)量時(shí),先讓主軸空轉(zhuǎn)3圈,再開(kāi)始測(cè)量并記錄數(shù)據(jù)。采用高斯濾波器,濾波器范圍選擇“(1~500)波/轉(zhuǎn)”擋,放大倍數(shù)根據(jù)相應(yīng)的弦高值選取,以最小外接圓法評(píng)定其圓度誤差,并以測(cè)量得到的圓度誤差值Ront作為定標(biāo)塊的弦高值F,見(jiàn)公式()。1()1F=Ront式中:F———弦高值,μm;Ront———圓度誤差值,μm。校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá)7經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)的定標(biāo)塊發(fā)給校準(zhǔn)證書(shū),一般情況下,校準(zhǔn)結(jié)果至少應(yīng)給出定標(biāo)塊弦高值的測(cè)量結(jié)果、評(píng)定方法及測(cè)量不確定度。校準(zhǔn)證書(shū)的內(nèi)容及內(nèi)頁(yè)格式見(jiàn)附錄B。復(fù)校時(shí)間間隔8由于復(fù)校時(shí)間間隔的長(zhǎng)短是由定標(biāo)塊的使用情況、使用者、定標(biāo)塊本身質(zhì)量等諸因素所決定的,因此送校單位可根據(jù)實(shí)際使用情況自主決定復(fù)校時(shí)間間隔。建議復(fù)校時(shí)間間隔一般不超過(guò)1年。3JJF1485—2014附錄A定標(biāo)塊弦高值測(cè)量結(jié)果的測(cè)量不確定度評(píng)定示例校準(zhǔn)任務(wù)A.1A.2A.3校準(zhǔn)20μm定標(biāo)塊的弦高值。測(cè)量原理采用接觸式,動(dòng)態(tài)測(cè)量。測(cè)量方法在圓度儀上測(cè)量。測(cè)量前應(yīng)將儀器調(diào)整至滿足測(cè)量需要的狀態(tài)。測(cè)量時(shí)在定標(biāo)塊規(guī)定區(qū)域的中截面處進(jìn)行,以最小外接圓法評(píng)定其圓度誤差,并以測(cè)量得到的圓度誤差值作為測(cè)量結(jié)果。測(cè)量條件A.4———環(huán)境溫度(20±1)℃,溫度變化不應(yīng)超過(guò)0.5℃/h,環(huán)境相對(duì)濕度≤65%;———圓度儀常年固定安裝在實(shí)驗(yàn)室內(nèi),定標(biāo)塊在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的平衡時(shí)間不少于12h;———圓度儀傳感器為電感式;定標(biāo)塊為鋼制。測(cè)量模型A.5由測(cè)量原理和方法,得到測(cè)量模型:(A.1)F=Ront式中:F———弦高值,μm;Ront———圓度誤差值,μm。不確定度傳播率A.62()22()uF=cuRontc(A.2)測(cè)量不確定度來(lái)源及說(shuō)明(見(jiàn)表A.1)A.7表A.1測(cè)量不確定度來(lái)源及說(shuō)明序號(hào)不確定度來(lái)源說(shuō)明儀器傳感器的定標(biāo)誤差儀器主軸跳動(dòng)—12儀器主軸存在徑向跳動(dòng)和軸向跳動(dòng),此處主要表現(xiàn)為徑向跳動(dòng)對(duì)結(jié)果有影響儀器分辨力測(cè)量重復(fù)性定標(biāo)塊的圓度誤差測(cè)量位置偏差溫度—3——4567中截面定位誤差實(shí)驗(yàn)室溫度對(duì)20℃會(huì)有偏離,同時(shí)存在溫度波動(dòng)被測(cè)件與儀器的回轉(zhuǎn)主軸無(wú)法完全同軸安裝誤差4JJF1485—2014標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)估A.8A.8.1儀器傳感器的定標(biāo)誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u1圓度儀傳感器的定標(biāo)誤差不超過(guò)±1.5%,符合均勻分布,k=3,對(duì)于20μm的圓度定標(biāo)塊,則u1=20μm×1.5%/3=0.173μm儀器主軸跳動(dòng)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u2圓度儀的徑向跳動(dòng)的最大允許值為0.03μm,半?yún)^(qū)間為0.015μm,符合均勻分布,k=3,則A.8.2u2=0.015μm/3=0.009μmA.8.3由儀器分辨力/重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u3儀器分辨力為0.01μm,區(qū)間半寬度為0.005μm,符合均勻分布,,則由儀器分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量為:k=3u31=0.005μm/3=0.003μm在各種條件均不改變的情況下,在短時(shí)間內(nèi),用標(biāo)稱值F=20μm的圓度定標(biāo)塊進(jìn)行重復(fù)性實(shí)驗(yàn),每個(gè)截面共測(cè)量10次(即n=10)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為(單位:μm):20.00,20.01,20.01,20.00,19.99,20.00,20.02,20.03,20.01,20.00。由貝塞爾公式sx=0.012μm,實(shí)際測(cè)量取三次測(cè)量的平均值為測(cè)量結(jié)果,則計(jì)算得到()nu32=0.012μm/3=0.007μm分辨力引入的不確定度分量u31和測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度分量u32,取結(jié)果較大者,則u3=u32=0.007μmA.8.4定標(biāo)塊的圓度誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u4定標(biāo)塊圓度誤差的PV值為0.10μm,則由定標(biāo)塊的圓度誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量為:u4=0.10μm=0.033μm3A.8.5測(cè)量位置偏差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u5定標(biāo)塊弦高值的測(cè)量要求在中截面位置進(jìn)行,當(dāng)測(cè)量位置相對(duì)中截面出現(xiàn)偏差時(shí)會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響。在選定的中截面位置測(cè)量后,距其上下0.2mm附近各測(cè)量1次,以3個(gè)位置測(cè)量的最大差值作為中截面的定位誤差,得到結(jié)果為0.03μm,按均勻分布處理,則由測(cè)量位置偏差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量為:u5=0.03μm=0.017μm3由溫度引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u6A.8.6定標(biāo)誤差測(cè)量屬于一種微觀尺寸的測(cè)量,所以環(huán)境溫度對(duì)20℃的偏差要求不高,實(shí)驗(yàn)室溫度保持在(20±1)℃的范圍內(nèi),溫度偏離的影響可以忽略不計(jì)。溫度的變化會(huì)影響定標(biāo)誤差的測(cè)量結(jié)果,但在測(cè)量前,定標(biāo)塊已經(jīng)放置在儀器上充5JJF1485—2014分恒溫,避免溫度變化引起形狀變化,且在測(cè)量期間溫度波動(dòng)小于0.1℃,所以溫度變化的影響可以忽略不計(jì)。即u6=0A.8.7安裝誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u7安裝時(shí),需要調(diào)整被測(cè)件與儀器的回轉(zhuǎn)主軸同軸,但是無(wú)法調(diào)整到完全一致。在數(shù)據(jù)處理的過(guò)程中,由于安裝誤差不能完全重合帶來(lái)的偏心影響已經(jīng)通過(guò)數(shù)據(jù)處理修正,故殘留誤差影響估計(jì)在±0.01μm以內(nèi),符合均勻分布,,則k=3u7=0.01μm/3=0.006μm合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度A.9主要標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表A.9.1測(cè)量20.00μm定標(biāo)塊的測(cè)量不確定度分量及計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表。A.2表A.2主要標(biāo)準(zhǔn)不確定度及計(jì)算結(jié)果匯總表標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量代號(hào)對(duì)測(cè)量結(jié)果影響的變化限μm包含因子標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量/影響測(cè)量評(píng)定類型分布類型影響量序號(hào)不確定的來(lái)源μmuikiumμi儀器傳感器的定標(biāo)誤差u1B均勻±0.3000.30030.17330.00912儀器主軸跳動(dòng)分辨力/重復(fù)性分辨力u2u3均勻—BABA0.0300.0120.010.015——0.007u31u32均勻—0.005—30.00334重復(fù)性—0.0120.0070.0330.017定標(biāo)塊的圓度誤差u4A—0.033———測(cè)量位置偏差溫度u5u6u7——0567ABB0.0100均勻均勻30安裝誤差±0.0100.01030.0060.177合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度:uck=2擴(kuò)展不確定度():U0.36合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算A.9.2由于參與計(jì)算的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量之間沒(méi)有值得考慮的相關(guān)性,則合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:uc=u21+u22+u23+u24+u25+u226+u7=0.1732+0.0092+0.00722222+0.033+0.017+0+0.006μm=0.177μm擴(kuò)展不確定度計(jì)算A.106JJF1485—2014包含因子k=2,則擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)不確定度U:U=kuc=2×0.177μm≈0.36μm采用相對(duì)不確定度表示,則Urel:UUrel=×100%=1.8%F7JJF1485—2014附錄B校準(zhǔn)證書(shū)內(nèi)容及內(nèi)頁(yè)格式校準(zhǔn)證書(shū)至少包括以下信息:B.1a)標(biāo)題“校準(zhǔn)證書(shū)”;b)