JJF 1561-2016 齒輪測(cè)量中心校準(zhǔn)規(guī)范

中華人民共和國(guó)國(guó)家計(jì)量技術(shù)規(guī)范國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局發(fā)布楊國(guó)梁(中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院)薛梓(中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院)茅振華(浙江省計(jì)量科學(xué)研究院)楊福來(哈爾濱量具刃具集團(tuán)有限責(zé)任公司)林虎(中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院)葉懷儲(chǔ)(浙江省計(jì)量科學(xué)研究院)I 2引用文件 3概述 4計(jì)量特性 4.1回轉(zhuǎn)主軸頂尖的斜向圓跳動(dòng) 4.2上頂尖軸線與回轉(zhuǎn)主軸的同軸度 4.3軸向?qū)к壱苿?dòng)與兩頂尖連線之間的平行度 4.4齒廓偏差測(cè)量的示值誤差 4.5齒廓傾斜偏差測(cè)量的一致性 4.6齒廓總偏差測(cè)量的重復(fù)性 4.7螺旋線偏差測(cè)量的示值誤差 4.8螺旋線傾斜偏差測(cè)量的一致性 4.9螺旋線總偏差測(cè)量的重復(fù)性 5校準(zhǔn)條件 5.1環(huán)境條件 5.2測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)及其他設(shè)備 6校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法 6.1校準(zhǔn)項(xiàng)目 7校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá) 8復(fù)校時(shí)間間隔 附錄C儀器測(cè)量齒距累積總偏差的示值誤差不確定度評(píng)定 附錄E齒輪測(cè)量中心計(jì)量特性的推薦值 Ⅱ2010《國(guó)家計(jì)量校準(zhǔn)規(guī)范編寫規(guī)則》、JJF1001—2011《通用計(jì)量術(shù)語及定義》、ISO18653:2003齒輪—用于單個(gè)齒輪測(cè)量?jī)x器的評(píng)價(jià)(Gears—EvaluationofinstrumentsforthemeasureISO/TR10064.5:2005圓柱齒輪—實(shí)用檢驗(yàn)規(guī)則—第5部分：與齒輪測(cè)量?jī)x器mendationsrelativetoevaluationofgearmeasuringinstru1tion—Part1:Definitionsandallowable的定義和允許值(Cylindricalgallowablevaluesofdeviationsrelevanttoradialcompositedeviationsandrunoutinforma-ISO/TR10064.5:2005圓柱齒輪—實(shí)用檢驗(yàn)規(guī)則—第5部分：與齒輪測(cè)量?jī)x器mendationsrelativetoevaluationofgearmeasuring器，一般包括3個(gè)直線坐標(biāo)軸X、Y、Z和一個(gè)回轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸C,其工作原理見圖1,主2ZZXY打印系統(tǒng)圖2齒輪測(cè)量中心(立式)外觀結(jié)構(gòu)示意圖3注：測(cè)頭的示值誤差和坐標(biāo)軸定位示值誤差是針對(duì)大范圍齒輪測(cè)量中心的補(bǔ)充測(cè)量，詳見附錄A。被測(cè)齒輪精度等級(jí)溫度要求/℃溫度變化/(℃/h)因素。對(duì)于齒輪測(cè)量中心不同的計(jì)量特性，所用標(biāo)準(zhǔn)器見表2。序號(hào)校準(zhǔn)項(xiàng)目1回轉(zhuǎn)主軸頂尖的斜向圓跳動(dòng)測(cè)微儀或扭簧表；2主軸的同軸度標(biāo)準(zhǔn)芯軸；標(biāo)準(zhǔn)芯軸(短)的長(zhǎng)度200mm,標(biāo)準(zhǔn)3軸向?qū)к壱苿?dòng)與兩頂尖連線之間的標(biāo)準(zhǔn)芯軸；標(biāo)準(zhǔn)芯軸的長(zhǎng)度可根據(jù)儀器軸向?qū)к壱?齒廓偏差測(cè)量的示值誤差樣板尺寸包含.3個(gè)不同的基圓半徑值、二等5齒廓傾斜偏差樣板尺寸包含3個(gè)不同的基圓半徑值、二等6的重復(fù)性樣板尺寸包含3個(gè)不同的基圓半徑值、二等4序號(hào)校準(zhǔn)項(xiàng)目7螺旋線偏差測(cè)量的示值誤差樣板包含(0°~45°)3個(gè)不同螺旋角度8螺旋線傾斜偏差樣板包含(0°~45°)3個(gè)不同螺旋角度9螺旋線總偏差測(cè)量的樣板包含(0°~45°)3個(gè)不同螺旋角度齒距累積總偏差測(cè)量的示值誤差單個(gè)齒距偏差齒輪徑向跳動(dòng)測(cè)量的示值誤差測(cè)頭的示值誤差圓度≤0.1μm、直徑φ10~φ30mm?;儀器直線坐標(biāo)軸的定位誤差量塊組(步距規(guī))或激光干涉儀回轉(zhuǎn)臺(tái)的角定位誤差建議標(biāo)準(zhǔn)芯軸(長(zhǎng))的長(zhǎng)度尺寸應(yīng)接近儀器尾座移動(dòng)范圍的80%以上；b標(biāo)準(zhǔn)芯軸長(zhǎng)度應(yīng)滿足軸向?qū)к壌怪币苿?dòng)范圍的80%以上；根據(jù)被校齒輪測(cè)量中心的測(cè)量范圍選擇相應(yīng)的齒輪漸開線樣板，建接近被校儀器測(cè)量范圍的50%;d建議所用齒輪螺旋線樣板的螺旋角包含(0°、15°、30°、45°)中的3個(gè)角度值；建議標(biāo)準(zhǔn)齒輪齒頂圓半徑盡量接近被校齒輪測(cè)量中心測(cè)量范圍的50%;f標(biāo)準(zhǔn)球的直徑與被校齒輪測(cè)量中心標(biāo)配的測(cè)針校準(zhǔn)球的直徑應(yīng)不一致。5圖3回轉(zhuǎn)主軸頂尖的斜向圓跳動(dòng)示意圖圖4上頂尖軸線和回轉(zhuǎn)主軸的同軸度導(dǎo)軌與兩頂尖連線在徑向和切向的平行度，如圖5所示，具體可參照附錄E中表E.16OOO下頂尖6.2.4齒廓偏差測(cè)量的示值誤差6.2.4.1齒廓傾斜偏差fHa測(cè)量的示值誤差將3個(gè)不同基圓半徑值的標(biāo)準(zhǔn)漸開線樣板分別安裝在被校齒輪測(cè)量中心的兩頂尖之間，在樣板齒寬中截面處測(cè)得3組(每組5次)齒廓傾斜偏差fh。曲線共計(jì)15條。取每組的齒廓傾斜偏差frai(i=1,2,…,5)與對(duì)應(yīng)樣板參考值fH。之差的最大值記為fHamax,作為被校儀器在3個(gè)不同半徑值處的齒廓傾斜偏差fHa測(cè)量的示值誤差；具體可參照附錄E中表E.1的要求。6.2.4.2齒廓總偏差F。測(cè)量的示值誤差由6.2.4.1測(cè)量過程同樣可得3組(每組5次)齒廓總偏差Fa?(i=1,2,…,5)曲線共計(jì)15條，取每組的齒廓總偏差Fa(i=1,2,…,5)與對(duì)應(yīng)樣板參考值F′之差的最大值記為Famax,作為被校儀器在3個(gè)不同基圓半徑值處的齒廓總偏差F。測(cè)量的示值誤差，具體可參照附錄E中表E.1的要求。6.2.5齒廓傾斜偏差fH。測(cè)量的一致性在相同測(cè)量條件下，將標(biāo)準(zhǔn)漸開線樣板同一齒面分別作為右齒面和左齒面在同一齒輪測(cè)量中心上測(cè)量時(shí)所得結(jié)果之間的差值。將齒廓傾斜偏差fHa測(cè)量的示值誤差最大的齒輪漸開線樣板同一齒面在齒輪測(cè)量中心上翻轉(zhuǎn)后進(jìn)行測(cè)量，取該次測(cè)量結(jié)果fh。與翻轉(zhuǎn)前5次齒廓傾斜偏差fH。的平均值之差，作為被校儀器齒廓傾斜偏差fna測(cè)量的一致性，具體可參照附錄E中表E.1的要求。6.2.6齒廓總偏差F。測(cè)量的重復(fù)性6.2.6.1測(cè)量4級(jí)及以下齒輪的齒輪測(cè)量中心，由6.2.4.1測(cè)量過程可得3組(m=表征齒廓總偏差F。的測(cè)量重復(fù)性，具體可參照附錄E中表E.16.2.6.2測(cè)量5級(jí)及以下齒輪的齒輪測(cè)量中心，可對(duì)齒廓總偏差F。進(jìn)行5次連續(xù)測(cè)量，采用極差法表征儀器齒廓總偏差測(cè)量的重復(fù)性，具體可參照附錄76.2.7.1螺旋線傾斜偏差fHg測(cè)量的示值誤差將3個(gè)不同螺旋角的螺旋線樣板安裝在齒輪測(cè)量中心兩頂尖之間，在樣板分度圓處測(cè)得3組(每組5次)螺旋線傾斜偏差fHg曲線共計(jì)15條。取每組的螺旋線傾斜偏差fHm(i=1,2,…,5)與對(duì)應(yīng)樣板參考值f'hp之差的最大值記為fHgmx,作為被校儀器在3個(gè)不同螺旋角范圍的螺旋線傾斜偏差fng測(cè)量的示值誤差；具體可參照附錄E中6.2.7.2螺旋線總偏差值Fg測(cè)量的示值誤差由6.2.7.1測(cè)量過程可得3組(每組5次)螺旋線總偏差Fa(i=1,2,…,5)曲線共計(jì)15條，取每組的螺旋線總偏差Fm(i=1,2,…,5)與對(duì)應(yīng)樣板參考值F′之差的最大值記下為Fpmax,作為被校儀器在3個(gè)不同螺旋角范圍的螺旋線總偏差Fg測(cè)量的上翻轉(zhuǎn)后進(jìn)行測(cè)量，取該次測(cè)量結(jié)果f'hp與翻轉(zhuǎn)前5次螺旋線傾斜偏差fap的平均值之差，作為儀器螺旋線傾斜偏差fnp測(cè)量的一致性，具體可參照附錄E中表E.6.2.9螺旋線總偏差Fp測(cè)量的重復(fù)性6.2.9.1測(cè)量4級(jí)及以上齒輪的齒輪測(cè)量中心，由6.2.7.1測(cè)量過程可得3組(m=表征螺旋線總偏差Fg測(cè)量的重復(fù)性，具體可參照附錄E中表6.2.9.2測(cè)量5級(jí)及以下齒輪的齒輪測(cè)量中心，對(duì)螺旋線總偏差Fp可進(jìn)行5次連續(xù)測(cè)量，采用極差法表征螺旋線總偏差Fg測(cè)量的重復(fù)性，具體可參照附錄E中表E.1的要求。6.2.10齒距累積總偏差F,測(cè)量的示值誤差89齒輪測(cè)量中心的補(bǔ)充測(cè)量對(duì)于實(shí)物齒輪標(biāo)準(zhǔn)器的尺寸無法達(dá)到齒輪測(cè)量中心測(cè)量范圍A.1測(cè)頭的示值誤差參照J(rèn)JF1064—2010中7.1的要求，測(cè)針沿標(biāo)準(zhǔn)球盡量均勻分布(至少測(cè)量半個(gè)球)A.1.2若齒輪測(cè)量中心配備電感式測(cè)頭，該類型測(cè)頭示值誤差的校準(zhǔn)可參考δi=ri一(L;—L?)(A.1)Lo——對(duì)零用量塊的實(shí)際尺寸，mm。δi=±0.3%(|s;|+l)在X、Y、Z3個(gè)軸線位置以及3個(gè)對(duì)角線位置對(duì)5個(gè)尺寸的量塊組(或步距規(guī))往返A(chǔ).3回轉(zhuǎn)主軸的角定位誤差量標(biāo)準(zhǔn)齒輪的齒距累積總偏差Fp,共測(cè)量8個(gè)位置得Fp;(i=1,2,…,8),則由式中：r分圓——標(biāo)準(zhǔn)齒輪的分度圓半徑。儀器測(cè)量齒廓傾斜偏差的示值誤差不確定度評(píng)定B.1測(cè)量方法使用標(biāo)準(zhǔn)漸開線樣板校準(zhǔn)齒輪測(cè)量中心的齒廓傾斜偏差測(cè)量的示值誤差時(shí)，儀器的示值與校準(zhǔn)用標(biāo)準(zhǔn)器的參考值之間的差值作為齒廓傾斜偏差測(cè)量的示值誤差。B.2測(cè)量模型△fHa=fHa一fHa△fHa——示值誤差；fHa——標(biāo)準(zhǔn)器的參考值。B.3方差和靈敏系數(shù)根據(jù)方差定理：u2(△fHa)=u2(fHa)+u2(靈敏系數(shù)：fB.4標(biāo)準(zhǔn)不確定度一覽表(見表B.1)表B.1標(biāo)準(zhǔn)不確定度一覽表不確定度分量來源靈敏系數(shù)的影響11安裝誤差對(duì)齒廓傾斜偏差的影響1的分量B.5標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的分析B.5.1儀器量重復(fù)性所引入的分量B.5.1.1在重復(fù)性條件下，用儀器連續(xù)測(cè)量過程可得3組(m=3)5傾斜偏差的測(cè)量數(shù)據(jù)，采用樣本合并標(biāo)準(zhǔn)差表征齒廓傾斜偏差的測(cè)量重復(fù)性，則sp=0.11μm。B.5.1.2儀器配備的測(cè)頭系統(tǒng)分辨力約0.3μm,則由此引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量：由貝塞爾公式計(jì)算得出的重復(fù)性已包含分辨力的影響，當(dāng)重復(fù)性引入的不確定度分量大于分辨力所引入的分量時(shí)，可以不考慮分辨力的影響。則：測(cè)量環(huán)境溫度的影響所引入的分量μm測(cè)量環(huán)境的溫度波動(dòng)(相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)溫度20℃)控制在±0.5℃之內(nèi)，則其材料膨脹系數(shù)α=11.5×10-6℃-1,儀器測(cè)長(zhǎng)光柵膨脹系數(shù)9.0×10-?℃-1,則溫度綜合的影響為△p=105×103×2.5×10-?×1μm=0.26μm,按服從矩形分布B.5.3標(biāo)準(zhǔn)器安裝誤差的影響所引入的分量測(cè)量?jī)x器兩頂尖連線與軸向?qū)к壴趶较虻钠叫行?μm/400mm,假定其半寬0.5μm在徑向上全部對(duì)齒廓傾斜偏差產(chǎn)生影響，按服從矩形分布考慮，則：B.5.4校準(zhǔn)用標(biāo)準(zhǔn)器的不確定度所引入的分量B.6合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度u由于各分量沒有明顯的相關(guān)性，所以合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：=√0.112+0.152+0.292B.7擴(kuò)展不確定度U取包含因子k=2,則擴(kuò)展不確定度U=2×0.85μm=1.7μm。附錄C儀器測(cè)量齒距累積總偏差的示值誤差不確定度評(píng)定C.1測(cè)量方法使用標(biāo)準(zhǔn)齒輪校準(zhǔn)儀器齒距累積總偏差測(cè)量的示值誤差時(shí)，儀器的輸出示值與所用標(biāo)準(zhǔn)齒輪的參考值之間的差值為示值誤差。C.2測(cè)量模型式中：C.3方差和靈敏系數(shù)靈敏系數(shù)：,C.4標(biāo)準(zhǔn)不確定度一覽表(見表C.1)引入的影響量1引入的影響量1安裝誤差所引入的影響量1回轉(zhuǎn)臺(tái)角定位1引入的分量C.5各標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的分析C.5.1儀器測(cè)量重復(fù)性的影響所引入的分量C.5.1.1在重復(fù)性測(cè)量條件下儀器連續(xù)測(cè)量10次齒距累積總偏差得統(tǒng)計(jì)序列：C.5.1.2儀器配備的測(cè)頭系統(tǒng)分辨力約0.3μm,則由此引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量環(huán)境溫度變化所引入的分量μm環(huán)境溫度對(duì)儀器測(cè)量齒距的影響主要取決于標(biāo)準(zhǔn)齒輪對(duì)溫線脹系數(shù)11.5×10-6/℃,按照參數(shù)mn=3.5,z=36,α=20°,β=0°,假如測(cè)量環(huán)境溫度變化量約為(20±1)℃,按服從矩形分布考慮，則：C.5.3校準(zhǔn)用標(biāo)準(zhǔn)齒輪的安裝誤差所引入的分量安裝誤差由芯軸的中心線與上、下頂尖連線的C.5.4回轉(zhuǎn)臺(tái)角定位誤差的影響所引入的不確定度分量通常儀器回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的定位最大允許誤差約為0.5",其對(duì)標(biāo)準(zhǔn)齒輪的分圓直徑d=126mm處的齒距的影響量，按服從矩形分布考慮，則：C.5.5所用標(biāo)準(zhǔn)齒輪的不確定度所引入的分量所用標(biāo)準(zhǔn)齒輪符合2級(jí)精度要求，其擴(kuò)展不確定度U=2.03,則：μm,包含因子k=C.6計(jì)算合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度考慮到上述各分量無明顯的相關(guān)性，可得到合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度ue(△Fp)=√u2+u2+u2+u=√0.0922+0.0732+0.352+0.0752C.7擴(kuò)展不確定度UD.1校準(zhǔn)證書至少包括下列信息：c)進(jìn)行校準(zhǔn)的地點(diǎn)(如果與實(shí)驗(yàn)室的地址不同);d)證書的唯一性標(biāo)識(shí)(如編號(hào)),每頁及總頁數(shù)的標(biāo)識(shí)；g)進(jìn)行校準(zhǔn)的日期，如果與校準(zhǔn)結(jié)果的有效性和應(yīng)用有關(guān)時(shí)，應(yīng)說明被校對(duì)象的j)本次校準(zhǔn)所用測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的溯源性及有效性說明；D.2推薦的校準(zhǔn)證書內(nèi)頁格式見表D.1。校準(zhǔn)所依據(jù)的技術(shù)規(guī)范(代號(hào)、名稱)名稱測(cè)量范圍最大允許誤差證書編號(hào) 表D.1(續(xù))4.齒廓傾斜偏