JJF 1476-2014 表面轮廓表校准规范-（高清版）.pdf

中华人民共和国国家计量技术规范J J F1 4 7 62 0 1 4表面轮廓表校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rS u r f a c eP r o f i l eG a u g e s 2 0 1 4-0 8-2 5发布2 0 1 4-1 1-2 5实施国 家 质 量 监 督 检 验 检 疫 总 局 发 布表面轮廓表校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rS u r f a c eP r o f i l eG a u g e sJ J F1 4 7 62 0 1 4 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:天津市计量监督检测科学研究院 参加起草单位:大连市计量检定测试所甘肃省计量研究院天津市河北区计量检定所哈尔滨普利森量具有限公司辽宁省计量科学研究院 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J J F1 4 7 62 0 1 4本规范主要起草人:路瑞军(天津市计量监督检测科学研究院)田 勇(天津市计量监督检测科学研究院)参加起草人:王 涛(大连市计量检定测试所)高宇海(甘肃省计量研究院)贾绍河(天津市河北区计量检定所)闫志新(哈尔滨普利森量具有限公司)刘 娜(辽宁省计量科学研究院)J J F1 4 7 62 0 1 4目 录引言()1 范围(1)2 引用文件(1)3 概述(1)4 计量特性(2)4.1 基座测量面的表面粗糙度(2)4.2 平面度(2)4.3 触针(2)4.4 测量力(3)4.5 示值误差(3)4.6 重复性(3)5 校准条件(3)5.1 环境条件(3)5.2 校准项目和校准用标准器(3)6 校准方法(4)6.1 基座测量面的表面粗糙度(4)6.2 平面度(4)6.3 触针(4)6.4 测量力(5)6.5 示值误差(5)6.6 重复性(5)7 校准结果的表达(6)8 复校时间间隔(6)附录A 表面轮廓表(数显式)示值误差测量结果不确定度评定(7)附录B 表面轮廓表(指针式)示值误差测量结果不确定度评定(1 0)附录C 校准证书内页信息及格式(1 3)J J F1 4 7 62 0 1 4引 言J J F1 4 7 62 0 1 4 表面轮廓表校准规范(以下简称本规范)是针对表面轮廓表校准的计量技术法规。本规范的编写以J J F1 0 7 12 0 1 0 国家计量校准规范编写规则、J J F1 0 0 12 0 1 1 通用计量术语及定义和J J F1 0 5 9.12 0 1 2 测量不确定度评定与表示为基础和依据。本规范为首次发布。J J F1 4 7 62 0 1 4表面轮廓表校准规范1 范围本规范适用于分度值为0.0 0 2mm和0.0 1mm,分辨力为0.1m和1m,测量范围上限不大于6.5mm表面轮廓表的校准。2 引用文件本规范引用了下列文件:J J F1 0 9 42 0 0 2 测量仪器特性评定凡是注明日期的引用文件,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(包括所有的修订单)适用于本规范。3 概述表面轮廓表(以下简称为轮廓表)是采用齿轮传动、容栅或电感等原理,由触针测量被测表面的凹凸变化,直接获得零件表面的峰顶和谷底高度的量具。轮廓表由指示表显示屏、基座、锁紧装置和触针组成。按显示分为指针式和数显式两种。数显式又分为基座固定式、基座可调式和基座分体式。其外形结构见图1、图2。图1 指针式表面轮廓表1紧固螺钉;2指示表;3基座;4触针1J J F1 4 7 62 0 1 4(a)基座固定式(b)基座可调式1显示屏;2控制面板;3基座;4触针1显示屏;2调整键;3基座;4触针(c)基座分体式1显示屏;2控制面板;3基座;4触针图2 数显式表面轮廓表4 计量特性4.1 基座测量面的表面粗糙度基座测量面的表面粗糙度一般不大于R a:0.8m。4.2 平面度基座测量面的平面度一般不大于2.0m。校零用玻璃测量面的平面度一般不大于1.8m。4.3 触针4.3.1 针尖宽度2J J F1 4 7 62 0 1 4针尖宽度应符合出厂技术要求。4.3.2 圆锥角圆锥角应符合出厂技术要求。4.4 测量力测量力应符合出厂技术要求。4.5 示值误差轮廓表的示值误差一般不超过表1的规定。表1 轮廓表的最大允许误差指针式数显式分度值/mm最大允许误差/mm分辨力/m最大允许误差/m0.0 10.0 1 40.10.0 0 20.0 0 6154.6 重复性轮廓表的重复性一般不大于表2的规定。表2 轮廓表的重复性指针式数显式分度值/mm重复性/mm分辨力/m重复性/m0.0 10.0 0 50.10.50.0 0 20.0 0 212 注:校准不判断合格与否,上述计量特性要求仅供参考。5 校准条件5.1 环境条件校准轮廓表的室内温度为(2 05)。校准前,轮廓表与测量标准平衡温度时间不少于2h,相对湿度为4 0%8 5%。5.2 校准项目和校准用标准器校准项目和校准用标准器见表3。表3 校准项目和校准用标准器序号校准项目技术要求1基座测量面的表面粗糙度表面粗糙度比较样块MP E:+1 2%-1 7%表面粗糙度测量仪MP E:1 0%2平面度刀口尺MP E V:1m、2级平晶3针尖宽度和触针圆锥角万能工具显微镜MP E V:1m+1 0-5L、1 4测量力测力仪MP E:2%5示值误差2级量块、2级平面平晶6重复性2级量块、2级平面平晶3J J F1 4 7 62 0 1 46 校准方法校准前,首先对轮廓表的外观及各部分相互作用进行检查。确定没有影响计量特性的因素后再进行校准。6.1 基座测量面的表面粗糙度用表面粗糙度比较样块比较测量,有争议时用表面粗糙度测量仪测量。6.2 平面度6.2.1 基座测量面的平面度用刀口形直尺以光隙法进行测量。测量时,刀口形直尺工作棱边应分别放在轮廓表基座平面的、四个位置上,见图3。当各方位上出现的间隙均在中间或两端部位时,取其中一方位间隙量最大的作为平面度;当其中有的方位在中间有间隙,而有的方位在两端有间隙,则平面度以中间和两端最大间隙之和确定。(a)封闭式基座(b)开口式基座图3 基座测量面与刀口形直尺工作棱边接触位置示意图6.2.2 校零用玻璃的平面度用直径大于校零用玻璃测量面长度的平面平晶以技术光波干涉法进行测量,见图4。平面度计算见公式(1)。=n2(1)式中:平面度;n 干涉条纹的条数;工作光波波长(白光波长:0.6m)。图4所示干涉条纹为5条。图4 校零用玻璃平面度测量示意图6.3 触针6.3.1 针尖宽度在万能工具显微镜上测量。测量时,调整焦距,使针尖成像清晰,测量针尖顶端宽度;然后将触针沿轴向旋转9 0 再次测量。取两次测量结果的最大值作为针尖宽度。4J J F1 4 7 62 0 1 46.3.2 圆锥角在万能工具显微镜上测量。在测量针尖宽度后,转动米字线分划板,用任意一条米字线与触针圆锥部位的母线对齐,在万能工具显微镜测角目镜上读数,转动米字线,使它与触针圆锥部位的另外一边的母线对齐,在万能工具显微镜测角目镜上读数,两次读数之差,即为触针的圆锥角。6.4 测量力轮廓表的测量力用测力仪测量。6.5 示值误差在轮廓表的测量范围内大致均匀选择5点进行测量。首先将两块同一尺寸的2级量块平行放置在平面平晶上,将轮廓表放在量块上对零,然后再选取与这两块量块尺寸差为受检点的一块量块,放在这两块量块中间。拿起轮廓表,使轮廓表的测头轻轻垂直接触中间量块,轮廓表的基座平面接触两边的量块,见图5,在轮廓表上读数。重复测量3次,取三次读数的平均值作为该受检点的测量值,该值与量块标称尺寸差的差值即为该点的示值误差,见公式(2)。按上述方法依次测量出其余受检点的示值误差,取各点示值误差中的绝对值的最大值作为校准结果。轮廓表示值误差:e=La-Ls(2)式中:e 示值误差,mm(或m);La 轮廓表读数的平均值,mm(或m);Ls 量块标称尺寸之差,mm(或m)。图5 示值误差测量示意图1量块;2平晶6.6 重复性在轮廓表量程范围内的中间位置测量。选择尺寸差为一半量程值的一组量块,将轮廓表置于该组量块上,数显式的轮廓表可以清零。将轮廓表从量块上拿起,再将轮廓表轻轻放回同一位置,待基座与量块接触后,在轮廓表上读数。在同一条件下进行9次重5J J F1 4 7 62 0 1 4复测量,取最大读数和最小读数之差的三分之一作为测得值。7 校准结果的表达经校准的轮廓表出具校准证书。校准证书的内页格式和信息见附录C。8 复校时间间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,建议为1年。6J J F1 4 7 62 0 1 4附录A 表面轮廓表(数显式)示值误差测量结果不确定度评定A.1 测量方法表面轮廓表示值误差是用一组标称值不同量块组成的高度差直接测量得到的。下面以分辨力为0.0 0 1mm,测量范围为(06.5)mm的数显式表面轮廓表,校准6.5mm点的示值误差(量块组合为1mm和7.5mm)为例,进行测量结果不确定度评定。A.2 测量模型表面轮廓表示值误差:e=La-Ls式中:La 表面轮廓表读数的平均值,mm;Ls 量块标称尺寸之差,mm。A.3 方差和灵敏系数有 u2(e)=c21u21+c22u22式中c1=e/La=1 c2=e/Ls=-1故有 uc2(e)=c21u21+c22u22=u21+u22A.4 不确定度来源a)由重复性限引入的不确定度分量u1;b)量块、温度差和线膨胀系数差引入的不确定度分量u2。A.5 不确定度一览表(见表A.1)表A.1 不确定度一览表标准不确定度分量u(xi)不确定度来源标准不确定度u(xi)ci=f/xiciu(xi)u1重复性限0.6 7m10.6 7mu2量块、温度差及线膨胀系数差0.5 5mu2 1量块0.4 9mu2 2配对量块温度差4.3 41 0-3mu2 3轮廓表与量块的温度差4.3 11 0-2mu2 4线膨胀系数差3.7 61 0-2mu2 5两块对零量块尺寸差0.2 6m-10.5 5muc=0.8 7m7J J F1 4 7 62 0 1 4A.6 不确定度分量计算A.6.1 由重复性限引入的不确定度分量u1依据校准规范,重复性限为2m,按均匀分布,由重复性限引入的不确定度分量为:u1=2m3 3=0.6 7mA.6.2 量块、温度差和线膨胀系数不确定度引入的不确定度分量u2A.6.2.1 校准用2级量块引入的标准不确定度分量u2 12级量块的制造偏差是该标准不确定度分量的主要影响因素,按级使用时,偏差的分布是一种特殊的分布形式,其分布半宽为a。a为2级量块标称长度偏差,a=0.4 0m+8 1 0-6lm;a为1级量块标称长度偏差,a=0.2 0m+4 1 0-6lm。数学期望为0,概率分布函数为:p(x)=12(a-a),xa,a12(a-a),x-a,-a 0,其他其方差为:2=2aa x212(a-a)dx=13(a-a)(a3-a 3)k=a=31+a a+a a2=1.3由于对零和读数,该影响产生2次,由此计算,得到所用2级量块的偏差引起的标准不确定度分量为:u2 1=2ak=0.4 9mA.6.2.2 配对量块的温度差引入的不确定度分量u2 2配对量块的最大温度差t在0.1范围内估计,假设其在该范围内等概率分布,可得其标准不确定度u(t)=0.0 5 8。用于校准的量块的标称值之差均不大于6.5mm,钢制量块的线膨胀系数=1 1.51 0-6-1,则有u2 2=6.5mm1 1.51 0-6-10.0 5 8=4.3 41 0-3mu2 2过小,可以忽略不计。A.6.2.3 表面轮廓表与量块的温度差引入的不确定度分量u2 3表面轮廓表与量块的最大温度差t在1范围内估计,假设其在该范围内等概率分布,其区间半宽为1,可得其标准不确定度u(t)=0.5 7 7。校准过程量程不大于6.5mm,钢制量块的线膨胀系数=1 1.51 0-6-1,则有u2 3=6.5mm1 1.51 0-6-10.5 7 7=4.3 11 0-2mu2 3过小,可以忽略不计。8J J F1 4 7 62 0 1 4A.6.2.4 表面轮廓表与量块线膨胀系数差引入的不确定度分量u2 4表面轮廓表与量块的线膨胀系数均为=(1 1.51)1 0-6-1,估计两者的线膨胀系数差在21 0-6-1范围内等概率分布,可得其标准不确定度u()=1.1 5 51 0-6-1。校准过程量程不大于6.5mm,估计校准时温度相对2 0 的最大偏差值:t=5,则有u2 4=6.5mm1 031.1 5 51 0-6-15=3.7 61 0-2mu2 4过小,可以忽略不计。A.6.2.5 两块对零量块尺寸差引入的不确定度分量u2 51 0mm以内2级量块中心长度的极限偏差为0.4 5m,两块对零量块尺寸差极限为0.9m。测量时,由于测杆位于两块量块之间,故两块量块尺寸差带来的影响为尺寸差极限的1/2,即0.4 5m,取均匀分布,由两块对零量块尺寸差引入的不确定度分量为:u2 5=0.4 5m/3=0.2 6m故 u2=u2 12+u2 52=0.5 5mA.7 合成标准不确定度ucuc=u21+u22=0.6 72+0.5 52m=0.8 7mA.8 扩展不确定度U取k=2,则有U=uck=20.8 7m=1.7m9J J F1 4 7 62 0 1 4附录B 表面轮廓表(指针式)示值误差测量结果不确定度评定B.1 测量方法表面轮廓表示值误差是用一组标称值不同的量块的高度差直接测量得到的。下面以一组标称值之差为0.5mm(2mm和1.5 mm)的量块为例,对指针式,测量范围(01)mm,分度值0.0 0 2mm的表面轮廓表进行测量结果不确定度评定。B.2 测量模型表面轮廓表示值误差:e=La-Ls式中:La 表面轮廓表读数的平均值,mm;Ls 量块标称尺寸之差,mm。B.3 方差和灵敏系数有 u2(e)=c21u21+c22u22式中c1=e/La=1 c2=e/Ls=-1故有 uc2(e)=c21u21+c22u22=u21+u22B.4 不确定度来源a)由重复性限引入的不确定度分量u1;b)量块、温度差和线膨胀系数差引入的不确定度分量u2。B.5 不确定度一览表(见表B.1)表B.1 不确定度一览表标准不确定度分量u(xi)不确定度来源标准不确定度u(xi)ci=f/xiciu(xi)u1重复性限0.6 7m10.6 7mu2量块、温度差及线膨胀系数差0.5 1mu2 1量块0.4 4mu2 2配对量块温度差2.0 01 0-3mu2 3轮廓表与量块的温度差6.6 41 0-3mu2 4线膨胀系数差5.7 81 0-3mu2 5两块对零量块尺寸差0.2 6m-10.5 1muc=0.8 4m01J J F1 4 7 62 0 1 4B.6 不确定度分量计算B.6.1 由重复性限引入的不确定度分量u1依据校准规范,重复性限为2m,按均匀分布,由重复性限引入的不确定度分量为:u1=2m3 3=0.6 7mB.6.2 量块、温度差和线膨胀系数差引入的不确定度分量u2B.6.2.1 量块的尺寸差引入的不确定度分量u2 1引用附录A.6.2.1结果,计算出k=1.3 1。由于对零和读数,该影响产生2次由此计算,得到所用2级量块的偏差引起的标准不确定度分量为:u2 1=2ak=0.4 4mB.6.2.2 配对量块的温度差引入的不确定度分量u2 2配对量块的最大温度差t在0.1范围内估计,假设其在该范围内等概率分布,可得其标准不确定度u(t)=0.0 5 8。用于校准的量块的标称值之差均不大于3mm,钢制量块的线膨胀系数=1 1.51 0-6-1,则有u2 2=3mm1 1.51 0-6-10.0 5 8=2.0 01 0-3mu2 2过小,可以忽略不计。B.6.2.3 表面轮廓表与量块的温度差引入的不确定度分量u2 3它们间的最大温度差t在1范围内估计,假设其在该范围内等概率分布,其区间半宽为1,可得其标准不确定度u(t)=0.5 7 7。校准过程量程不大于1mm,钢制量块的线膨胀系数=1 1.51 0-6-1,则有u2 3=1mm1 1.51 0-6-10.5 7 7=6.6 41 0-3mu2 3过小,可以忽略不计。B.6.2.4 表面轮廓表与量块线膨胀系数差引入的不确定度分量u2 4表面轮廓表与量块的线膨胀系数均为=(1 1.51)1 0-6-1,估计两者的线膨胀系数差在21 0-6-1范围内等概率分布,可得其标准不确定度u()=1.1 5 51 0-6-1。校准过程量程不大于1mm,估计校准时温度相对2 0的最大偏差值:t=5,则有u2 4=1mm1.1 5 51 0-6-15=5.7 81 0-3mu2 4过小,可以忽略不计。B.6.2.5 两块对零量块尺寸差引入的不确定度分量u2 51 0mm以内2级量块中心长度的极限偏差为0.4 5m,两块对零量块尺寸差极限为0.9m。测量时,由于测杆位于两块量块之间,故两块量块尺寸差带来的影响为尺寸差极限的1/2,即0.4 5m,取均匀分布,由两块对零量块尺寸差引入的不确定度分量为:u2 5=0.4 5m/3=0.2 6m11J J F1 4 7 62 0 1 4故 u2=u2 12+u2 52=0.5 1mB.7 合成标准不确定度ucuc=u21+u22=0.6 72+0.5 12m=0.8 4mB.8 扩展不确定度U取k=2,则有U=uck=20.8 4m=1.7m21J J F1 4 7 62 0 1 4附录C校准证书内页信息及格式C.1 校准证书至少包括以下信息:a)标题:“校准证书”;b)实验室名称和地址;c)进行校准的地点;d)证书或报告的唯一性标识(如编号),每页及总页的标识;e)客户的名称和地址;f)被校对象的描述和明确标识;g)进行校准日期,如果与校准结果的有效性应用有关时,应说明被校对象的接收日期;h)如果与校准结果的有效性和应用有关时,应对抽样程序进行说明;i)对校准所依据的技术规范的标识,包括名称及代号;j)本次校准所用计量标准的溯源性及有效性说明;k)校准环境的描述;l)校准结果及测量不确定度的说明;m)对校准规范的偏离的说明;n)校准证书或校准报告签发人的签名、职务或等效标识;o)校准结果仅对被校对象有效的声明;p)未经实验室书面批准,不得部分复制证书的声明。C.2 推荐的校准证书内页格式见表C.1。表C.1 校准证书内页格式证书编号:校准环境条件温 度:相对湿度:%地点:其他:序号校准项目校准结果1基座测量面的表面粗糙度2平面度基座测量面校零用玻璃测量面3触针针尖宽度圆锥角4测量力5示值误差6重复性测量结果不确定度:校准员:核验员:J J F1 4 7 62 0 1 4