大尺寸外徑千分尺校準規(guī)范

1大尺寸外徑千分尺校準規(guī)范本規(guī)范適用于分度值為0.01mm,測量范圍分別為(500～1000)mm、(1000~3000)mm的大尺寸外徑千分尺的校準。本規(guī)范引用了下列文件：JB/T10007—2012大外徑千分尺(測量范圍為1000mm～3000mm)GB/T1216外徑千分尺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。大尺寸外徑千分尺是利用螺旋副原理，對尺架上兩測量面間分隔的距離進行測量的外尺寸測量器具。測砧可換或可調(diào)式大尺寸外徑千分尺見圖1,帶表大尺寸外徑千分尺見圖2,校對用量桿見圖3。2圖2帶表大尺寸外徑千分尺偏移量限見表1。表1測砧測量面與測微螺桿測量面的相對偏移量4.2測力和測力變化大尺寸外徑千分尺平測微頭與球面接觸時的測量力為(8～12)N。帶表大尺寸外徑千分尺的活動測砧與球面接觸時的測量力為(6～10)N。測量力的變化不大于2N。微分筒錐面的端面棱邊至固定套管標尺標記面的距離不大于0.4mm。4.4微分筒錐面的端面與固定套管毫米標尺標記的相對位置3管毫米標尺標記的右邊緣應(yīng)相切。若不相切時，允許壓線不大于0.05mm,離線不大大尺寸外徑千分尺和校對用量桿測量面的表面粗糙不同而有所區(qū)別，應(yīng)不超過表2的規(guī)定。表2測量面的表面粗糙度不銹鋼、工具鋼測量范圍(500～1000)mm的大尺寸外徑千分尺測量面的平面度不大于0.6μm;測量范圍(1000～3000)mm的大尺寸外徑千分尺測量面的平面度不大于1μm。表3大尺寸外徑千分尺最大允許誤差和兩測量面的平行度限(或可調(diào)式)士16士18士22士32士37士404(或可調(diào)式)大尺寸外徑千分尺士43士49帶表大尺寸外徑千分尺士30士40士504.8測微頭的示值誤差示值范圍為(0～25)mm的測微頭的示值誤差不超過±4μm;示值范圍為(0~大尺寸外徑千分尺的示值最大允許誤差見表校對用量桿尺寸偏差限應(yīng)符合表4的規(guī)定。另外，對于球端面的校對用量桿宜附有表4校對用量桿尺寸偏差最大允許值士12士14.5士17.5士25注：校準工作不判斷合格與否，上述計量特性要求僅供參考。校準大尺寸外徑千分尺的室內(nèi)溫度和平衡溫度的時間一般不超過表5的要求。5室內(nèi)溫度對20℃的允許偏差/℃大尺寸外徑千分尺士3士24士25士1士0.565.2校準項目和標準器及配套設(shè)備大尺寸外徑千分尺的校準項目和標準器及配套設(shè)備見表6。序號校準項目標準計量器具1測砧測量面與測微螺桿測量面的相23管標尺標記面的距離4 5測量面的表面粗糙度6測砧和測微螺桿測量面的平面度2級平面平晶7兩測量面的平行度8測微頭的示值誤差9大尺寸外徑千分尺示值誤差內(nèi)徑千分尺(或?qū)Ｓ昧織U)指示表的回程誤差毫米刻度尺示值誤差MPE:±(0.6μm+L/200)分米刻度尺示值誤差MPE:±(0.5μm+L/100)激光干涉儀：MPE:±(0.03μm+1.5×10-6L)6校準方法目測檢查外觀，檢查大外徑千分尺相互作用：鎖緊裝置可靠緊固、指示表有一定預(yù)壓縮量、活動測砧的伸縮行程應(yīng)保證指示表的指示范圍約為±1.5mm,確定沒有影響6計量特性因素后再進行校準。6.1測砧測量面與測微螺桿測量面的相對偏移量將大尺寸外徑千分尺平放在平板上的3個可調(diào)支撐上，在測微螺桿示值處于測量下限時，調(diào)整支撐使其測微螺桿軸線與平板測量面平行，然后用百分表測出測砧與測微螺桿在同一方位上至平板間的距離差△X,再用可調(diào)V形支撐把大尺寸外徑千分尺尺架轉(zhuǎn)動90°后豎立與支撐穩(wěn)定接觸于平板上，按上述方法測出△Y,如圖4所示。測砧測量面與測微螺桿測量面的相對偏移量△按式(1)計算：此項校準也可以用其他專用設(shè)備測量和計算。6.2測力和測力變化調(diào)整測力儀安裝位置，確保測力儀的球測量面與大尺寸外徑千分尺測微螺桿平測量面有效接觸。在測量上限、測量下限兩極限位置上，在測力儀上分別讀取兩個數(shù)值作為測力測得值，兩數(shù)值之差為測力變化。6.3微分筒錐面的端面棱邊至固定套管標尺標記面的距離用0.4mm的塞尺置于固定套管刻線面上用比較法測量，微分筒錐面的棱邊上邊緣不應(yīng)高于塞尺表面。測量應(yīng)在微分筒任意一周內(nèi)不少于3個位置進行。也可以用讀數(shù)顯微鏡或工具顯微鏡測量。6.4微分筒錐面的端面與固定套管毫米標尺標記的相對位置首先將大尺寸外徑千分尺測量下限調(diào)整正確，轉(zhuǎn)動微分筒使其零刻線與固定套管的縱向標尺標記對準，觀察微分筒錐面的端面是否與固定套管毫米標尺標記右邊緣相切。若不相切，轉(zhuǎn)動微分筒使其相切，在微分筒上讀出其零點標尺標記對固定套管縱向標尺標記的偏移量，該偏移量即為離線或壓線的數(shù)值，見圖5。7圖5微分筒錐面的端面與固定套管毫米刻線的相對位置用2級平面平晶以技術(shù)光波干涉法測量。測量面直徑為6.5mm的，距離邊緣0.2mm范圍內(nèi)不計；測量面直徑為8mm的，距離邊緣0.5mm范圍內(nèi)不計。用鋼球式專用檢具(見圖6)或其他專用檢具及測量儀器進行測量。圖6鋼球式專用檢具相差1/4測微螺桿螺距的鋼球式專用量桿進行測量，分別校準測量面的四個方位的平行度。每一根專用量桿按90°間隔轉(zhuǎn)動，并從大尺寸外徑千分尺上讀數(shù)(帶表大外徑千分尺由測砧指示表讀數(shù)),四次讀數(shù)的最大差值即為兩測量面在此方位上的平行度。更換面的平行度。將具有球形測量面的測微頭示值專用檢具安裝在接近測微螺桿端的尺架上，用表78所列尺寸系列的一組4等的量塊進行測量。測微頭各點指示值與量塊尺寸的差值即為測微頭的示值誤差。量塊尺寸系列或2.5,5.1,7.7,10.3,12.9,15,17.6,20.2,22.8,25或2.5,7.7,12.9,17.6,22.8,30.1,35.3,40.9,45.2,506.9大尺寸外徑千分尺的示值誤差該項校準在尺身處于水平位置或指定方位進行。測量范圍為(500～1000)mm的外徑千分尺用5等量塊進行校準。其分布點由測量下限與測微頭示值誤差的被測點尺寸之和確定。測量范圍為(1000～3000)mm的外徑千分尺，采用帶修正值的內(nèi)徑千分尺(或?qū)Ｓ昧織U)在測量范圍的上限及下限兩個位置附近進行校準。大尺寸外徑千分尺的示值誤差e可由式(2)計算：l?——外徑千分尺的示值(20℃條件下),mm;l?——校對量桿或內(nèi)徑千分尺或量塊的實際值(20℃條件下),mm。對于可調(diào)測砧大尺寸外徑千分尺，先將可調(diào)測砧調(diào)整至測量范圍下限(或上限)位置，將測微頭置于其下限(或上限)位置處，用校對用量桿對零，然后用相應(yīng)尺寸的內(nèi)徑千分尺(或?qū)Ｓ昧織U)進行測量。取兩個受校點位置絕對值大的示值誤差為大尺寸外徑千分尺的示值誤差。對于帶表大尺寸外徑千分尺，采用與可調(diào)測砧大尺寸外徑千分尺同樣的方法進行測量，區(qū)別在于：對零時應(yīng)使指示表和測微頭同時對零，示值校準時將測微頭調(diào)整至指示為內(nèi)徑千分尺(或?qū)Ｓ昧織U)的實際尺寸值，然后緊固測微螺桿，從帶表測砧的指示表9上讀取各受校點的示值誤差。取兩個受校點位置絕對值大的示值誤差為帶表大外徑千分注：大尺寸外徑千分尺在兩測量面的平行度和測微頭的示值誤差符合要求的情況下，該項示值誤差可以不進行校準。6.10指示表的回程誤差用微動臺架進行校準。在指示表量程范圍內(nèi)任意取一點，在指示表行程移動量不少于0.5mm的情況下讀取該點在正、返行程過程中的讀數(shù)差。6.11校對用量桿測量范圍為(500～1000)mm的外徑千分尺，校對用量桿的尺寸偏差在測長機上采用4等量塊以比較法進行測量。測量范圍為(1000～3000)mm的外徑千分尺，校對量桿的尺寸偏差用測長機和激光干涉儀進行直接測量。測量時，校對量桿應(yīng)支承在距兩端測量面2L/9(L為校對量桿長度尺寸，單位為mm)的貝塞爾點上。重復(fù)測量5次，取5次測量結(jié)果的平均值作為校對量桿的實際尺寸。也可以用滿足準確度要求的其他設(shè)備進行測量。7校準結(jié)果表達經(jīng)校準的大尺寸外徑千分尺發(fā)給校準證書。校準證書及內(nèi)頁格式見附錄C。8復(fù)校時間間隔由于復(fù)校時間間隔的長短是由儀器的使用情況、使用者、儀器本身質(zhì)量等諸因素所決定的，因此，送校單位可根據(jù)實際使用情況自主決定復(fù)校時間間隔。一般情況下，建議復(fù)校時間間隔為一年。大尺寸外徑千分尺示值誤差校準結(jié)果的測量不確定度評定(測量范圍500mm～1000mm)A.1測量方法依據(jù)本規(guī)范，大尺寸外徑千分尺(以下簡稱為外徑千分尺)的示值誤差的校準是在所要求的測量條件下，選用五等量塊、測量溫度(20±0.5)℃,以直接測量法校準。以分度值為0.01mm,測量上限為700mm,900mm,1000mm的外徑千分尺為例進行分析。用675mm,875mm,975mm量塊校對外徑千分尺零位，然后用量塊對外徑千分尺700mm,900mm,1000mm點進行校準，評定測量結(jié)果的不確定度。A.2測量模型由外徑千分尺的示值誤差公式e=l?—l?得：l?——外徑千分尺的示值(20℃條件下),mm;l?——量塊的實際值(20℃條件下),mm;a?、a?——分別為外徑千分尺和量塊的線膨脹系數(shù)，℃-1;△t?、△t?——分別為外徑千分尺和量塊偏離參考溫度20℃的數(shù)值，℃。A.3方差和靈敏系數(shù)在示值誤差e的公式中，令l≈l?≈l?,消去相關(guān)項，同時簡化括號內(nèi)運算，令δ?=α?-αz,δ?=△t?-△tz靈敏系數(shù)c;=af/ax;,則：u?,uz,u?,u?分別表示l?,l?,δ?,δ?的標準不確定度。由于l?,l?,δ?,δ2各分量互不相關(guān)，按不確定度傳播率，輸出量e的估計值方差為u2(e)=ul+u2+(l△t2)u}+(la)2u?表A.1不確定度概算匯總表lm=700mm標準不確定度分量u(x;)1外徑千分尺和量塊線膨脹系數(shù)外徑千分尺與量塊溫差引入的不確定度分量表A.2不確定度概算匯總表lm=900mm標準不確定度分量u(x;)1外徑千分尺和量塊線膨脹系數(shù)差引入的不確定度分量外徑千分尺與量塊溫差引入的不確定度分量標準不確定度分量u(x;)不確定度來源1外徑千分尺和量塊線膨脹系數(shù)外徑千分尺與量塊溫差引入的不確定度分量A.5輸入量標準不確定度的評定A.5.1測量重復(fù)性引入的測量不確定度分量u?在重復(fù)性條件下，用量塊對外徑千分尺測量范圍上限700mm,900mm,1000mm點進行連續(xù)10次測量，測量值見表A.4。得到標準偏差su=0.88μm,則u?=0.88μmA.5.2量塊引入的不確定度分量u?A.5.2.1對零位用量塊示值誤差引入的不確定度分量uzi量塊的測量不確定度為U=0.5μm+5×10-6L,k=2.7,lmi為對零時量塊長度，則對零時量塊引入的不確定分量為：當(dāng)lm?=675mm時，由600mm和75mm兩塊量塊組合而成：當(dāng)lm?=875mm時，由800mm和75mm兩塊量塊組合而成：當(dāng)lm?=975mm時，由900mm和75mm兩塊量塊組合而成A.5.2.2校準用量塊引入的不確定度分量vz量塊的測量不確定度為U=0.5μm+5×10-6L,k=2.7,lm?為校準用量塊長度，則校準時量塊引入的不確定分量為：以上兩項合成得uz:A.5.3外徑千分尺與量塊線膨脹系數(shù)差引入的不確定度分量u?外徑千分尺與量塊使用的材料基本相同，兩者的熱膨脹系數(shù)均為(11.5±1)×10-6℃-1,兩者的熱膨脹系數(shù)差在±2×10-6℃-1范圍內(nèi)服從三角分布，則引入的不確ug=2×10-6C-1/√6=0.82×10-A.5.4外徑千分尺與量塊溫差引入的不確定度分量u?在校準過程中用溫度傳感器分別對外徑千分尺和量塊的表面溫度進行測量。外徑千分尺與量塊溫差在±0.3℃內(nèi)，則因溫度測量引入的不確定度分量為：A.6合成標準不確定度u。A.7擴展不確定度U取k=2,則擴展不確定度U為：附錄B大尺寸外徑千分尺示值誤差校準結(jié)果的測量不確定度評定(測量范圍1000mm～3000mm)B.1測量方法依據(jù)本規(guī)范，大尺寸外徑千分尺(以下簡稱為外徑千分尺)的示值誤差的校準是在所要求的測量條件下，選用經(jīng)過校準后有修正值的校對量桿或內(nèi)徑千分尺進行校準。對分度值為0.01mm,測量上限為1200mm,2000mm,3000mm的外徑千分尺，用1125mm,1925mm,2925mm的校對量桿或內(nèi)徑千分尺校對外徑千分尺零位，然后用校對量桿或內(nèi)徑千分尺對外徑千分尺的1175mm,1975mm,2975mm測量點分別進行校準，評定測量結(jié)果的不確定度。B.2測量模型由外徑千分尺的示值誤差公式e=l?-l?得：l?——外徑千分尺的示值(20℃條件下),mm;l?——校對量桿或內(nèi)徑千分尺的實際值(20℃條件下),mm;α1、a?——分別為外徑千分尺和校對量桿或內(nèi)徑千分尺的線膨脹系數(shù)，C-1△t?、△t?分別為外徑千分尺和校對量桿或內(nèi)徑千分尺偏離參考溫度20℃的l?——外徑千分尺測砧測量面與測微螺桿測量面相對偏移引入的示值誤差，mm;l?——外徑千分尺兩測量面平行度引入的示值誤差，mB.3方差和靈敏系數(shù)在示值誤差e的公式中，令l≈l?≈l?,消去相關(guān)項，同時簡化括號內(nèi)運算，令靈敏系數(shù)c;=3f/ax;則：;分別表示l?,l?,δi,δ2,l?,l?的標準不確定度。由各分量互不相關(guān)，按不確定度傳播率，輸出量e的估計值方u2(e)=uí+u2+(l△t)2u}+(la)2ui+u)+u:B.4標準不確定度匯總表標準不確定度分量u(x;)不確定度來源標準不確定度值u(x;)1引入的不確定度分量外徑千分尺與校對量桿(內(nèi)徑千分尺)外徑千分尺與校對量桿(內(nèi)徑千分尺)外徑千分尺測砧測量面與測微螺桿測1外徑千分尺兩測量面平行度引入不確定度分量1標準不確定度分量u(x;)不確定度來源標準不確定度值u(x;)1引入的不確定度分量外徑千分尺與校對量桿(內(nèi)徑千分尺)外徑千分尺與校對量桿(內(nèi)徑千分尺)外徑千分尺測砧測量面與測微螺桿測1外徑千分尺兩測量面平行度引入不確定度分量1表B.3不確定度概算匯總表lm=3000mm標準不確定度分量u(xi)不確定度來源標準不確定度值u(xi)1校對量桿(內(nèi)徑千分尺)修正值引外徑千分尺與校對量桿(內(nèi)徑千分尺)外徑千分尺與校對量桿(內(nèi)徑千分尺)外徑千分尺測砧測量面與測微螺桿測1外徑千分尺兩測量面平行度引入不確定度分量1示值范圍為(0～50)mm的測微頭的最大允許誤差u?=5μm/√3=2.89B.5.2校對量桿(內(nèi)徑千分尺)修正值引入的不確定度分量u?B.5.2.1對零位用校對量桿(內(nèi)徑千分尺)修正值引入的不確定度B.5.2.2校準用校對量桿(內(nèi)徑千分尺)修正值引入的不確定度分量u?z使用的經(jīng)過校準后有修正值的校對量桿(內(nèi)徑千分尺)進行校準時引入的不確定以上兩項合成得uz,lm為該外徑千分尺的測量上限：μmμmμm為(11.5±1)×10-6℃-1,兩者的線膨脹系數(shù)差在±2×10-6℃-1范圍內(nèi)服從三角分布，則引入的不確定度分量為：B.5.4外徑千分尺與校對量桿(內(nèi)徑千分尺)溫差