JJF(蘇) 276-2024 接觸（觸針）式表面輪廓測量儀校準規(guī)范

江蘇省地方計量校準規(guī)范接觸（觸針）式表面輪廓測量儀校準規(guī)范CalibrationSpecificationforContact（Stylus）SurfaceContourTester2024-09-26發(fā)布 2024-12-01實施江蘇省市場監(jiān)督管理局 發(fā)布JJF（蘇）JJF（蘇）276－2024JJF(蘇)276—2024接觸（觸針）式表面輪廓測量儀校準規(guī)范JJF(蘇)276—2024本規(guī)范經江蘇省市場監(jiān)督管理局于2024年09月26日批準，并自2024年12月01日起施行。歸口單位：本規(guī)范主要起草人：董鈞（陰市量測檢定）張 斌江陰計量試檢所）參加起草人：孫維強（昆山市計量測試所）莊劍峰（蘇州賽寶校準技術服務有限公司）目 錄引言 (Ⅱ)1 范圍 (1)2 引用文件 (1)3 概述 (1)計量特性 (2)導軌直線度 (2)輪廓水平分量（X軸）示值誤差 (2)輪廓垂直分量（Z軸）示值誤差 (2)角度測量示值誤差 (2)圓弧半徑測量示值誤差 (2)4.6 重復性 (2)校準條件 (2)環(huán)境條件 (2)測量標準及其他設備 (2)校準項目和校準方法 (3)導軌直線度 (3)輪廓水平分量（X軸）示值誤差 (3)輪廓垂直分量（Z軸）示值誤差 (3)角度測量示值誤差 (4)圓弧半徑測量示值誤差 (4)6.6 重復性 (5)校準結果表達 (5)復校時間間隔 (5)附錄A：輪廓標準器示例 (6)附錄B：輪廓水平分量（X軸）示值誤差的測量不確定度評定示例 (7)附錄C：輪廓水平分量（Z軸）示值誤差的測量不確定度評定示例 ()附錄D：圓弧半徑示值誤差的測量不確定度評定示例 (14)附錄E：角度示值誤差的測量不確定度評定示例 (17)附錄F：校準證書內頁信息及格式 (19)引 言JJF1071-2010JJF1001-2011JJF1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》共同編制。GB/T19600-2004/ISO12179:2000范（GPS）表面結構輪廓法接觸（觸針）式儀器的校準》以及GB/T6062-2009/ISO3274:1996（GPS）（觸針JB/T11271-2012《接觸（觸針）式表面輪廓測量儀》的要求。本規(guī)范為首次發(fā)布。II接觸（觸針）式表面輪廓測量儀校準規(guī)范范圍本規(guī)范適用于接觸（觸針）式表面輪廓測量儀的校準。引用文件本規(guī)程引用下列文件JJF1001-2011通用計量術語及定義JJF1059.1-2012測量不確定度評定與表示GB/T19600-2004產品幾何量技術規(guī)范（GPS）表面結構輪廓法接觸（觸針）式儀器的校準GB/T6062-2009產品幾何技術規(guī)范（GPS）表面結構輪廓法接觸（觸針）的標稱特性JB/T11271-2012接觸（觸針）式表面輪廓測量儀凡是注明日期的引用文件，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）概述圖1接觸（觸針）式表面輪廓測量儀1-底座；2-工作臺；3-觸針；4-傳感器；5-基準導軌；6-立柱；7-驅動箱；8-計算機；9-信號處理器接觸（觸針）式表面輪廓測量儀（以下簡稱輪廓儀）是測量各種機械零件形狀和截面輪廓形狀的精密設備。輪廓儀工作原理：以導軌為基準，觸針沿著工件表面運動，記錄測量儀的表面輪廓曲線，計算并評定輪廓的尺寸、角度、圓弧半徑等二維形狀位置參數(shù)的測量儀器。1輪廓儀的型式如圖1所示計量特性X輪廓水平分量（X）示值誤差。輪廓垂直分量（Z）示值誤差。角度測量示值誤差。圓弧半徑測量示值誤差。重復性校準條件環(huán)境條件校準室內應無影響測量的灰塵、振動、氣流、腐蝕性氣體和較強磁場。其他環(huán)境條件見表1。表1 校準環(huán)境條件實驗室溫度/℃室溫變化/(℃/h)平衡溫度時間/h實驗室相對濕度/%RH20±3≤1≥2≤65測量標準及其他設備輪廓儀的測量標準及其他設備見表2。表2 測量標準及其他設備一覽表序號校準項目測量標準及其他設備1X軸導軌直線度平面平晶：1級2輪廓水平分量（X軸）示值誤差P:±（.3m+1.5×0?6廓標準器：?≤1/4MPEX（A）3輪廓垂直分量（Z軸）示值誤差量塊：3等；平面平晶：一級4角度測量示值誤差角度塊：2級或輪廓標準器：?≤1/4MPEθ5圓弧半徑測量示值誤差標準球或標準半球或輪廓標準器：直徑：?≤1/3MPER，圓度：≤1/10MPER（Φ5mm～Φ20mm和Φ40mm～Φ80mm各一個）26重復性角度塊：2級注：可采用滿足測量不確定度要求的其他測量設備進行校準。校準項目和校準方法校準前應檢查輪廓儀的外觀和各部分相互作用，確認沒有影響校準的缺陷后再行校準。XX在平面平晶工作面上掃描滑行，從輪廓曲線圖上確定校準范圍內滑行運動的直線度。輪廓水平分量（X）示值誤差輪廓標準器用輪廓標準器對輪廓儀水平分量的示值誤差進行校準（AXX3～5X66%。在輪廓曲線中擬合各齒側邊延長線的交點，評價長度段交點間的距離??準器的實際值進行比較，通過式（1）得到示值誤差??。?=??? （）式中：??i段間距的示值誤差，mm；??—i段間距的輪廓儀測量值，mm；?—i段間距的樣塊標準值，m。激光干涉儀X軸測量范圍內選取大致均勻分布的5點輪廓水平分量(X軸)示值誤差。取其最大值為輪廓水平分量(X軸)示值誤差?？刹捎脻M足測量不確定度要求的其他測量設備進行校準輪廓垂直分量(Z3～54/5，分別選取對應尺寸的三等量塊作為各校準點的標準器。將平晶放置在工作臺上，調整平晶平面方向與X軸導軌平行，將量塊依次研合在平3ZXˉ0Z?X?儀正值范圍內測量其他量塊。通過式（2）得到各點的示值誤差??。??=??0??? （）式中：??i校準點的示值誤差，mm；?i校準點的輪廓儀平均讀數(shù)值，mm；0—輪廓儀零位平均讀數(shù)值，m；??i校準點的實際值，mm。調整驅動箱高度，將尺寸最大的量塊調整為零位基準。用同樣的方法依次在輪廓儀的負行程范圍內測量其他量塊，得到各點示值誤差。角度測量示值誤差2～3算平均值與角度塊實際值之差作為該角度的示值誤差?α，如式（3）所示。?=ˉ?? （）式中：??—角度測量示值誤差；ˉ—輪廓儀測量結果平均值；?—角度實際值。X2～3的示值誤差?α，如式（3）所示。圓弧半徑測量示值誤差將標準球（半球）放置于輪廓儀工作臺上，先調整標準球（半球）的位置，使觸針滑行軌跡通過標準球（半球）的最高點，測量球表面輪廓半徑。選取左右對稱的圓弧段（120°）與標準球（半球）半徑實際值之差，作為該標準球（半球）下測得的示值誤差??1式（4）所示。4?=ˉ?? （）式中：??—圓弧半徑測量示值誤差；ˉ—輪廓儀測量結果平均值；?—半徑實際值。（半球??2的方向與X軸導軌平行。測量圓弧輪廓，選取左右對稱的圓弧段（對應的圓弧角大于120°）計算測得輪廓圖形的圓弧半徑，連續(xù)測量三次取其平均值與圓弧輪廓實際半徑值之差，作為該圓弧輪廓下測得的示值誤差??，如式（4）所示。重復性6.460°40′與最小值之差的三分之一作為測量結果。校準結果的表達經校準的接觸（觸針）式表面輪廓測量儀出具校準報告，校準證書信息見附錄F復校時間間隔復校時間間隔根據(jù)實際使用的具體情況確定，一般不超過1年。5A

輪廓標準器示例技術要求輪廓標準器各齒側邊延長線的交點距離?校準結果的擴展不確定度，應不大于1/4MPEX1/4MPEθ；圓弧輪廓圓度應不1/10MPER1/3MPER。其他要求LX2）h應小于等于測針的高度；齒頂角度?1、?2、?3為三個不同的角度值；120°，且?1、?2為兩個直徑不同的圓弧輪廓；5μm；10mm；Ra0.8μm。236

輪廓水平分量（X軸）示值誤差的測量不確定度評定示例概述在環(huán)境溫度（20±3）℃，采用經校準后的輪廓標準器測量輪廓儀水平分量（X軸）20mm（U=0.5μm，k=2）及200mm（U=1.5μm，k=2）處示值，輪廓儀示值與輪廓標準器實際間隔值之差為測量結果。測量模型

??=???+??????????????? .1)式中：??—i段間距的示值誤差，mm；??—i段間距的輪廓儀測量值，mm；?—i段間距的樣塊實際值，m；? ????—（.5±）0?6?1? ??、??—20的值，。令??=?????，??=????，取?≈?≈?、?≈??≈??，??≈≈???，則式.1)整理得?=???+????????????? .2)方差和靈敏系數(shù)考慮各分量彼此獨立，由式(B.2)有：?1=????)=1，?2=????)=?，?3=(?)??)=???，?4=(?)??)=????標準不確定度分量的來源與評定輪廓水平分量（X軸）示值?引入的標準不確定度分量(?)用輪廓儀校準輪廓標準器其中一個間隔，重復測量10次，測量結果見表B.17表B.1 （mm）次數(shù)12345678910測得值（20）20.001520.001320.001420.001620.001820.001820.001620.001720.001420.0016(200)199.9935199.9934199.9936199.9944199.9947199.9941199.9941199.9944199.9934199.9939測得數(shù)據(jù)經處理得單次測量實驗標準偏差為：1??11??1??=1??

=0.17μm1??1??=11??1??=1??所以20mm：???=0.17μm200mm：???=0.47μm輪廓標準器校準結果引入的不確定度分量???輪廓標準器校準結果的擴展不確定度為U=0.5μm，k=2，則標準器產生的標準不確定度分量為：?20mm:?? =0.5μm=0.25μm?2?200mm:?? =1.5μm=0.75μm?2輪廓儀與輪廓標準器線膨脹系數(shù)差產生的標準不確定度分量?(??)輪廓儀與輪廓標準器材質均為鋼制，其線膨脹系數(shù)界限在（11.5±1）×10?6℃?1??210?6℃?1差產生的標準不確定度分量為：6???=6

2×10?6℃?1

=8.2×10?7

℃?1輪廓儀與輪廓標準器的溫度差產生的標準不確定度分量?(??)輪廓儀與輪廓標準器溫度不平衡產生溫度差，經驗表明其半?yún)^(qū)間為0.2℃，服從均勻分布，溫度差產生的標準不確定度分量為80.2℃3???= =0.12℃0.2℃3合成標準不確定度的計算靈敏系數(shù)的計算輪廓儀與輪廓標準器材質均為鋼制，其線膨脹系數(shù)應為（11.5±1）×10?6℃?1。203℃。?=20mm，其靈敏系數(shù)分別計算為：?1=1，?2=?1，?3=????=20mm?3℃=60mm?℃，?4=????=?20mm?11.5×10?6℃?1=-23×10?5mm?℃?1?=200mm，其靈敏系數(shù)分別計算為：?1=1，?2=?1，?3=????=200mm?3℃=600mm?℃，?4=????=?200mm?11.5×10?6℃?1=?23×10?4mm?℃?1標準不確定度分量一覽表B.2標準不確定度分量一覽表（?=20mm）標準不確定度分量不確定度來源標準不確定度靈敏系數(shù)|c|c?(?)(?)測量重復性0.17μm10.17μm???輪廓標準器校準結果0.25μm10.25μm?(??)輪廓儀與專用樣塊線膨脹系數(shù)差8.2×10?7℃?160mm?℃0.05μm?(??)輪廓儀與專用樣塊的溫度差0.12℃23×10?5mm?℃?10.03μm9表B.3標準不確定度分量一覽表（?=200mm）標準不確定度分量不確定度來源標準不確定度靈敏系數(shù)|c|c?(?)??)測量重復性0.47μm10.47μm???輪廓標準器校準結果0.75μm10.75μm?(??)輪廓儀與專用樣塊線膨脹系數(shù)差8.2×10?7℃?1600mm?℃0.49μm?(??)輪廓儀與專用樣塊的溫度差0.12℃23×10?4mm?℃?10.27μm?2?2?2??+?2?2??+?2?2??+1234??=?=20mm：??=0.31μm?=200mm：??=1.04μm擴展不確定度的確定取?=2，則有?=20mm：?=????=2?0.31μm≈0.6μm?=200mm：?=????=2?1.04μm≈2.0μm10

輪廓垂直分量（Z軸）示值誤差的測量不確定度評定示例概述3（Z軸得值與量塊實際值高度差之差為測量結果。測量模型?=??（??0）+???????（??0）?????? C.1)式中：??—輪廓垂直分量各校準點示值誤差，mm；??—輪廓儀垂直分量示值，mm；?—i塊量塊實際值，m；?0—置零用量塊的實際值，mm；? ??、?—（.5±）×0?6℃?1? ??、??—20℃的值，℃。令??=???????=????????≈?≈??0?≈??≈???≈≈???，則式C.1整理得?=??（??0）+?????????????? C.2)方差和靈敏系數(shù)考慮各分量彼此獨立，由式(C.2)有：?1=?(?)=1，?2=?(?)=?1，3=?(0)=1?4=(?)??)=????，?5=(?)??)=????標準不確定度分量的來源與評定輪廓儀測量重復性引入的標準不確定度分量(?)1mm9mm10C.111表C.1 （mm）次數(shù)12345678910測得值9.00199.00229.00219.00119.00129.00149.00169.00179.00189.00151??1???Σ(???=1?=

=0.36μm所以???=0.36μm校準用量塊引入的不確定度分量???三等量塊長度測量的不確定度為?=0.0??1×06×?包含因子?=2.7，10mm時為?=0.11??，?=2.7，因此???

=0.11μm=0.04μm2.7置零用量塊引入的不確定度分量???三等量塊長度測量的不確定度為?=0.0??1×06×?包含因子?=2.7，1mm時為?=0.10??，?=2.7，因此???

=0.10μm=0.04μm2.7輪廓儀與量塊線膨脹系數(shù)差產生的標準不確定度分量?(??)輪廓儀與量塊材質均為鋼制，其線膨脹系數(shù)界限在（11.51）10?6℃?1范圍內??210?6℃?1的標準不確定度分量為：6???=6

2×10?6℃?1

=8.2×10?7

℃?1輪廓儀與量塊的溫度差產生的標準不確定度分量?(??)溫度差產生的標準不確定度分量為0.2℃3???= =0.12℃0.2℃3合成標準不確定度的計算12靈敏系數(shù)的計算輪廓儀與量塊材質均為鋼制，其線膨脹系數(shù)應為（11.51）10?6℃?1。被測輪203℃。?=9mm，其靈敏系數(shù)分別計算為：?1=1，?2=?1，?3=1?4=????=9mm?0.3℃=27mm?℃，?5=????=?9mm?11.5×10?6℃?1=-10.4×10?5mm?℃?1標準不確定度分量一覽表標準不確定度分量不確定度來源標準不確定度靈敏系數(shù)|c|c?(?)(?)測量重復性0.36μm10.36μm???校準用量塊尺寸0.04μm10.04μm?0置零用量塊0.04μm10.04μm?(??)輪廓儀與量塊線膨脹系數(shù)差8.2×10?7℃?127mm?℃0.03μm?(??)輪廓儀與量塊的溫度差0.12℃10.4×10?5mm?℃?10.02μm?2?2?2??+?2?2??+?2?2?0+?2?2??+??12345??==0.37μm擴展不確定度的確定取?=2,則有?=????=2?0.37μm≈0.8μm13附錄D圓弧半徑示值誤差的測量不確定度評定示例概述R22.5mm測得值與標準半球實際值之差為測量結果。測量模型

?=???+????????????? .1)式中：??—輪廓儀半徑各校準點示值誤差，mm；??—輪廓儀半徑測量示值，m；??—標準半球實際值，m；??—輪廓儀的線膨脹系數(shù)；??—標準半球的線膨脹系數(shù)；??、??—20℃的值，℃。令??=????，??=??????，取?≈??≈?，?≈???≈???，則式整理得

?=???+??????????????? .2)方差和靈敏系數(shù)考慮各分量彼此獨立，由式(D.2)有：?1=??(??)=1，2=????)=?，?3=(??)??)=????，4=(??)??)=?????標準不確定度分量的來源與評定輪廓儀測量重復性引入的標準不確定度分量???)R22.5mm10D.114表D.1 （mm）次數(shù)12345678910測得值22.496622.497422.497622.497822.497722.497722.498222.497622.497622.4972測得數(shù)據(jù)經處理得單次測量實驗標準偏差為：1???Σ1???Σ???=1所以標準半球的標準不確定度?

???=μm標準半球的不確定度為U=0.5μm，k=2，因此???

=0.5μm=0.25μm2輪廓儀與標準半球線膨脹系數(shù)差估算產生的標準不確定度分量?(??)輪廓儀與標準半球線膨脹系數(shù)差估算產生的標準不確定度分量?(??)較小，可忽不計。輪廓儀與標準半球的溫度差產生的標準不確定度分量?(??)輪廓儀與標準半球的溫度差產生的標準不確定度分量?(??)較小，可忽略不計合成標準不確定度的計算靈敏系數(shù)的計算輪廓儀線膨脹系數(shù)應為（11.51）10?6℃?1，標準半球線膨脹系數(shù)為（5.510?7℃?1203?=22.5mm靈敏系數(shù)分別計算為：?1=1，?2=?1，標準不確定度分量一覽表標準不確定度分量不確定度來源標準不確定度靈敏系數(shù)|c|c?(?)(?)測量重復性0.42μm10.42μm???標準半球尺寸0.25μm10.25μm15?2?2?2??+?2?212??=

=0.49μm擴展不確定度的確定取?=2，則有?=????=2?0.49μm≈1.0μm16附錄E角度示值誤差的測量不確定度評定示例概述60°40′2得值與角度塊實際值之差為測量結果。測量模型

??=??? .1)式中：??—輪廓儀角度各校準點示值誤差，′；??—輪廓儀角度測量示值，′；??—角度塊實際值，′；方差和靈敏系數(shù)考慮