表面輪廓表校準(zhǔn)規(guī)范

1表面輪廓表校準(zhǔn)規(guī)范本規(guī)范適用于分度值為0.002mm和0.01mm,分辨力為0.1μm和1μm,測量范圍上限不大于6.5mm表面輪廓表的校準(zhǔn)。2引用文件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；凡是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。表面輪廓表(以下簡稱為輪廓表)是采用齒輪傳動(dòng)、容柵或電感等原理，由觸針測輪廓表由指示表顯示屏、基座、鎖緊裝置和觸針組成。按兩種。數(shù)顯式又分為基座固定式、基座可調(diào)式和基座分體式。其外形結(jié)構(gòu)見圖1、圖2。2(a)基座固定式(b)基座可調(diào)式1—顯示屏；2—控制面板；3—基座；4—觸針1—顯示屏；2—調(diào)整鍵；3—基座；4—(c)基座分體式4計(jì)量特性基座測量面的表面粗糙度一般不大于Ra:0.8μm。4.2平面度基座測量面的平面度一般不大于2.0μm。校零用玻璃測量面的平面度一般不大于4.3觸針4.3.1針尖寬度3針尖寬度應(yīng)符合出廠技術(shù)要求。4.3.2圓錐角圓錐角應(yīng)符合出廠技術(shù)要求。4.4測量力測量力應(yīng)符合出廠技術(shù)要求。4.5示值誤差輪廓表的示值誤差一般不超過表1的規(guī)定。14.6重復(fù)性輪廓表的重復(fù)性一般不大于表2的規(guī)定。125校準(zhǔn)條件5.1環(huán)境條件校準(zhǔn)輪廓表的室內(nèi)溫度為(20±5)℃。校準(zhǔn)前，輪廓表與測量標(biāo)準(zhǔn)平衡溫度時(shí)間不少于2h,相對濕度為40%～85%。5.2校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)用標(biāo)準(zhǔn)器校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)用標(biāo)準(zhǔn)器見表3。序號校準(zhǔn)項(xiàng)目技術(shù)要求1基座測量面的表面粗糙度2平面度3針尖寬度和觸針圓錐角萬能工具顯微鏡MPEV:1μm+10-5L、±1'4測量力5示值誤差2級量塊、2級平面平晶62級量塊、2級平面平晶46校準(zhǔn)方法校準(zhǔn)前，首先對輪廓表的外觀及各部分相互作用進(jìn)行檢查。確定沒有影響計(jì)量特性的因素后再進(jìn)行校準(zhǔn)。6.1基座測量面的表面粗糙度用表面粗糙度比較樣塊比較測量，有爭議時(shí)用表面粗糙度測量儀測量。6.2.1基座測量面的平面度用刀口形直尺以光隙法進(jìn)行測量。測量時(shí)，刀口形直尺工作棱邊應(yīng)分別放在輪廓表基座平面的I、Ⅱ、Ⅲ、IV四個(gè)位置上，見圖3。當(dāng)各方位上出現(xiàn)的間隙均在中間或兩端部位時(shí)，取其中一方位間隙量最大的作為平面度；當(dāng)其中有的方位在中間有間隙，而有的方位在兩端有間隙，則平面度以中間和兩端最大間隙之和確定。6.2.2校零用玻璃的平面度用直徑大于校零用玻璃測量面長度的平面平晶以技術(shù)光波干涉法進(jìn)行測量，見圖4。平面度計(jì)算見公式(1)。n——干涉條紋的條數(shù)；λ——工作光波波長(白光波長：0.6μm)。圖4所示干涉條紋為5條。6.3.1針尖寬度在萬能工具顯微鏡上測量。測量時(shí)，調(diào)整焦距，使針尖成像清晰，測量針尖頂端寬度；然后將觸針沿軸向旋轉(zhuǎn)90°再次測量。取兩次測量結(jié)果的最大值作為針尖寬度。5在萬能工具顯微鏡上測量。在測量針尖寬度后，轉(zhuǎn)動(dòng)米字線字線與觸針圓錐部位的母線對齊，在萬能工具顯微鏡測角目它與觸針圓錐部位的另外一邊的母線對齊，在萬能6.4測量力在輪廓表的測量范圍內(nèi)大致均勻選擇5點(diǎn)進(jìn)行測量。首先將兩塊同一尺寸的2級量塊平行放置在平面平晶上，將輪廓表放在量塊上對零，然后再選取與這兩塊量塊尺寸差為受檢點(diǎn)的一塊量塊，輪廓表，使輪廓表的測頭輕輕垂直接觸中間量塊，輪廓表的基座平面接觸兩邊的量塊，見圖5,在輪廓表上讀數(shù)。重復(fù)測量3次，取三次讀數(shù)的平均值作為該受檢點(diǎn)的測量值，該值與量塊標(biāo)稱尺寸差的差值即為該點(diǎn)的示值誤差，見公式(2)。按上述方法依次輪廓表示值誤差式中：在輪廓表量程范圍內(nèi)的中間位置測量。選擇尺寸差為一半量廓表置于該組量塊上，數(shù)顯式的輪廓表可以清零。將輪廓表從量輕輕放回同一位置，待基座與量塊接觸后，在輪廓表上讀數(shù)。在同一條件下進(jìn)行9次重6復(fù)測量，取最大讀數(shù)和最小讀數(shù)之差的三分之一作為測得值。7校準(zhǔn)結(jié)果的表達(dá)經(jīng)校準(zhǔn)的輪廓表出具校準(zhǔn)證書。校準(zhǔn)證書的內(nèi)頁格式和信息見附錄C。8復(fù)校時(shí)間間隔由于復(fù)校時(shí)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(shí)際使用情況自主決定復(fù)校時(shí)間間隔，建議為1年。7表面輪廓表(數(shù)顯式)示值誤差測量結(jié)果不確定度評定表面輪廓表示值誤差是用一組標(biāo)稱值不同量塊組成的高度差直接測量得到的。下面以分辨力為0.001mm,測量范圍為(0～6.5)mm的數(shù)顯式表面輪廓表，校準(zhǔn)6.5mm點(diǎn)的示值誤差(量塊組合為1mm和7.5mm)為例，進(jìn)行測量結(jié)果不確定度評定。A.2測量模型表面輪廓表示值誤差：L,——量塊標(biāo)稱尺寸之差，mm。A.3方差和靈敏系數(shù)A.4不確定度來源a)由重復(fù)性限引入的不確定度分量u?;b)量塊、溫度差和線膨脹系數(shù)差引入的不確定度分量uz。A.5不確定度一覽表(見表A.1)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u(x;)標(biāo)準(zhǔn)不確定度1線膨脹系數(shù)差溫度差的溫度差線膨脹系數(shù)差8A.6不確定度分量計(jì)算A.6.1由重復(fù)性限引入的不確定度分量u?依據(jù)校準(zhǔn)規(guī)范，重復(fù)性限為2μm,按均勻分布，由重復(fù)性限引入的不確定度分A.6.2量塊、溫度差和線膨脹系數(shù)不確定度引入的不確定度分量u?A.6.2.1校準(zhǔn)用2級量塊引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量uzi2級量塊的制造偏差是該標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的主要影響因素，按級使用時(shí)，偏差的分布是一種特殊的分布形式，其分布半寬為a。a為2級量塊標(biāo)稱長度偏差，a=0.40μm+8×10-?lm;a'為1級量塊標(biāo)稱長度偏差，a'=0.20μm+4×10-62m。數(shù)學(xué)期望為0,概率由于對零和讀數(shù)，該影響產(chǎn)生2次，由此計(jì)算，得到所用2級量塊的偏差引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量為：A.6.2.2配對量塊的溫度差引入的不確定度分量uz?配對量塊的最大溫度差△t在±0.1℃范圍內(nèi)估計(jì)，假設(shè)其在該范圍內(nèi)等概率分布，可得其標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(△t)=0.058℃。用于校準(zhǔn)的量塊的標(biāo)稱值之差均不大于6.5mm,鋼制量塊的線膨脹系數(shù)α=11.5×10-6℃-1,則有uzz過小，可以忽略不計(jì)。A.6.2.3表面輪廓表與量塊的溫度差引入的不確定度分量uz?表面輪廓表與量塊的最大溫度差△t在士1℃范圍內(nèi)估計(jì)，假設(shè)其在該范圍內(nèi)等概率分布，其區(qū)間半寬為1℃,可得其標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(△t)=0.577℃。校準(zhǔn)過程量程不大于6.5mm,鋼制量塊的線膨脹系數(shù)α=11.5×10-6℃-1,則有uza過小，可以忽略不計(jì)。9A.6.2.4表面輪廓表與量塊線膨脹系數(shù)差引入的不確定度分量uz?表面輪廓表與量塊的線膨脹系數(shù)均為α=(11.5±1)×10-6℃-1,估計(jì)兩者的線膨脹系數(shù)差在2×10-6℃-1范圍內(nèi)等概率分布，可得其標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(a)=1.155×10-6℃-1。校準(zhǔn)過程量程不大于6.5mm,估計(jì)校準(zhǔn)時(shí)溫度相對20℃的最大偏差值：uz?=6.5mm×103×1.155×10-6uz?過小，可以忽略不計(jì)。A.6.2.5兩塊對零量塊尺寸差引入的不確定度分量uzs10mm以內(nèi)2級量塊中心長度的極限偏差為0.45μm,兩塊對零量塊尺寸差極限為0.9μm。測量時(shí)，由于測桿位于兩塊量塊之間，故兩塊量塊尺寸差帶來的影響為尺寸差極限的1/2,即0.45μm,取均勻分布，由兩塊對零量塊尺寸差引入的不確定度分故u?=√u?zn2+uzs2=0.5A.7合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度u。ue=√u}+uí=√0.672+0.552μm=A.8擴(kuò)展不確定度U取k=2,則有U=uc×k=2×0.87μm=1.7μmμm附錄B表面輪廓表(指針式)示值誤差測量結(jié)果不確定度評定B.1測量方法表面輪廓表示值誤差是用一組標(biāo)稱值不同的量塊的高度差直接測量得到的。下面以一組標(biāo)稱值之差為0.5mm(2mm和1.5mm)的量塊為例，對指針式，測量范圍(0～1)mm,分度值0.002mm的表面輪廓表進(jìn)行測量結(jié)果不確定度評定。B.2測量模型表面輪廓表示值誤差：式中：L?——表面輪廓表讀數(shù)的平均值，mm;Ls——量塊標(biāo)稱尺寸之差，mm。B.3方差和靈敏系數(shù)式中c?=2e/3La=1c?=2e/3L,=-1故有ue2(e)=c1u2+c2u2=u2+u2B.4不確定度來源a)由重復(fù)性限引入的不確定度分量u?;b)量塊、溫度差和線膨脹系數(shù)差引入的不確定度分量uz。B.5不確定度一覽表(見表B.1)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u(x;)標(biāo)準(zhǔn)不確定度1線膨脹系數(shù)差的溫度差線膨脹系數(shù)差B.6不確定度分量計(jì)算B.6.1由重復(fù)性限引入的不確定度分量u?依據(jù)校準(zhǔn)規(guī)范，重復(fù)性限為2μm,按均勻分布，由重復(fù)性限引入的不確定度分B.6.2量塊、溫度差和線膨脹系數(shù)差引入的不確定度分量u?B.6.2.1量塊的尺寸差引入的不確定度分量uzi引用附錄A.6.2.1結(jié)果，計(jì)算出k=1.31。由于對零和讀數(shù)，該影響產(chǎn)生2次由此計(jì)算，得到所用2級量塊的偏差引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量為：B.6.2.2配對量塊的溫度差引入的不確定度分量uzz配對量塊的最大溫度差△t在±0.1℃范圍內(nèi)估計(jì)，假設(shè)其在該范圍內(nèi)等概率分布，可得其標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(△t)=0.058℃。用于校準(zhǔn)的量塊的標(biāo)稱值之差均不大于3mm,鋼制量塊的線膨脹系數(shù)α=11.5×10~6℃-1,則有uzz=3mm×11.5×uzz過小，可以忽略不計(jì)。B.6.2.3表面輪廓表與量塊的溫度差引入的不確定度分量uz?它們間的最大溫度差△t在±1℃范圍內(nèi)估計(jì)，假設(shè)其在該范圍內(nèi)等概率分布，其區(qū)間半寬為1℃,可得其標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(△t)=0.577℃。校準(zhǔn)過程量程不大于1mm,鋼制量塊的線膨脹系數(shù)α=11.5×10-6℃-1,則有uza=1mm×11.5×10-6℃-1×0.uza過小，可以忽略不計(jì)。B.6.2.4表面輪廓表與量塊線膨脹系數(shù)差引入的不確定度分量uz?表面輪廓表與量塊的線膨脹系數(shù)均為α=(11.5±1)×10-6℃-1,估計(jì)兩者的線膨脹系數(shù)差在2×10-6℃-1范圍內(nèi)等概率分布，可得其標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(a)=1.155×10-6℃-1。校準(zhǔn)過程量程不大于1mm,估計(jì)校準(zhǔn)時(shí)溫度相對20℃的最大偏差值：△t=5℃,則有uz?過小，可以忽略不計(jì)。B.6.2.5兩塊對零量塊尺寸差引入的不確定度分量uzs10mm以內(nèi)2級量塊中心長度的極限偏差為0.45μm,兩塊對零量塊尺寸差極限為0.9μm。測量時(shí)，由于測桿位于兩塊量塊之間，故兩塊量塊尺寸差帶來的影響為尺寸差極限的1/2,即0.45μm,取均勻分布，由兩塊對零量塊尺寸差引入的不確定度分B.7合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度u。μmB.8擴(kuò)展不確定度U取k=2,則有U=ue×附錄C校準(zhǔn)證書內(nèi)頁信息及格式b)實(shí)驗(yàn)室名稱和地址；c)進(jìn)行校準(zhǔn)的地點(diǎn)；d)證書或報(bào)告的唯一性標(biāo)識(如編號),每頁及總頁的標(biāo)識；e)客戶的名稱和地址；f)被校對象的描述和明確標(biāo)識；g)進(jìn)行校準(zhǔn)日期，如果與校準(zhǔn)結(jié)果的有效性應(yīng)用有關(guān)時(shí)，應(yīng)說明被校對象的接收h)如果與校準(zhǔn)結(jié)果