凸輪軸測(cè)量?jī)x校準(zhǔn)規(guī)范

JJF1795—20201凸輪軸測(cè)量?jī)x校準(zhǔn)規(guī)范1范圍本規(guī)范適用于頂尖距不大于600mm的立式、臥式凸輪軸測(cè)量?jī)x的校準(zhǔn)。2引用文件本規(guī)范引用以下文件:JJG57光學(xué)、數(shù)顯分度頭JJF1561齒輪測(cè)量中心校準(zhǔn)規(guī)范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。3術(shù)語及定義3.1凸輪升程liftofthecamshaft凸輪軸圍繞軸線回轉(zhuǎn)過程中,工作半徑在參考方向上的變化量。3.2凸輪相位角phaseangleofthecamshaft凸輪型面上指定點(diǎn)與基圓軸線構(gòu)成的平面相對(duì)于參考平面的夾角。平面。3.3敏感點(diǎn)sensitivepoint當(dāng)凸輪軸圍繞軸線回轉(zhuǎn)過程中,升程變化速度最大的點(diǎn)稱為敏感點(diǎn)。4概述凸輪軸是發(fā)動(dòng)機(jī)、油泵中的主要部件。凸輪軸測(cè)量?jī)x可測(cè)量凸輪軸的升程、相位角等幾何參數(shù)。凸輪軸測(cè)量?jī)x根據(jù)儀器的運(yùn)動(dòng)形式,主要分為自動(dòng)式、手動(dòng)式兩種。自動(dòng)式以立式結(jié)構(gòu)為主[如圖1(a)],少量為臥式結(jié)構(gòu)[如圖1(b)];手動(dòng)式通常采用臥式結(jié)構(gòu),有光學(xué)機(jī)械式、光柵數(shù)字式等。JJF1795—20202(a)立式結(jié)構(gòu)(b)臥式結(jié)構(gòu)圖1凸輪軸測(cè)量?jī)x結(jié)構(gòu)示意圖1—基座;2—主軸頂尖;3—徑向測(cè)量裝置;4—軸向測(cè)量裝置;5—尾座頂尖;6—尾座導(dǎo)軌5計(jì)量特性5.1主軸頂尖斜向的跳動(dòng)量ro主軸頂尖斜向的跳動(dòng)量,立式儀器應(yīng)不大于2μm;臥式儀器應(yīng)不大于3μm。5.2兩頂尖的同軸度ec兩頂尖的同軸度應(yīng)不大于5μm。5.3軸向測(cè)量裝置移動(dòng)時(shí)對(duì)頂尖連線的平行度pa軸向測(cè)量裝置移動(dòng)時(shí)對(duì)頂尖連線的平行度應(yīng)不大于5μm。5.4徑向測(cè)量裝置移動(dòng)時(shí)對(duì)頂尖連線的垂直度pe徑向測(cè)量裝置移動(dòng)時(shí)對(duì)頂尖連線的垂直度應(yīng)不大于4μm。5.5徑向測(cè)量示值誤差dr徑向測(cè)量示值誤差應(yīng)為±1.5μm+5×10-6L,L為相應(yīng)量塊的尺寸,單位為m。5.6徑向測(cè)量重復(fù)性rr徑向測(cè)量重復(fù)性應(yīng)不大于1μm。5.7角度測(cè)量示值誤差da角度測(cè)量示值誤差應(yīng)不大于6″。5.8起測(cè)點(diǎn)測(cè)量重復(fù)性ra起測(cè)點(diǎn)測(cè)量重復(fù)性應(yīng)不大于2″。5.9升程測(cè)量誤差dl升程測(cè)量誤差應(yīng)不大于6μm。注:以上提供的各特性要求值僅供參考。6校準(zhǔn)條件6.1校準(zhǔn)項(xiàng)目和主要校準(zhǔn)器具校準(zhǔn)項(xiàng)目和主要校準(zhǔn)器具見表1。JJF1795—20203表1校準(zhǔn)項(xiàng)目和主要校準(zhǔn)器具序號(hào)校準(zhǔn)項(xiàng)目主要校準(zhǔn)器具名稱計(jì)量特性要求1主軸頂尖斜向的跳動(dòng)量扭簧表、測(cè)微儀MPE:±0.6μm2兩頂尖的同軸度扭簧表、測(cè)微儀MPE:±1μm標(biāo)準(zhǔn)芯軸徑跳≤1μm,直線度≤2μm3軸向測(cè)量裝置移動(dòng)時(shí)對(duì)頂尖連線的平行度扭簧表、測(cè)微儀MPE:±1μm標(biāo)準(zhǔn)芯軸直線度≤2μm4徑向測(cè)量裝置移動(dòng)時(shí)對(duì)頂尖連線的垂直度扭簧表、測(cè)微儀MPE:±1μm專用芯軸(見附錄B的圖B.3)垂直度≤2μm5徑向測(cè)量示值誤差和重復(fù)性量塊U=0.10μm+1×10-6ln,k=36角度測(cè)量示值誤差多面棱體工作角偏差≤2″7起測(cè)點(diǎn)測(cè)量重復(fù)性和升程測(cè)量誤差標(biāo)準(zhǔn)偏心軸(見附錄B的圖B.1)U=2.4μm,k=26.2環(huán)境條件環(huán)境條件見表2。表2環(huán)境條件序號(hào)項(xiàng)目參考技術(shù)指標(biāo)1溫度(20±3)℃,變化:≤1℃/h,等溫時(shí)間:≥4h2相對(duì)濕度30%~75%3其他儀器周圍不應(yīng)有影響儀器正常工作的振動(dòng),基于光學(xué)原理測(cè)量時(shí)應(yīng)避免氣流擾動(dòng)7校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法7.1主軸頂尖斜向的跳動(dòng)量在儀器基座上固定好表架,把扭簧表/測(cè)微儀裝在表架上(如圖2所示),使測(cè)頭在距主軸頂尖(3~5)mm處與錐面垂直地接觸;轉(zhuǎn)動(dòng)主軸一周,示值的最大值與最小值之差為主軸頂尖斜向的跳動(dòng)量。JJF1795—20204圖2主軸頂尖斜向跳動(dòng)示意圖1—扭簧表;2—主軸頂尖7.2兩頂尖的同軸度選用工作長(zhǎng)度不小于測(cè)量范圍80%的標(biāo)準(zhǔn)芯軸頂于兩頂尖之間,將扭簧表/測(cè)微儀及專用表架緊固在主軸頂尖座上(如圖3所示),使測(cè)頭與標(biāo)準(zhǔn)芯軸靠近尾座的一端接觸,轉(zhuǎn)動(dòng)主軸頂尖一周,扭簧表/測(cè)微儀隨主軸一起轉(zhuǎn)動(dòng),觀察示值,其最大示值變化量即為兩頂尖的同軸度。圖3兩頂尖的同軸度測(cè)量示意圖1—尾座頂尖;2—標(biāo)準(zhǔn)芯軸;3—扭簧表;4—主軸頂尖7.3軸向測(cè)量裝置移動(dòng)時(shí)對(duì)頂尖連線的平行度選用工作長(zhǎng)度不小于測(cè)量范圍80%的標(biāo)準(zhǔn)芯軸頂于兩頂尖之間,將扭簧表/測(cè)微儀固定在軸向測(cè)量裝置上(如圖4所示),使測(cè)頭分別垂直接觸標(biāo)準(zhǔn)芯軸的正面和側(cè)面,沿導(dǎo)軌工作方向移動(dòng)軸向測(cè)量裝置,此時(shí)切向和徑向扭簧表/測(cè)微儀的示值變化量即為軸向測(cè)量裝置移動(dòng)時(shí)對(duì)頂尖連線的切向和徑向平行度。圖4軸向測(cè)量裝置移動(dòng)時(shí)對(duì)頂尖連線的平行度測(cè)量示意圖1—尾座頂尖;2—標(biāo)準(zhǔn)芯軸;3—扭簧表;4—主軸頂尖;5—導(dǎo)軌;6—軸向測(cè)量裝置7.4徑向測(cè)量裝置移動(dòng)時(shí)對(duì)頂尖連線的垂直度把專用芯軸裝在儀器兩個(gè)頂尖之間,使用帶動(dòng)器固定專用芯軸,保證在測(cè)量過程中專用芯軸不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng),在徑向測(cè)量裝置上固定扭簧表/測(cè)微表,使測(cè)頭與專用芯軸垂直度部件的工作面一側(cè)垂直接觸(如圖5所示);沿導(dǎo)軌工作方向移動(dòng)徑向測(cè)量裝置,取扭簧表讀數(shù)最大值與最小值之差作為此次測(cè)量值;將芯軸沿軸線轉(zhuǎn)動(dòng)180°,使測(cè)頭與垂JJF1795—20205直度部件的另一側(cè)工作面接觸,重復(fù)前述測(cè)量動(dòng)作,得到第二次測(cè)量值,將兩次測(cè)量值的平均值作為徑向測(cè)量裝置移動(dòng)時(shí)對(duì)頂尖連線方向的垂直度。圖5徑向測(cè)量裝置移動(dòng)時(shí)對(duì)頂尖連線的垂直度測(cè)量示意圖1—頂尖;2—專用芯軸;3—扭簧表;4—徑向測(cè)量裝置;5—頂尖7.5徑向測(cè)量的示值誤差在徑向測(cè)量裝置的測(cè)量范圍內(nèi),選取均勻分布于測(cè)量范圍內(nèi)的5點(diǎn),分別用相應(yīng)尺寸的量塊進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)時(shí)(如圖6所示),將專用芯軸裝在兩頂尖之間,將滾子測(cè)頭與專用芯軸上的量塊放置平面可靠接觸,在徑向測(cè)量裝置中讀出零點(diǎn)值ar0;然后將量塊依次放置于專用芯軸的軸肩位置研合面上,使?jié)L子測(cè)頭與實(shí)際值為bi的量塊可靠接觸,讀出徑向測(cè)量示值ari(i=1,2,3,4,5),則各校準(zhǔn)點(diǎn)上的示值誤差dri:dri=ari-ar0-bi(1)取dri的最大值作為徑向測(cè)量示值誤差。圖6測(cè)量徑向示值誤差示意圖1—頂尖;2—專用芯軸;3—量塊;4—徑向測(cè)量裝置;5—頂尖7.6徑向測(cè)量重復(fù)性參考7.5在測(cè)量裝置示值范圍內(nèi)選取某個(gè)受檢點(diǎn),在該點(diǎn)對(duì)徑向示值誤差進(jìn)行10次重復(fù)測(cè)量,按照貝塞爾公式計(jì)算10次測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)偏差作為徑向測(cè)量重復(fù)性。7.7角度測(cè)量示值誤差使用多面棱體進(jìn)行角度測(cè)量示值誤差校準(zhǔn)。儀器分度裝置的最大允許誤差大于2.1″時(shí),采用直接測(cè)量法校準(zhǔn);儀器分度裝置的最大允許誤差小于或等于2.1″時(shí),采用排列互比法校準(zhǔn)。校準(zhǔn)方法參見JJG57。JJF1795—202067.8起測(cè)點(diǎn)測(cè)量重復(fù)性采用標(biāo)準(zhǔn)偏心軸進(jìn)行7.8和7.9的校準(zhǔn)項(xiàng)目時(shí),被校儀器所用測(cè)頭與校準(zhǔn)該標(biāo)準(zhǔn)器所用測(cè)頭應(yīng)采用同規(guī)格滾子測(cè)頭。7.8.1將標(biāo)準(zhǔn)偏心軸安裝在儀器兩頂尖之間,使儀器測(cè)頭與標(biāo)準(zhǔn)偏心軸外圓輪廓可靠接觸;校準(zhǔn)時(shí),標(biāo)準(zhǔn)偏心軸隨儀器主軸同步轉(zhuǎn)動(dòng),測(cè)頭跟隨標(biāo)準(zhǔn)偏心軸沿徑向?qū)к壏较蜻\(yùn)動(dòng)。7.8.2確定起測(cè)點(diǎn):自動(dòng)儀器在標(biāo)準(zhǔn)偏心軸轉(zhuǎn)動(dòng)過程中由軟件通過敏感點(diǎn)法確定標(biāo)準(zhǔn)偏心軸的對(duì)稱中心位置作為儀器起測(cè)點(diǎn)位置。手動(dòng)儀器先在標(biāo)準(zhǔn)偏心軸敏感點(diǎn)附近選取對(duì)稱3點(diǎn)共6點(diǎn),將此6點(diǎn)的角度值取平均值后確定起測(cè)點(diǎn)位置。7.8.3按7.8.2所述方法重復(fù)5次測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)偏心軸標(biāo)準(zhǔn)器起測(cè)點(diǎn)的角度值,用極差法按公式(2)計(jì)算其重復(fù)性,作為起測(cè)點(diǎn)測(cè)量重復(fù)性。ra=(βmax-βmin)/C(2)式中:βmax———起測(cè)點(diǎn)角度中的最大值;βmin———起測(cè)點(diǎn)角度中的最小值;C—極差系數(shù),取2.33(n=5)。7.9升程測(cè)量誤差按照7.8仍采用標(biāo)準(zhǔn)偏心軸進(jìn)行升程測(cè)量誤差校準(zhǔn)。對(duì)于自動(dòng)測(cè)量?jī)x器,預(yù)先將標(biāo)準(zhǔn)偏心軸標(biāo)準(zhǔn)值輸入軟件標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫中,校準(zhǔn)時(shí)直接調(diào)用。在標(biāo)準(zhǔn)偏心軸轉(zhuǎn)動(dòng)一周范圍內(nèi),等間隔選取不少于36個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn),將測(cè)頭在各校準(zhǔn)點(diǎn)的升程測(cè)量值與標(biāo)準(zhǔn)器各對(duì)應(yīng)點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)值比較,取其差值作為各校準(zhǔn)點(diǎn)的升程測(cè)量誤差;在全部校準(zhǔn)點(diǎn)的升程測(cè)量誤差中,取誤差絕對(duì)值最大值作為該儀器升程測(cè)量誤差。8校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá)經(jīng)過校準(zhǔn)的凸輪軸測(cè)量?jī)x,出具校準(zhǔn)報(bào)告或證書,給出校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)結(jié)果以及相應(yīng)的測(cè)量不確定度,具體內(nèi)容應(yīng)符合JJF1071—2010中5.12的規(guī)定。9復(fù)校時(shí)間間隔復(fù)校時(shí)間間隔根據(jù)儀器特性及實(shí)際使用情況由使用者確定,建議復(fù)校間隔通常不超過12個(gè)月。JJF1795—20207附錄A升程測(cè)量誤差的校準(zhǔn)不確定度評(píng)定示例A.1校準(zhǔn)方法使用半徑r=27.9315mm,偏心量e=3.9910mm,線膨脹系數(shù)α=11.5×10-6℃-1的標(biāo)準(zhǔn)偏心軸,在相位角90°處(升程最大值位置),校準(zhǔn)被測(cè)儀器升程測(cè)量示值。A.2測(cè)量模型Δl=ml-rl(A.1)式中:ml———被校儀器的升程測(cè)得值;rl———標(biāo)準(zhǔn)偏心軸升程參考值(上一級(jí)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)得值)。A.3標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的評(píng)定1)被校儀器的升程測(cè)得值引入的不確定度u(ml)升程測(cè)得值引入的不確定度來源見表A.1。表A.1升程測(cè)得值引入的不確定度來源序號(hào)來源說明符號(hào)1由被校儀器測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度us(ml)2由角度定位引入的測(cè)量不確定度uβ(ml)3由溫度差引入的測(cè)量不確定度uT(ml)4由工作軸線與頂尖連線平行度引入的測(cè)量不確定度up(ml)5由起測(cè)點(diǎn)引入的測(cè)量不確定度ura(ml)a)由被校儀器測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度us(ml)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)芯軸在相位角90°處的升程誤差,在短時(shí)間內(nèi)連續(xù)10次重復(fù)測(cè)量,獲得各次(A.2)實(shí)際實(shí)驗(yàn)結(jié)果:us(ml)≈0.70μm。b)由角度定位引入的測(cè)量不確定度uβ(ml)實(shí)際測(cè)量過程中,儀器首先在偏心軸相位角0°處記錄起測(cè)點(diǎn)測(cè)量結(jié)果,然后在偏心軸相位角90°處記錄終測(cè)點(diǎn)測(cè)量結(jié)果,取兩處測(cè)量結(jié)果的差值為相位角90°處升程測(cè)JJF1795—20208得值。因此,同時(shí)考慮偏心軸在相位角90°處和偏心軸在相位角0°處角度定位誤差對(duì)升程測(cè)量結(jié)果的影響。角度定位誤差影響升程測(cè)量結(jié)果過程如圖A.1所示:(a)偏心軸在相位角0°處(b)偏心軸在相位角90°處圖A.1角度定位誤差影響升程測(cè)量結(jié)果示意圖β—角度定位誤差;O—偏心軸工作圓心;O'—偏心軸在參考相位角處幾何圓心位置;O″—偏心軸從參考相位角處回轉(zhuǎn)β角后幾何圓心位置;C'—偏心軸在參考相位角處測(cè)頭接觸點(diǎn)位置;C″—偏心軸從參考相位角處回轉(zhuǎn)β角后測(cè)頭接觸點(diǎn)位置;e—偏心軸偏心量;r—偏心軸幾何半徑;lβ-90'—偏心軸在相位角90°處理想位置的升程;lβ-90″—偏心軸在相位角90°處出現(xiàn)角度定位誤差的升程;lβ-0'—偏心軸在相位角0°處理想位置的升程;lβ-0″—偏心軸在相位角0°處出現(xiàn)角度定位誤差的升程;Δlβ-90—偏心軸在相位角90°處角度定位誤差β引起的升程測(cè)量誤差;Δlβ-0—偏心軸在相位角0°處角度定位誤差β引起的升程測(cè)量誤差。偏心軸在相位角90°處,角度定位誤差β引起的儀器測(cè)得值變化量即升程測(cè)量誤差Δlβ-90為:Δlβ-90=lβ-90″-lβ-90'=e·cosβ-e=e·(1-cosβ)角度定位誤差≤5″(p-v值),認(rèn)為實(shí)際測(cè)量過程中該分量符合矩形分布,則偏心軸在相位角90°處,角度定位誤差引入標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算為:9偏心軸在相位角0°處,角定位誤差β引起的儀器測(cè)得值變化量即升程測(cè)量誤差Δlβ-0為:Δlβ-0=lβ-0″-lβ-0'=e·sinβ角度定位誤差≤5″(p-v值),認(rèn)為實(shí)際測(cè)量過程中該分量符合矩形分布,則偏心軸在相位角0°處,角度定位誤差引入標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:偏心軸在相位角90°處,角度定位誤差引入標(biāo)準(zhǔn)不確定度可以忽略,僅保留偏心軸在相位角0°處,角度定位誤差引入標(biāo)準(zhǔn)不確定度,因此:uβ(ml)=uβ-0(ml)=0.06μmc)由溫度差引入的測(cè)量不確定度uT(ml)溫度變化引入標(biāo)準(zhǔn)偏心軸偏心量變化量可以表示為:ΔlT=e·α·ΔT(A.3)式中:ΔT———校準(zhǔn)時(shí)溫度相對(duì)參考溫度的差值;校準(zhǔn)過程中溫度控制在(20±3)℃,溫度差估計(jì)以等概率落在±3℃區(qū)間內(nèi),則標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:≈0.08μmd)由工作軸線與頂尖連線平行度引入的測(cè)量不確定度up(ml)工作軸線與頂尖連線平行度加工公差為0.5μm,認(rèn)為實(shí)際測(cè)量過程中該分量符合矩形分布,則