JJF(闽) 1072-2015 螺纹综合测量机校准规范

1、 福建省地方计量技术规范JJF（闽）10722015螺纹综合测量机校准规范Calibration Specification for Screwthread Measuring Machine2015-06-15发布2015-07-15实施 螺纹综合测量机校准规范Calibration Specification for ScrewthreadMeasuring MachineJJF（闽）10722015 JJF（闽）1072-2015 JJF（闽）1072-2015 JJF（闽）*-*目录引言.（）1范围.（）2引用文件.（）3概述.（）4计量特性.（）4.1光面量规测量示值误差.（）4.2

2、螺纹量规测量误差.（）5校准条件.（）5.1环境条件.（）5.2校准用设备.（）6校准项目和校准方法.（）6.1光面量规测量示值误差.（）6.2螺纹量规测量误差.（）7校准结果表达.（）8复校时间间隔.（）附录 A螺纹综合测量机校准记录（式样）.（）附录 B校准证书内容及内页格式.（）附录 C螺纹综合测量机直径、锥角示值误差校准结果不确定度评定.（10）附录 D圆柱螺纹大径、小径、中径、螺距测量结果不确定度评定.（15）I JJF（闽）1072-2015引 言JJF 1071-2010国家计量校准规范编写规则、JJF 1001-2011通用计量术语及定义、JJF 1059.1-2012测量不确

3、定度评定与表示共同构成支撑本校准规范的基础性系列技术文件。本规范参考了 GB/T 14791-2013 螺纹术语。本规范为首次制定文件。II JJF（闽）1072-2015螺纹综合测量机校准规范1范围本规范适用于接触（触针）式卧式螺纹综合测量机的校准（以下简称螺纹综合测量机）。2引用文件本规范引用了下列文件：JJF 1001-2011通用计量术语及定义JJF 1059.1-2012测量不确定度评定与表示JJF 1094-2002测量仪器特性评定JJF 1071-2010国家计量校准规范编写规则GB/T 14791-2013 螺纹术语GB/T 11854-2003 7/24工具圆锥量规凡是注日期

4、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（包括所有的修改单）适用于本规范。3概述螺纹综合测量机是用来测量光面、螺纹量规的专用测量仪器，其主要由光栅测量系统、气浮轴承系统、测控箱、检定夹具、检定软件、计算机等组成。螺纹综合测量机采用光栅尺作为长度标准，控制软件根据用户选择被测螺纹的标准和输入被测螺纹的规格、检测量程等信息后，向控制箱的微处理器发出相应控制指令；测控箱收到指令后，自动控制微型直流电机精确驱动测针与被测螺纹接触扫描，由光栅测量系统记录接触扫描过程中水平和垂直方向的坐标，由计算机将二维记录数据进行合成，按螺纹参数的相关定义进行分析，计算获得螺纹的各种参

5、数。螺纹综合测量机样机如图 1。图1螺纹综合测量机样机图1 JJF（闽）1072-20154计量特性4.1光面量规测量示值误差4.1.1光面圆柱量规直径测量示值误差不大于表 1要求。表 1光面圆柱量规直径测量示值误差的最大允许误差m仪器径向测量上限60mm1.560mm2.0L10mm直径L10mm1.0 + L/2001.5 + L/200注：L被校准尺寸，单位：mm4.1.2光面锥度量规锥角测量示值误差不大于 10。4.2螺纹量规测量误差4.2.1圆柱螺纹塞规测量误差。圆柱螺纹塞规比对测量结果：大径 En(d)、中径 En(d2)、螺距 En(p)均小于 1。4.2.2圆柱螺纹环规测量误差

6、。圆柱螺纹环规比对测量结果：小径 En(D1)、中径 En(D2)、螺距 En(p)均小于 1。注：以上计量特性要求仅供参考，验收时应按用户和制造商双方达成的技术协议，复校时可按用户的规定。表 2校准项目和校准用设备序号校准项目校准用设备光面塞规（直径：U=0.5m，k=2）光面环规（直径：U=0.5m，k=2）7/24工具圆锥塞规（锥角：U=2，k=2）7/24工具圆锥环规（锥角：U=2，k=2）光面圆柱量规直径测量示值误差光面量规测量示值误差1光面锥度量规锥角测量示值误差圆柱螺纹塞规（大径、中径：U=3m，k=2；圆柱螺纹塞规测量误差圆柱螺纹环规测量误差螺距 U=2m，k=2）螺纹量规测量

7、误差2圆柱螺纹环规（小径、中径：U=3m，k=2；螺距 U=2m，k=2）注：也可采用满足测量不确定度要求的其它校准用设备进行校准。2 JJF（闽）1072-20155校准条件5.1环境条件5.1.1温度：(201)。5.1.2湿度：不大于 75%RH。5.2校准用设备校准用设备见表 2。6校准项目和校准方法校准时，仪器说明书中如有要求先标定后测量，则按说明书中规定的操作程序，先标定再校准。6.1光面量规测量示值误差6.1.1光面圆柱量规直径测量示值误差光面圆柱量规直径测量示值误差分为外尺寸测量示值误差和内尺寸测量示值误差，两者直径测量点分布均按表 3。外尺寸测量示值误差校准时，选取对应尺寸的

8、光面塞规，用螺纹综合测量机在每个光面塞规直径的校准方向连续重复测量 3次，以 3次测量结果的平均值与该光面塞规直径的参考值之差作为校准结果。同理，选取各对应尺寸的光面环规校准内尺寸测量示值误差。表 3光面圆柱量规直径测量示值误差测量点分布仪器径向测量上限160mm直径测量点分布测量范围内大致均匀分布 3点，其中最小测量点应10mm测量范围内大致均匀分布 5点，其中最小测量点应10mm160mm6.1.2光面锥度量规锥角测量示值误差光面锥度量规锥角测量示值误差分为外角测量示值误差和内角测量示值误差。外角测量示值误差校准时，选一合适的 7/24工具圆锥塞规，该圆锥塞规的锥角应经过校准。根据 7/2

9、4工具圆锥塞规的型号规格，按相应的测量程序输入测量参数，并在输出的测量结果中记录圆锥塞规锥角。上述步骤重复测量 3次，以 3次测量结果的平均值与该工具圆锥塞规锥角的参考值之差作为校准结3 JJF（闽）1072-2015果。同理，选一合适的 7/24工具圆锥环规校准内角测量示值误差。6.2螺纹量规测量误差6.2.1圆柱螺纹塞规测量误差选用一组加工质量较好的圆柱螺纹塞规，要求至少一个公称直径小等于10mm，一个公称直径大于 10mm。该组螺纹塞规的大径 d、中径 d2、螺距 P均应经过校准。用螺纹综合测量机测量每个螺纹塞规，测量时根据螺纹塞规的型号规格，按相应的测量程序输入测量参数，并在输出的测量

10、结果中记录被测螺纹塞规的大径 d、中径 d2、螺距 P，重复测量 3次，每个参数取 3次测量结果的平均值。以大径 d为例，对测量结果进行以下比对计算：dm drEn(d)=（1）U2mU r2式中：En(d)大径 d比对结果；dm大径 d测量结果平均值；dr大径 d的参考值；U m大径 d测量结果的扩展不确定度（由制造商提供或用户自评定）；U r 大径 d校准值的扩展不确定度。同理，按公式（1）的计算方法，分别计算 En(d2)、En(p)，以 3个参数的 En值作为圆柱螺纹塞规测量误差。6.2.2圆柱螺纹环规测量误差选用一组加工质量较好的圆柱螺纹环规，要求至少一个公称直径小等于10mm，一个

11、公称直径大于 10mm。该组螺纹环规的小径 D1、中径 D2、螺距 P均应经过校准。按 6.2.1操作程序，分别计算每个螺纹环规的 En(D1)、En(D2)、En()，并以 3个参数的 En值作为圆柱螺纹环规测量误差。注：当 6.2所有参数的 En值均小于 1时，表示对螺纹综合测量机圆柱螺纹测量结果满意。7校准结果表达经校准的螺纹综合测量机出具校准证书。4 JJF（闽）1072-2015校准证书校准结果内容见附录 B。8复校时间间隔复校时间间隔的长短取决于其使用情况，如环境条件、使用频率等，使用单位可根据实际使用情况自主决定复校的时间间隔，但复校时间间隔最长一般不超过1年。5 JJF（闽）1

12、072-2015附录 A螺纹综合测量机校准记录（式样）送校单位记录编号名称螺纹综合测量机型号规格型号规格仪器编号样品制造厂名出厂编号称技术特征证书编号光面环规标准器光面塞规螺纹环规螺纹塞规光面锥度环规光面锥度塞规技术依据 JJF（闽）*螺纹综合测量机校准规范校准地点校准日期校准员温度：证书编号核验员相对湿度：1、光面塞规型号实际值读数值 1读数值 2读数值 3平均值最大允许误差测量不确定度2、光面环规型号实际值读数值 1读数值 2读数值 3平均值最大允许误差测量不确定度3、光面锥度塞规锥角实际值型号型号读数值 1读数值 2读数值 3平均值最大允许误差测量不确定度4、光面锥度环规锥角实读数值 1

13、读数值 2读数值 3平均值最大允许误差测量不确定度际值6 JJF（闽）1072-20155、圆柱螺纹塞规读数值读数读数平均最大允许误参考值测量不确定 En值型号项目1值 2值 3值差度大径中径螺距大径中径螺距6、圆柱螺纹环规读数值读数读数平均最大允许误参考值型号项目测量不确定 En值1值 2值 3值差度小径中径螺距小径中径螺距7 JJF（闽）1072-2015附录 B校准证书内容及内页格式B.1校准证书至少包括以下信息：a）标题：“校准证书”；b）实验室的名称和地址；c）进行校准的地点（如果与实验室的地址不同）；d）证书的唯一性标识（如编号），每页及总页数的标识；e）客户的名称和地址；f)被校

14、对象的描述和明确标识；g)进行校准的日期，如果与校准结果的有效性和应用有关时，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，应对被校样品的抽样程序进行说明；i)校准所依据的技术规范的标识，包括名称及代号；j)本次校准所用测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）校准结果仅对校准对象有效的声明；p）未经校准实验室书面批准，不得部分复制校准证书的声明。B.2推荐的校准证书内页格式：推荐的校准证书内页格式见表B.18 JJF（闽）1072-2015表B.1

15、校准证书校准结果内页格式型号规格实际值仪器示值最大允许误差测量不确定度光面塞规光面环规光面锥度塞规光面锥度环规圆柱螺纹塞规测量不确定En值项目仪器示值最大允许误差参考值度大径中径螺距大径中径螺距圆柱螺纹环规测量不确定En值度项目仪器示值最大允许误差参考值小径中径螺距小径中径螺距9 JJF（闽）1072-2015附录 C螺纹综合测量机直径、锥角示值误差校准结果不确定度评定C1直径测量示值误差校准结果的不确定度评定C1.1概述环境温度(201)，采用100mm的标准环规（U=0.5m，k=2）在螺纹综合测量机上测量直径，至少连续测量三次，计算螺纹综合测量机直径测量示值的平均值与标准环规直径实际值之

16、差作为测量结果。C1.2数学模型 = Li - Ls（C1.1）式中：螺纹综合测量机直径测量示值误差，mm；Li螺纹综合测量机直径测量示值，mm；Ls标准环规直径实际值，mm。式（A3.1）中，Li、Ls之间互为独立，其灵敏系数与方差分别为c1 1，c2 L 1（C1.2）（C1.3）LiSu2() c1C1.3标准不确定度的来源与评定C1.3.1螺纹综合测量机直径测量示值 Li引入的标准不确定度u(Li)u (Li)c2 u (LS)2 2 2 2螺纹综合测量机直径测量示值产生的不确定度主要是测量重复性引起的标准不确定度分量。对 100mm的标准环规，重复测量 10次，测量结果为：99.99

17、99mm，100.0009mm，100.0007mm，100.0002mm，99.9993mm，99.9997mm，100.0005mm，99.9995mm，99.9992mm，99.9994mm。可得单次测量实验标准差u(Li) 0.62m由于实际测量以三次测量的平均值作为测量结果，平均值的实验标准偏差为：u(Li) 0.62 1 =0.36m3C1.3.2标准环规直径实际值不确定度 LS引入的标准不确定度u(LS )LS的标准不确定度来源主要是：10 JJF（闽）1072-2015标准环规的校准证书给出定值的扩展不确定度u(LS1)：螺纹综合测量机和标准环规的温度线膨胀系数不同,当温度偏离

18、标准 20时引起的标准不确定度u(LS 2)螺纹综合测量机与标准环规温度之差引起的标准不确定度u(LS3)C1.3.2.1标准环规直径定值不确定度引入的标准不确定度u(LS1)标准环规的校准证书给出定值的扩展不确定度：U=0.5m， k=2。则u(LS )=1/2=0.25mC1.3.2.2螺纹综合测量机和标准环规的温度线膨胀系数不同 ,当温度偏离标准20时引起的标准不确定度u(LS 2)校准时,温度在(201)的范围内服从均匀分布,该均匀分布的半宽 a =1,包含因子 k= 3，螺纹综合测量机和标准环规的温度线膨胀系数分别为(11.50.5)10-6-1和(10.20.5)10-6-1, a

19、 =1.310-6-1，则标准不确定度u(LS 2)为u(LS 2) Lak=10010311.3106 m3=0.08mC1.3.2.3螺纹综合测量机与标准环规温度之差引起的标准不确定度u(LS3)经等温后，螺纹综合测量机与标准环规温度之差估计在 0.3范围内服从均匀分布,该均匀分布的半宽 a =0.3,包含因子 k= 3，则标准不确定度u(LS3)为Lau(LS3) k=100103 0.311.51063m=0.20mC1.3.2.4 Ls标准不确定度u(LS )的计算uS u2(LS1)u2(LS 2)u2(LS3)（C1.4）11 JJF（闽）1072-20150.23 0.20=

20、0.25 m2 2 2=0.33mC1.4合成标准不确定度的计算C1.4.1标准不确定度分量一览表将第A3.3条款评定的标准不确定度分量与灵敏系数计算列表如下：标准不确定度分量ci u(xi)标准不确定度ci不确定度来源u(xi)（m）（m）u（Li）直径测量重复性0.360.250.080.2010.36标准环规校准值不确定度u(LS1)u(LS 2)u(LS3)u（LS）线膨胀系数不同温度差-10.33C1.4.2合成标准不确定度计算由于 Li、Ls之间彼此独立不相关，因此合成标准不确定度为uc c21u2(Li ) c u222L(S（C1.5）按式（B3.5）计算合成标准不确定度为：u

21、c=0.49mC1.5扩展不确定度的确定取包含因子 k=2，则扩展不确定度按式（C1.6）计算为：U k uc（C1.6）U=20.49=0.98m1.0mC1.6扩展不确定度的报告形式由于螺纹综合测量机在内外直径测量的重复性是一致的，即内外尺寸测量示值误差的不确定度在同一点是一致的。因此，不管是内尺寸还是外尺寸，在100mm处直径测量示值误差校准结果不确定度报告：U=1.0m， k=212 JJF（闽）1072-2015C2锥角测量示值误差校准结果的不确定度评定C2.1概述环境温度（201），螺纹综合测量机测量光面锥度量规的锥度值，至少连续测量三次，计算螺纹综合测量机测量光面锥度量规锥角示值

22、的平均值与光面锥度量规锥角实际值之差作为测量结果。C2.2数学模型 = Li - Ls（C2.1）式中：螺纹综合测量机锥角测量示值误差，（）；Li螺纹综合测量机测量光面锥度量规锥角示值，（ ）；Ls光面锥度量规锥角实际值，（）。式（B2.1）中，Li、Ls之间互为独立，其灵敏系数与方差分别为c1 1，c2 L 1（C2.2）（C2.3）LiSu2() c1C2.3标准不确定度分量的来源与评定C2.3.1螺纹综合测量机锥角测量示值（Li）引入的标准不确定度u(Li)u (Li)c2 u (LS)2 2 2 2螺纹综合测量机锥角示值产生的不确定度主要是测量重复性引起的标准不确定度分量。用螺纹综合测

23、量机测量光面锥度塞规锥角，重复测量 10次，示值误差测量结果为： +2.1，+1.7，+1.8，+1.3，-2.0，-1.2，+1.3，-2.4，+2.3，-2.1。可得单次测量实验标准差u(Li) 1.9由于实际测量中以三次测量的平均值作为测量结果，平均值的实验标准偏差为：u(Li) 1.9. 1 =1.13C2.3.2光面锥度量规锥角实际值（LS）引入的标准不确定度u(LS )校准证书给出光面锥度量规锥角值扩展不确定：U=2，k=2。则13 JJF（闽）1072-2015u(LS )= 2/2=1C2.4合成标准不确定度的计算C2.4.1标准不确定度分量一览表将第B2.3条款评定的标准不确

24、定度分量与灵敏系数计算列表如下：标准不确定度分ci u(xi)标准不确定度（）ci不确定度来源量u(xi)u（Li）u（LS）（）锥角测量重复性1.11.011.1锥角校准值不确定度-11.0C2.4.2合成标准不确定度计算由于 Li、Ls之间彼此独立不相关，因此合成标准不确定度为uc c21u2(Li ) c u222L(S（C2.4）按式（B2.4）计算合成标准不确定度为：uc=1.5C2.5扩展不确定度的确定取包含因子 k=2，则扩展不确定度按式（C2.5）计算为：U k uc（C2.5）U=21.5=3C2.6扩展不确定度的报告形式由于螺纹综合测量机在内外角测量的重复性是一致的，即内外

25、角测量示值误差的不确定度是一致的。因此，不管内角还是外角，螺纹综合测量机锥角测量示值误差校准结果不确定度报告U=3， k=214 JJF（闽）1072-2015附录 D圆柱螺纹大径、小径、中径、螺距测量结果不确定度评定D1概述环境温度(201)，采用螺纹综合测量机测量圆柱螺纹规的大径、小径、中径和螺距，螺纹综合测量机径向量程 100mm，测量前应充分等温。由于圆柱螺纹规的大径、小径、中径均由扫描轮廓在径向方向计算得出，影响因素相同，因此三者测量结果的不确定度是一致的。而螺距由扫描轮廓在轴向方向计算得出，其测量结果的不确定度主要来源于轴向标定结果及其测量重复性。D2数学模型D=L（D1.1）式中

26、：D大径或小径或中径或螺距测量结果；L螺纹机对大径或小径或中径或螺距测量结果值。由式（D1.1）可知 L的灵敏系数 C=1，则u(D) u(L)（D1.2）D3不确定度分量评定D3.1测量重复性引入的不确定度分量u(L1)考虑到螺纹结构的特殊性，重复测量时，务必保证每次测量的位置及测量长度是一致的，经重复性实验，外螺纹与内螺纹的测量重复性一致，而且大径、小径、中径、螺距的重复性结果也几乎一致，得：u(L1) =S=0.7mD3.2螺纹综合测量机示值误差引入的不确定度分量u(L2)圆柱螺纹测量前，由尺寸相近的标准环规或光面塞规对螺纹机的示值进行标定，标定结果的不确定度为 U=1m，k=2，则Uu(L2) = =0.5mkD3.3圆柱螺纹规装夹引入的不确定度分量u(L3)螺纹综合测量机通过扫描螺纹规直径方向（拐点位置）的上下两侧轮廓，计算大径、小径、中径。因此当装夹偏离直径方向时，对测量结果有较大的影响。15 JJF（闽）1072-2015估计装夹时在径向有 2m的误差，按均匀分布，则u(L3) =2 3 =1.2mD3