專用分度頭校準方法探討

韓素超，高雪芹，李紅菊，王濤，劉立杰

(河北太行計量檢測有限公司，河北石家莊050000)

0 引言

專用分度頭用于加工炮筒的十字刻線，為我廠自制的關鍵工序設備。其技術要求為90°間隔旋轉，裝夾采用三爪卡盤加尾座頂尖的方式，因此采用錐尾軸桿裝配正多面棱體的傳統方法無法實現校準。

為了準確、方便地實現對專用分度頭的校準，設計并加工專用分度頭檢具，運用正弦原理，通過測量工作面的兩端差值，計算出專用分度頭在每一工作面的角度分度誤差。

1 專用分度頭檢具

根據專用分度頭特殊的裝夾及角度旋轉方式，借鑒正弦規的工作形式，運用正弦原理，制作了專門用于分度頭角度校準的專用檢具，通過對專用分度頭檢具的結構及技術性能的描述，確立了專用分度頭校準在理論層面的技術支撐。

1.1 專用檢具的結構

根據專用分度頭的裝夾及旋轉方式，將檢具設計為在芯軸的一端為與其同心的四方體結構，并且要求四方體的兩兩工作面互為基準且垂直［3］，以此實現專用分度頭的校準。如圖1所示［4］，圖中數值單位為mm。

圖1 專用分度頭檢具

1.2 專用檢具的技術要求

1)四方體四個工作面平面度不大于4 μm。

2)左右兩工作面與上工作面垂直，垂直度不大于5 μm;下與上工作面平行，平行度不大于5 μm。

3)軸的直線度不大于2 μm;軸的圓度不大于4 μm。

4)專用檢具角度誤差不大于1＇。

2 角度校準原理

運用任意兩兩工作面垂直的特性，將其中的任一工作面與機床的導軌平行，旋轉分度頭90°，用指示表測量另一工作面兩端的差值，利用正弦原理計算每一工作面角度的偏差值［2］。其計算公式為

式中:Δai為某面的示值誤差，(″);ΔLi為某面兩端測量差值，mm;L為專用檢具的邊長，mm。

3 校準方法

使專用分度頭定位在0°，將專用檢具固定在專用分度頭上，利用車床窄導軌安裝杠桿千分表并通過杠桿千分表將專用檢具的任意工作面找正(與機床窄導軌平行);將分度頭旋轉90°，取杠桿千分表在專用檢具另一工作面兩端的差值，測量三次取平均值ΔLi;同理，同方向旋轉分度頭90°測量另兩個面的ΔLi值，由公式(1)計算各個面的Δαi，取Δαi中最大值作為最終測量結果。

4 專用分度頭分度誤差測量結果不確定度的評定

4.1 測量重復性引入的標準不確定度

在重復性條件下，利用杠桿千分表對專用分度頭檢具工作面兩端的差值進行測量，測量重復性引入的標準不確定度可采用A類方法進行評定。連續測量10次得到測量列為0.030，0.025，0.030，0.035，0.030，0.035，0.035，0.025，0.030，0.030 mm。

單次實驗標準偏差為

實際測量時，在重復性條件下連續測量三次，以三次測量的算術平均值作為測量結果，可得標準不確定度為

4.2 杠桿千分表最大允許誤差引入的不確定度

1級杠桿千分表最大允許誤差±4 μm，服從均勻分布，則由最大允許誤差引入的不確定度

4.3 專用檢具的角度誤差引入的不確定度

專用檢具的角度不超過±1＇(角度轉化為長度偏離量為21.8μm)，服從均勻分布，則由角度誤差引入的不確定度為

4.4 合成標準不確定度

引入各標準不確定度分量的因素不相關，因此

4.5 擴展不確定度

取包含概率p=95%，則k=2，有

專用分度頭的分度誤差±4＇，經分析評定得出的測量結果的不確定度為1.2＇，小于分度誤差的1/3，符合誤差傳遞原則。

5 結論

通過對測量結果不確定度的分析表明，用自制的專用分度頭檢具作為標準器配以杠桿千分表對專用分度頭分度誤差測量具有可操作性，能夠滿足專用分度頭的技術要求。

［1］國家質量技術監督局.JJG 57-1999光學、數顯分度頭檢定規程［S］.北京:中國計量出版社，1999.

［2］國家質量監督檢驗檢疫總局.JJG 37-2005正弦規檢定規程［S］.北京:中國計量出版社，2005.

［3］國家質量監督檢驗檢疫總局.JJG 283-2007正多面棱體檢定規程［S］.北京:中國計量出版社，2007.

［4］國家質量監督檢驗檢疫總局，國家標準化管理委員會.GB/T 1958-2004產品幾何量技術規范(GPS)形狀和位置公差檢測規定［S］.北京:中國標準出版社，2004.

［5］國家質量監督檢驗檢疫總局.JJF 1059.1-2012測量不確定度評定與表示［S］.北京:中國質檢出版社，2012.