專用分度頭校準(zhǔn)方法探討

韓素超，高雪芹，李紅菊，王濤，劉立杰

(河北太行計(jì)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(guān)鍵工序設(shè)備。其技術(shù)要求為90°間隔旋轉(zhuǎn)，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(tǒng)方法無法實(shí)現(xiàn)校準(zhǔn)。

為了準(zhǔn)確、方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)專用分度頭的校準(zhǔn)，設(shè)計(jì)并加工專用分度頭檢具，運(yùn)用正弦原理，通過測量工作面的兩端差值，計(jì)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(jù)專用分度頭特殊的裝夾及角度旋轉(zhuǎn)方式，借鑒正弦規(guī)的工作形式，運(yùn)用正弦原理，制作了專門用于分度頭角度校準(zhǔn)的專用檢具，通過對(duì)專用分度頭檢具的結(jié)構(gòu)及技術(shù)性能的描述，確立了專用分度頭校準(zhǔn)在理論層面的技術(shù)支撐。

1.1 專用檢具的結(jié)構(gòu)

根據(jù)專用分度頭的裝夾及旋轉(zhuǎn)方式，將檢具設(shè)計(jì)為在芯軸的一端為與其同心的四方體結(jié)構(gòu)，并且要求四方體的兩兩工作面互為基準(zhǔn)且垂直［3］，以此實(shí)現(xiàn)專用分度頭的校準(zhǔn)。如圖1所示［4］，圖中數(shù)值單位為mm。

圖1 專用分度頭檢具

1.2 專用檢具的技術(shù)要求

1)四方體四個(gè)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(zhǔn)原理

運(yùn)用任意兩兩工作面垂直的特性，將其中的任一工作面與機(jī)床的導(dǎo)軌平行，旋轉(zhuǎn)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(jì)算每一工作面角度的偏差值［2］。其計(jì)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(zhǔn)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(dǎo)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(jī)床窄導(dǎo)軌平行);將分度頭旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)分度頭90°測量另兩個(gè)面的ΔLi值，由公式(1)計(jì)算各個(gè)面的Δαi，取Δαi中最大值作為最終測量結(jié)果。

4 專用分度頭分度誤差測量結(jié)果不確定度的評(píng)定

4.1 測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

在重復(fù)性條件下，利用杠桿千分表對(duì)專用分度頭檢具工作面兩端的差值進(jìn)行測量，測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度可采用A類方法進(jìn)行評(píng)定。連續(xù)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(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差為

實(shí)際測量時(shí)，在重復(fù)性條件下連續(xù)測量三次，以三次測量的算術(shù)平均值作為測量結(jié)果，可得標(biāo)準(zhǔn)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(jí)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(zhuǎn)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(biāo)準(zhǔn)不確定度

引入各標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的因素不相關(guān)，因此

4.5 擴(kuò)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(jīng)分析評(píng)定得出的測量結(jié)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(jié)論

通過對(duì)測量結(jié)果不確定度的分析表明，用自制的專用分度頭檢具作為標(biāo)準(zhǔn)器配以杠桿千分表對(duì)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(shù)要求。

［1］國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局.JJG 57-1999光學(xué)、數(shù)顯分度頭檢定規(guī)程［S］.北京:中國計(jì)量出版社，1999.

［2］國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.JJG 37-2005正弦規(guī)檢定規(guī)程［S］.北京:中國計(jì)量出版社，2005.

［3］國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.JJG 283-2007正多面棱體檢定規(guī)程［S］.北京:中國計(jì)量出版社，2007.

［4］國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB/T 1958-2004產(chǎn)品幾何量技術(shù)規(guī)范(GPS)形狀和位置公差檢測規(guī)定［S］.北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2004.

［5］國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.JJF 1059.1-2012測量不確定度評(píng)定與表示［S］.北京:中國質(zhì)檢出版社，2012.