倒角卡尺校準方法的研究

于佃清

（遼寧省計量科學研究院，遼寧 沈陽 110004）

0 引言

倒角卡尺是一種使用尺身測量桿測量倒角尺寸的測量儀器，其廣泛應用于裝備制造、機械加工、航空航天等領域。倒角卡尺主要用于測量機械加工中工件外角的倒角尺寸。按讀數形式可分為游標式倒角卡尺和數顯式倒角卡尺。目前，倒角卡尺沒有國家檢定規程或者校準規范，為了規范倒角卡尺的量值溯源方法，保證其量值準確可靠，開展倒角卡尺校準方法的研究具有重要意義[1]。基于GB/T 6403.4-2008《零件倒圓與倒角》的要求，并結合JJG30-2012《通用卡尺》的技術要求和檢定方法，本文開展倒角卡尺的校準方法研究。

1 校準項目和計量特性

1.1 兩測量基準面的夾角

倒角卡尺兩測量基準面的夾角一般為90°±5′。

1.2 漂移

數顯式倒角卡尺的示值漂移在30min內一般不超過1個分辨力。

1.3 示值誤差

倒角卡尺的示值最大允許誤差見表1。

1.4 示值變動性

數顯式倒角卡尺的示值變動性見表1。

表1 倒角卡尺示值最大允許誤差和示值變動性

2 校準用標準器的選擇

校準用計量標準器需經過計量技術機構檢定或者校準，且在有效期內。校準用標準器如表2所示，允許使用其他滿足不確定度要求的標準器進行校準。

表2 校準用標準器

按照GB/T6403.4-2008中倒角尺寸系列要求，倒角標準塊的倒角尺寸標稱值的取值如表3。

表3 倒角標準塊的技術要求

圖1 倒角標準塊

3 校準方法

校準前首先檢查外觀和各部分相互作用。確定沒有影響計量特性因素后再進行校準。

3.1 兩測量基準面的夾角

采用工具顯微鏡測角目鏡直接測量倒角卡尺兩測量基準面的夾角，用米字線瞄準測量基準面，讀取米字線分劃板的轉角，即為兩測量面基準面的夾角。

3.2 漂移

將數顯式倒角卡尺置于測量范圍內的任一示值，緊固尺框，每隔10min觀察一次示值，記錄顯示值，觀察3次，示值間最大值與最小值之差即為數顯式倒角卡尺的漂移。

3.3 示值誤差

倒角卡尺的示值誤差用倒角標準塊測量，測量值可選取在測量范圍大致均勻分布的（3-5）點。

將倒角卡尺的基準面置于倒角標準塊的兩側工作面上，選取接近倒角卡尺測量下限的測量點及相應的倒角標準塊，移動測量桿，使測量桿的測量面與倒角標準塊的工作面接觸[2]。對游標式倒角卡尺，讀取其示值，其零位誤差按公式（1）計算；對數顯卡式倒角卡尺，將其進行置零[3]。

在相同條件下，對選定的校準點，讀取倒角卡尺的示值，重復測量3次，取3次讀數的平均值為該校準點的測量值。游標式倒角卡尺的示值誤差按公式（1）計算；

數顯式倒角卡尺的示值誤差按公式（2）計算；

3.4 示值變動性

測量方法同示值誤差的測量方法，取示值間的最大值與最小值之差為示值變動性。示值變動性按公式（3）計算：

式中：Si——倒角卡尺第i校準點的示值變動性，mm；Limax——倒角卡尺第i校準點的最大示值，mm；Limin——倒角卡尺第i校準點的最小示值，mm。

4 倒角卡尺校準方法適用性論證

使用倒角標準塊作為測量標準，對倒角卡尺的示值誤差進行測量不確定度評定，其主要不確定度來源及分量值如表4所示。

表4 標準不確定度分量匯總一覽表

對以上五個不確定度分量合成，得到合成標準不確定度uc=0.009mm，測量結果的擴展不確定度為：U=0.018mm，k=2。分析結果表明，該方法的不確定度不大于被測量最大允許誤差的1/3，符合要求。

5 結語

本文結合倒角卡尺的使用要求，針對其主要計量特性，給出了倒角卡尺的一種校準方法，并給出了校準方法的具體操作過程、計算公式的使用等，并通過校準結果不確定度的分析論證了該種方法的可行性。為廣大計量同行在倒角卡尺的校準工作中提供了一種思路和可行性方法。