主軸拉力計自校準方法的開發,本網首發！

1  利用電子萬能試驗機實現 主軸拉力計自校準方法的開發  計量理化中心 接明、李姝  摘  要  主軸拉力計是專用于測量主軸拉刀力的測量設備，由于該測量設備的特 殊性，目前，省、市計量機構無法實現對該測量設備的檢定，本文對此提出了利用電子萬能試驗機及專用校準裝置實施自校準，闡述了自校準的原理、方法，通過試驗證明該方法具有一定的可行性。  關鍵詞  主軸拉力計；專用校準裝置；自校準              0  引言  立式銑鏜、臥式銑鏜、龍門銑鏜、落地銑鏜、車銑等系列數控產品的機床主軸錐孔大多為7:24錐度，主軸內的拉刀系統由一組碟簧組成，拉刀系統的拉力將刀具拉緊，使刀具與主軸緊密結合，根據機床自身的特點，每種產品的拉刀力大小不同。適宜的拉刀力將刀具拉緊后使刀具的錐柄與主軸錐孔緊密接觸，刀具夾緊牢固，不松動，否則刀具夾緊不穩固影響加工精度，對于高精度零件的加工，特別是高精度的深孔加工，刀具的跳動，擺動對零件的加工影響就更大，因此，準確測量主軸拉刀力尤為重要。

 1  概述  主軸拉力計是用來測量錐度為7：24主軸拉力的測量裝置，可以快速地測量機床主軸的拉刀力，目前園區內使用的主軸拉力計為SK系列，有數顯和指針兩種讀數形式。（見圖1、2）  主軸拉力計的準確度直接影響主軸拉力測量的準確度，因此，主軸拉力計必須處于準確狀態。作為測量設備必須進行周期檢定，由于省、市計量檢定機構無法實現對該測量設備的檢定，計量理化中心根據園區內現場主軸拉力計使用的狀況及主軸拉力計的結

 2  構形式及特點，利用現有電子萬能試驗機及設計專用校準裝置實施自校準。     圖1  指針式主軸拉力計                 圖2  數顯式主軸拉力計  2  校準原理  我們現以SK50規格的主軸拉力計為基型設計專用校準裝置，再通過設計連接附件實施對SK30、SK40等規格主軸拉力計的校準，校準原理如圖3所示。              圖3  根據主軸拉力計工作原理，現設計一套如圖3所示的專用校準裝置，拉刀系統的拉力由電子萬能試驗機來完成，7:24錐體的錐孔模擬主軸軸孔，

將主軸拉力計放入校準裝 模擬拉釘

  連接體 

  主軸拉力計 

  7：24錐體

  螺釘 

 3  置內，主軸拉力計的錐面與7:24錐體的錐孔緊密接觸，模擬拉釘一端與試驗機相聯，另一端與主軸拉力計相聯；按圖3所示裝好后，校準裝置的兩端分別與電子萬能試驗機的兩端夾具相聯如圖4所示。啟動計算機測試軟件，按照不同規格的拉力計分別設置校準點，SK50的校準點由10KN開始校準，每增加2KN為一校準點。設定好校準點后，選擇試驗速度，試驗機開始對拉力計施力，每到達一校準點同時讀取試驗機的數值與拉力計的數值并記錄，所有校準點完成后，將試驗機夾緊裝置松開，調轉180°重新裝夾進行相同操作，每一方向操作反復進行10次，將10次測試數據統計后進行不確定度計算。  3  校準用標準器及輔助設備  標準器：電子萬能試驗機    型號：CMT5504  測量范圍：0.2kN～50kN  準確度等級：0.5級  分辯力：1N。 輔助設備：自制專用校準裝置 校準工作狀態如圖4所示 

    圖4  4  校準環境條件  環境要求：室溫為（20±5）℃，相對濕度不大于80%，溫度波動應不大于2℃/h。 

 4  5  計量性能  根據JJG455—2000 《工作測力儀》檢定規程規定，主軸拉力計計量性能見表1：  表1 準確度級別及技術指標 

  現場使用主軸拉力計為1.0級。 回零誤差：  ??% 100%' 0 0??? r rFXXZ    平均值：   ????? 3 1 3 1 jij i XX  示值相對誤差：  ??% 100%??? i i iFFX?  重復性：  ??% 100%min max??? i iiX XXR  式中： X0、X0′—檢定前及卸除標準力值后的拉力計零點示值；       Fr—額定負荷；        Xij—在標準力Fi作用下，拉力計第i點、第j次測量的示值；  準確度級別 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 技 術 指 標 回零誤差Zr(%) ±0.5 ±1.0 ±1.5 ±2.0 ±2.5 示值相對誤差δ(%)  ±1.0 ±2.0 ±3.0 ±4.0 ±5.0 重復性R(%)  1.0  2.0  3.0  4.0  5.0 

 5  X i—在標準力Fi作用下，拉力計第i檢定點的平均值       Fi—檢定點第i點的標準力；   Ximax , Ximin —在標準力Fi作用下3次重復測量的最大與最小示值。  6  校準具體操作  6.1  設置校準拉力單位：KN；   6.2  將拉力計安裝成工作狀態，拉力計讀數裝置及試驗機讀數裝置同時置零； 6.3  選擇校準點，啟動試驗機沿拉力計受力軸線逐點遞增標準力值，至各校準點,記錄相應數值，全部校準點完成后，卸力，30秒后看拉力計是否回到零位，若不在零位，讀取數值，計算回零誤差，此操作反復進行3次，每次檢定前均應將讀數裝置調至零位。  7  不確定度評定  7.1  概述   7.1.1測量依據：JJG455—2000《工作測力儀》檢定規程  7.1.2 測量標準：最大試驗力50kN，準確度等級為0.5級的電子萬能試驗機      7.1.3 被測對象：測量范圍0—75kN主軸拉力計  7.1.4 測量方法：將主軸拉力計通過校準裝置與試驗機相聯后，試驗機向拉力計施加拉力，到達校準點時，同時讀取試驗機示值與拉力計示值進行比較，得到拉力計示值誤差。 7.2 靈敏度系數    1 /1????rtmm

C 1/2?????mmCt   7.3 測量標準不確定度的評定  7.3.1 測量標準裝置重復性引入的不確定度  采用A類方法進行評定，以20kN校準點實際測試數值進行不確定度評定。在相同測量條件下，連續10次對20kN點進行測試

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