計量論壇

一、 任務來源及計劃要求

1.1 任務來源：

根據國質檢辦量函（2011）259號“關于做好國家計量技術法規制（修）定計劃的通知”要求，由全國幾何量工程參量計量技術委員會下達的任務。

1.2 計劃要求：2012年7月完成送審稿。

1.3 主要意義：

隨著機械工業的發展，坐標測量的應用也日益廣泛，眾多生產廠家和計量單位都在使用坐標測量機。作為保障產品質量及量值傳遞的重要儀器，標定與校準坐標測量機的坐標測量球至關重要。坐標測量球分為檢測球與標定球兩種，檢測球作為坐標測量機的主要校準器之一，主要用于坐標測量機的探測誤差等項目的校準，而標定球主要用于使用中的坐標測量及測頭的標定，故坐標測量機的校準及其使用均和標準球的有著密切的關系。

我國省市級以上的計量單位、各個軍工生產科研單位、坐標測量機的生產廠家都存在坐標測量球的計量和使用問題，有坐標測量球的校準需求，而我國現在沒有具體關于標準球的國家校準規范，給坐標測量機和坐標測量球的使用帶來不便，所以制訂該規范，以使其滿足目前的要求。因此坐標測量球校準規范的制定有著重大意義。

二、 編制過程

2.1 編制原則：

2.1.1 校準規范的整個內容應與現行有效相關標準相協調，技術內容應具有先進性、科學性和可操作性。使本規范適用范圍廣，具有通用性。

2.1.2在充分調研的基礎上，根據實際情況，確定坐標測量球的計量特性、校準條件、校準項目、校準方法等。

2.1.3規范中的校準方法應通過實驗驗證，力求方法簡單科學，準確可靠。

2.1.4規范中的文字表述力求層次分明，語句簡明，公式表達準確，量和單位使用規范。

2.1.5規范編寫格式及要求嚴格按照國標《JJF1071-2010國家計量校準規范編寫規則》要求進行。

2.2 具體工作：

該規范的編寫工作主要由中國航空工業集團公司北京長城計量測試技術研究所承擔。同時邀請坐標測量機生產廠家海克斯康測量技術(青島)有限公司，坐標測量球生產廠家北京華航宏偉科技有限公司技術人員共同參與。

2010年7月對規范進行立項論證。成立規范編寫小組，確定本規范主要編寫人孫玉玖、錢豐、郝鵬，及參加起草人姜雅彥、劉憲衛。

具體實施過程如下：

2010年10月開始收集國內外有關標準，進行細致分析研究，按標準的要求制定測試方法，對測試方法進行試驗，并做出試驗總結，提出改進措施，確保試驗方法科學，易操作。

2011年1月開始編寫校準規范，并于2011年12月完成初稿，組織本單位專家對初稿進行討論。

2011年12月完成初稿的修改，2012年2月形成征求意見稿。

三、調研和分析工作的情況

為了完成“坐標測量球校準規范”的編寫工作，進行了廣泛的調研與方法分析，走訪了坐標測量機生產廠家，坐標測量球生產廠家，坐標測量球的用戶；查閱了國內外相關技術資料及文獻。最終確定了坐標測量球的技術要求、校準方法等重要內容，并加以測量不確定度分析、實驗驗證，并在此基礎上完成“坐標測量球校準規范”的征求意見稿。

四、主要技術內容的說明

“坐標測量球校準規范”屬于新制訂的規范，為了保持規范的可行性，在制訂規范時，在校準項目和技術指標上，盡量保持與相關現行有效標準（主要考慮《JJF1064-2010 坐標測量機校準規范》）的一致。在校準方法上，充分考慮并借鑒相關計量器具（例如三針、光滑極限量規、標準球等）中的成熟方法。具體內容如下：

4.1 校準規范編寫格式及校準規范的結構完全按照《JJF1071-2010 國家計量校準規范編寫規則》的要求編寫。

4.2 對“坐標測量球”的適用范圍以及引用文獻作了說明。

4.3 概述:

4.3.1 對“坐標測量球”的用途及種類作了描述。

4.3.2 對“坐標測量球”的材質和規格作了介紹。

4.4 計量器具性能

主要考慮與《JJF1064-2010 坐標測量機校準規范》的一致性，對坐標測量球以下三項計量性能提出要求：

4.4.1 坐標測量球的表面粗糙度

說明：與《JJF1064-2010 坐標測量機校準規范》完全一致。

4.4.2 坐標測量球的直徑

說明：與《JJF1064-2010 坐標測量機校準規范》完全一致。

4.4.3 坐標測量球的圓度

說明：與《JJF1064-2010 坐標測量機校準規范》完全一致。

4.5 校準條件

4.5.1 環境條件

說明：坐標測量球的校準項目中，直徑及圓度對溫度、溫度的變化及平衡溫度的時間要求較嚴格。

4.5.2 測量標準及其他設備

說明：根據坐標測量球的校準項目及測量不確定度要求確定了主要測量標準及其他設備。

4.5.3 其他條件

說明：根據坐標測量球的計量特性和校準方法確定了在校準前應該確認的其他條件。

4.6 校準項目及校準方法

在充分考慮坐標測量球的校準項目、計量性能、滿足相應技術要求所需要的測量不確定度的要求，可操作性等因素后，確定了坐標測量球的校準項目和校準方法。坐標測量球的校準方法過程的敘述主要是遵循以下原則：（1）更加易于執行；（2）語言簡練（3）；敘述清楚；（4）層次分明。

具體說明如下：

4.6.1 坐標測量球的表面粗糙度

采用成熟方法測量。

4.6.2 坐標測量球的直徑

4.6.2.1 坐標測量球直徑校準儀器的選擇原則是滿足其測量結果的測量不確定度要求，可以選擇直接法和比較法。

4.6.2.2 為了使校準結果統一，對校準點的位置和數據處理的方法作出了要求。

4.6.2.3 描述了用測長機/儀以絕對法測量的具體校準方法。

4.6.2.4 描述了用量塊和比較儀以比較法測量的具體校準方法。

4.6.3 坐標測量球的圓度

4.6.3.1 為了使校準結果統一，對校準點的位置和數據處理的方法作出了要求。

4.6.3.2 描述了用圓度儀測量坐標測量球圓度的具體校準方法。

4.7 對校準結果的表達及復校時間間隔做出規定。

4.8 附錄

因為坐標測量球校準規范屬于首次制定，且涉及的方法很多，在正文中的敘述力求準確、精辟、流暢、簡明扼要。而在附錄中，給出具體的測量不確定度評定示例，以保證規范的使用者能夠更便捷、更容易、更準確的理解規范，執行規范。附錄主要包括以下內容：

附錄A：坐標測量球直徑測量結果的測量不確定度評定、坐標測量球圓度誤差測量結果的測量不確定度評定

附錄B：校準證書內頁內容

五、驗證試驗的情況和結果

選用坐標測量球按照規范中的方法逐項進行試驗，試驗結果表明所有方法均具有可行性，且滿足相應的測量不確定要求。

另外用坐標測量球進行比對、重復性、穩定性實驗，并按照國標的要求進行數據分析，比對結果及實驗數據均符合要求。

具體試驗結果見試驗報告。

六、與國外同類標準水平的對比分析

在編制“坐標測量球校準規范”時，充分考慮國內外的坐標測量球的技術現狀以及發展的趨勢，使校準規范的規定完全可以滿足國內的坐標測量球量值傳遞要求。國際標準ISO 3290-2008（鋼球和陶瓷球）規定了軸承用球的技術指標，其最高等級接近坐標測量球的技術指標，但其中對校準方法描述較少。關于技術指標的定義和測量點的選取基本與規范一致；坐標測量球作為國際比對中直徑標準，其比對的項目也是直徑和圓度（參見EUROMET.L-K4.2005
Calibration of diameter standards），因此本規范與國外的最高水平也基本一致。

七、與現行法規、標準的關系

“坐標測量球校準規范”主要與現行標準《JJF1064-2010 坐標測量機校準規范》關系較大，所以在編寫“坐標測量球校準規范”時，力求與該規范保持一致。

八、實施標準的要求和措施的建議

因為坐標測量球是坐標測量機使用和校準中的一個重要的計量器具，所以希望該規范能及時得到通過，并宣貫執行。以保證坐標測量球校準工作的開展。

九、其他要說明的事項

無。

十、參考資料清單

JJF1064-2010 坐標測量機校準規范

JJF 1130-2003 幾何量測量設備校準中的不確定度評定指南

JJF 1001-1998 通用計量術語及定義

JJF 1059-1999 測量不確定度評定與表示

JJF 1094-2002 測量儀器特性評定

ISO 3290-1:2008
Rolling bearings — Balls —Part 1: Steel balls

ISO 3290-2:2008 Rolling bearings — Balls —Part 2:
Ceramic balls

Final report on EUROMET key comparison EUROMET.L-K4: Calibration of diameter standards, 2010, Metrologia, 47, 04003