F
中华人民共和国国家计量技术规范
JJF1251—2010
坐标定位测量系统校准规范
Calibration Specification for Measuring System of Coordinate Position
2010-05-11发布
2010-08-11实施
国家质量监督检验检疫总局发布 JJF1251—2010
坐标定位测量系统校准规范 Calibration Specification for Measuring System
JJF1251—2010
of Coordinate Position
本规范经国家质量监督检验检疫总局于2010年5月11日批准，并自
2010年8月11日起施行。
归口单位：全国几何量工程参量计量技术委员会主要起草单位：山东省计量科学研究院
中国计量科学研究院
参加起草单位：机械工业机床产品质量检测中心（上海）
爱佩仪自动精密仪器科技（上海）有限公司
广东省计量科学研究院
本规范由全国几何量工程参量计量技术委员会负责解释 JJF1251—2010
本规范主要起草人：
赵东升（山东省计量科学研究院）张恒（中国计量科学研究院）夏霄红（山东省计量科学研究院）孙会庆（山东省计量科学研究院）
参加起草人：
翁维桓（机械工业机床产品质量检测中心（上海））王炜（爱佩仪自动精密仪器科技（上海）有限公司）张勇 (广东省计量科学研究院) JJF1251—2010
录
目
1 范围
(1) (1) (1) (3) (3) (4) (4) (4) (4) (5) (5) (5) (6) (8) (8) (8) (8) (9) (17) (21) (22) (25) (28)
引用文献· 3 术语和定义 4 概述 5 计量特性. 6校准条件…. 6.1环境条件.. 6.2 校准设备· 6.3被校准机床
2
校准项目和校准方法 7. 1 校准项目 7.2校准目标位置的选择... 7.3校准方法 8校准结果的表达· 8.1轴线行程不大于2000mm的线性轴线和行程不大于360°的回转轴线 8.2轴线行程大于2000mm的线性轴线· 9 复校时间间隔· 附录A 坐标定位测量系统线性轴线测量结果不确定度评定附录 B 坐标定位测量系统回转轴线测量结果不确定度评定附录 C 校准循环方式附录D 原始记录参考实例附录E 典型校准结果实例（轴线行程长度不大于2000mm）附录F 校准证书内容
7
. JJF1251—2010
坐标定位测量系统校准规范
1范围
本规范适用于数控机床坐标定位测量系统的定位精度和重复定位精度的校准，数显设备定位精度的校准也可参照本规范
2引用文献
本规范引用下列文献： JJF1001一1998通用计量术语及定义 JJF1094一2002测量仪器特性评定 JJF1130一2005几何量测量设备校准中的不确定度评定指南 ISO 2302:2o06Test code for machine toolsPart 2:Determination of accuracy
and repeatability of positioning numerically controlled axes （机床检验通则 第2部分：数控轴线的定位精度和重复定位精度的确定）
GB/T17421.2一2000机床检验通则第2部分：数控轴线的定位精度和重复定位精度的确定
ISO/TR230-9:2005Test code for machine toolsPart 9:Estimationof measure ment uncertainty for machine tool tests according to series ISO 23o, basic equations （机床检验通则第9部分：基于ISO230系列标准的数控机床检验不确定度评定，基本公式）
ISO107914:1998Test conditions for machining centersPart 4:Accuracy and repeatability of positioning of linear and rotary axes （加工中心检验条件第4部分：线性和回转轴线的定位精度和重复定位精度检验）
GB/T20957.4一2007精密加工中心检验条件第4部分：线性和回转轴线的定位精度和重复定位精度检验
GB/T16462.4一2007数控车床和车削中心检验条件第4部分：线性和回转轴线的定位精度及重复定位精度检验
使用本规范时，应注意使用上述引用文献的现行有效版本。
3术语和定义
本规范采用下列术语和定义及JJF1001，GB/T17421.2中的相关术语和定义（其中部分术语和定义摘录如下）： 3.1轴线行程axistravel
在数字控制下运动部件沿轴线移动的最大直线行程或绕轴线回转的最大行程。 3.2测量行程measuretravel
用于采集数据的部分轴线行程。选择测量行程时应保证可以双向趋近第一个和最后
1 JJF1251—2010
一个目标位置（即留有越程量）。 3.3目标位置targetposition，P；（i=l，，m）
运动部件编程要达到的位置。下标i表示沿轴线或绕轴线选择的目标位置中的特定位置。 3.4实际位置actualposition，P；（i=l，.…，m；j=l，.，n）
运动部件第次向第i个目标位置趋近时实际测得的到达位置。
3.5位置偏差deviationofposition；positionaldeviation，X
运动部件到达的实际位置与目标位置之差。 3.6单向unidirectional
以相同的方向沿轴线或绕轴线趋近某目标位置的一系列测量所测得的参数。符号个表示从正方向趋近所得的参数；符号表示从负方向趋近所得的参数。如X，+或 X,Y. 3.7双向bi-directional
从两个方向沿轴线或绕轴线趋近某目标位置的一系列测量所测得的参数。
3.8某一位置的单向平均位置偏差mean unidirectional positional deviation at a posi- tion，X,个或X,
由n次单向趋近某一位置P：所得的位置偏差的算术平均值。 3.9某一位置的双向平均位置偏差mean bi-directional positional deviation at a posi- tion, X,
从两个方向趋近某一位置P，所得的单向平均位置偏差X，+和X，的算术平均值。 3.1o某一位置的反向差值reversalvalueataposition，B
从两个方向趋近某一位置时两单向平均位置偏差之差，
3.11轴线反向差值reversalvalueofanaxis，B
沿轴线或绕轴线的各目标位置的反向差值的绝对值B：中的最大值。 3.12轴线平均反向差值meanreversalvalueofanaxis，B
沿轴线或绕轴线的各个目标位置反向差值B：的算术平均值。 3.13轴线单向重复定位精度R个或R以及轴线双向重复定位精度Runidirectional repeatability of positioning R + or Rand bi-directional repeatability of positioning R of an axis
沿轴线或绕轴线的任一位置P；的重复定位精度的最大值。 3.14轴线单向定位系统偏差unidirectionalsystematicpositionaldeviationofanaxis， E+或E★
沿轴线或绕轴线的任一位置P：上单向趋近的单向平均位置偏差X：个和X：的最大值与最小值之差。 3.15轴线双向定位系统偏差bi-directionalsystematicpositionaldeviationofan axis,E
沿轴线或绕轴线的任一位置P：上双向趋近的单向平均位置偏差X：+和X；的最大
2 JJF1251—2010
值与最小值之差。 3.16轴线双向平均位置偏差范围meanbi-directionaldeviationofanaxis，M
沿轴线或绕轴线的任一位置P，的双向平均位置偏差x，的最大值与最小值之差 3.17 轴线单向定位精度unidirectionalaccuracyofpositioningofanaxis，A或A
由单向定位系统偏差和单向定位标准偏差的2倍的组合来确定的范围。 3.18轴线双向定位精度bi-directionalaccuracyofpositioningofanaxis，A
由双向定位系统偏差和双向定位标准偏差的2倍的组合来确定的范围。
4概述
坐标定位测量系统是数控机床的重要组成部分，用于准确给出运动部件坐标位置并实现定位的单元。它通过检测数控机床运动部件（工作台、转台、滑板等）的坐标位置，将检测结果反馈到数控装置。数控装置将反馈回来的实际坐标位置与设定值进行比较，然后控制驱动装置使运动部件按照指令设定值进行定位。
坐标定位测量系统按照坐标轴线的运动方式可分为线性轴线（如X轴、Y轴和Z 轴等）和回转轴线（如B轴）定位系统。
5计量特性
坐标定位测量系统的计量特性：轴线反向差值B，轴线平均反向差值B，轴线双向重复定位精度R，轴线单向重复定位精度R、R，轴线双向定位系统偏差E，轴线单向定位系统偏差E←、E，轴线双向平均位置偏差范围M，轴线双向定位精度A 轴线单向定位精度A←、A的要求见表1、表2、表3或按照合同规定的要求执行。
表1轴线行程不大于2000mm的线性轴线的计量性能要求 ≤500mm
μm
测量行程
500mm 高精 精密 普通 高精 精密 普通 高精 精密 普通 高精 精密 普通密型 型 型 密型 型 型 密型 型 型 密型 型 型
机床类型
10 22 6 13 20 8 16 32 10 20 42
A
5
A+,A* 4 O 16 5 10 20 6 13 25 00 16 30
R R+,R 2
12 4 10 15 L
11 18 6 6
13 20
3
O
13 12 8
2 2 2
8 10 6
10 12 3 8
8 7 5
6 10 6
5 5
3 3 2 5
B B E
2 2 4
>
2
15 5 9 18 6 12 23 7 15 30
8
E+,E 2 L3 10 2 6 12 4 8 15 L3 10 18
9
M 注：L 测量行程。
5
10 3 6 12 4
15 5 10 20
2
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表2 轴线行程大于2000mm的线性轴线的计量性能要求
>2000mm
测量行程坐标位移系统类型
普通型 12μm+3×10-6L
高精密型 3μm+2×10-6L 7μm+3×10-6L
精密型 7μm+3×10-6L 15μm+5×10-6L
B E
/
E+,E*
18μm+4X10-6L
/
/
M 注：L 测量行程。
5μm+2×10-6L
10μm+3×10-L
表3 回转轴线的计量性能要求
测量行程机床类型
0°~360° 精密型
普通型 28" 22" 16" 8" 12" 8" 20* 14" 12"
高精密型 7"
14" 11" 8" 5" 6" A 10" 7" 6"
A A,A*
6" 4" 2" 3" 2" 5" 3" 3"
R R+,R
B B E
E+,E*
M
注：校准工作不判断合格与否，上述计量特性要求仅供参考。
6 校准条件 6.1 环境条件
校准时应考虑环境温度的影响，最为理想是使校准设备和被校准系统处于20℃的环境下进行校准。如果偏离20℃，应进行温度修正，以获得修正到20℃的校准结果。 在这种情况下，需要测量被校准系统和校准设备的代表性部位的温度。
被校准系统和校准设备应在校准环境中放置足够长的时间，以确保在校准前达到热平衡状态。确保无影响校准结果的气流、外部辐射（如日光、外部热源）和振动。
校准时，校准地点的温度、湿度和振动等环境条件，其允许极限由用户规定；在验收测量时，由合同规定。 6.2校准设备
校准设备见表4，也可以使用满足测量不确定度要求的其他仪器设备。 6.3 被校准机床 4 F
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国家质量监督检验检疫总局发布 JJF1251—2010
坐标定位测量系统校准规范 Calibration Specification for Measuring System
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of Coordinate Position
本规范经国家质量监督检验检疫总局于2010年5月11日批准，并自
2010年8月11日起施行。
归口单位：全国几何量工程参量计量技术委员会主要起草单位：山东省计量科学研究院
中国计量科学研究院
参加起草单位：机械工业机床产品质量检测中心（上海）
爱佩仪自动精密仪器科技（上海）有限公司
广东省计量科学研究院
本规范由全国几何量工程参量计量技术委员会负责解释 JJF1251—2010
本规范主要起草人：
赵东升（山东省计量科学研究院）张恒（中国计量科学研究院）夏霄红（山东省计量科学研究院）孙会庆（山东省计量科学研究院）
参加起草人：
翁维桓（机械工业机床产品质量检测中心（上海））王炜（爱佩仪自动精密仪器科技（上海）有限公司）张勇 (广东省计量科学研究院) JJF1251—2010
录
目
1 范围
(1) (1) (1) (3) (3) (4) (4) (4) (4) (5) (5) (5) (6) (8) (8) (8) (8) (9) (17) (21) (22) (25) (28)
引用文献· 3 术语和定义 4 概述 5 计量特性. 6校准条件…. 6.1环境条件.. 6.2 校准设备· 6.3被校准机床
2
校准项目和校准方法 7. 1 校准项目 7.2校准目标位置的选择... 7.3校准方法 8校准结果的表达· 8.1轴线行程不大于2000mm的线性轴线和行程不大于360°的回转轴线 8.2轴线行程大于2000mm的线性轴线· 9 复校时间间隔· 附录A 坐标定位测量系统线性轴线测量结果不确定度评定附录 B 坐标定位测量系统回转轴线测量结果不确定度评定附录 C 校准循环方式附录D 原始记录参考实例附录E 典型校准结果实例（轴线行程长度不大于2000mm）附录F 校准证书内容
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坐标定位测量系统校准规范
1范围
本规范适用于数控机床坐标定位测量系统的定位精度和重复定位精度的校准，数显设备定位精度的校准也可参照本规范
2引用文献
本规范引用下列文献： JJF1001一1998通用计量术语及定义 JJF1094一2002测量仪器特性评定 JJF1130一2005几何量测量设备校准中的不确定度评定指南 ISO 2302:2o06Test code for machine toolsPart 2:Determination of accuracy
and repeatability of positioning numerically controlled axes （机床检验通则 第2部分：数控轴线的定位精度和重复定位精度的确定）
GB/T17421.2一2000机床检验通则第2部分：数控轴线的定位精度和重复定位精度的确定
ISO/TR230-9:2005Test code for machine toolsPart 9:Estimationof measure ment uncertainty for machine tool tests according to series ISO 23o, basic equations （机床检验通则第9部分：基于ISO230系列标准的数控机床检验不确定度评定，基本公式）
ISO107914:1998Test conditions for machining centersPart 4:Accuracy and repeatability of positioning of linear and rotary axes （加工中心检验条件第4部分：线性和回转轴线的定位精度和重复定位精度检验）
GB/T20957.4一2007精密加工中心检验条件第4部分：线性和回转轴线的定位精度和重复定位精度检验
GB/T16462.4一2007数控车床和车削中心检验条件第4部分：线性和回转轴线的定位精度及重复定位精度检验
使用本规范时，应注意使用上述引用文献的现行有效版本。
3术语和定义
本规范采用下列术语和定义及JJF1001，GB/T17421.2中的相关术语和定义（其中部分术语和定义摘录如下）： 3.1轴线行程axistravel
在数字控制下运动部件沿轴线移动的最大直线行程或绕轴线回转的最大行程。 3.2测量行程measuretravel
用于采集数据的部分轴线行程。选择测量行程时应保证可以双向趋近第一个和最后
1 JJF1251—2010
一个目标位置（即留有越程量）。 3.3目标位置targetposition，P；（i=l，，m）
运动部件编程要达到的位置。下标i表示沿轴线或绕轴线选择的目标位置中的特定位置。 3.4实际位置actualposition，P；（i=l，.…，m；j=l，.，n）
运动部件第次向第i个目标位置趋近时实际测得的到达位置。
3.5位置偏差deviationofposition；positionaldeviation，X
运动部件到达的实际位置与目标位置之差。 3.6单向unidirectional
以相同的方向沿轴线或绕轴线趋近某目标位置的一系列测量所测得的参数。符号个表示从正方向趋近所得的参数；符号表示从负方向趋近所得的参数。如X，+或 X,Y. 3.7双向bi-directional
从两个方向沿轴线或绕轴线趋近某目标位置的一系列测量所测得的参数。
3.8某一位置的单向平均位置偏差mean unidirectional positional deviation at a posi- tion，X,个或X,
由n次单向趋近某一位置P：所得的位置偏差的算术平均值。 3.9某一位置的双向平均位置偏差mean bi-directional positional deviation at a posi- tion, X,
从两个方向趋近某一位置P，所得的单向平均位置偏差X，+和X，的算术平均值。 3.1o某一位置的反向差值reversalvalueataposition，B
从两个方向趋近某一位置时两单向平均位置偏差之差，
3.11轴线反向差值reversalvalueofanaxis，B
沿轴线或绕轴线的各目标位置的反向差值的绝对值B：中的最大值。 3.12轴线平均反向差值meanreversalvalueofanaxis，B
沿轴线或绕轴线的各个目标位置反向差值B：的算术平均值。 3.13轴线单向重复定位精度R个或R以及轴线双向重复定位精度Runidirectional repeatability of positioning R + or Rand bi-directional repeatability of positioning R of an axis
沿轴线或绕轴线的任一位置P；的重复定位精度的最大值。 3.14轴线单向定位系统偏差unidirectionalsystematicpositionaldeviationofanaxis， E+或E★
沿轴线或绕轴线的任一位置P：上单向趋近的单向平均位置偏差X：个和X：的最大值与最小值之差。 3.15轴线双向定位系统偏差bi-directionalsystematicpositionaldeviationofan axis,E
沿轴线或绕轴线的任一位置P：上双向趋近的单向平均位置偏差X：+和X；的最大
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值与最小值之差。 3.16轴线双向平均位置偏差范围meanbi-directionaldeviationofanaxis，M
沿轴线或绕轴线的任一位置P，的双向平均位置偏差x，的最大值与最小值之差 3.17 轴线单向定位精度unidirectionalaccuracyofpositioningofanaxis，A或A
由单向定位系统偏差和单向定位标准偏差的2倍的组合来确定的范围。 3.18轴线双向定位精度bi-directionalaccuracyofpositioningofanaxis，A
由双向定位系统偏差和双向定位标准偏差的2倍的组合来确定的范围。
4概述
坐标定位测量系统是数控机床的重要组成部分，用于准确给出运动部件坐标位置并实现定位的单元。它通过检测数控机床运动部件（工作台、转台、滑板等）的坐标位置，将检测结果反馈到数控装置。数控装置将反馈回来的实际坐标位置与设定值进行比较，然后控制驱动装置使运动部件按照指令设定值进行定位。
坐标定位测量系统按照坐标轴线的运动方式可分为线性轴线（如X轴、Y轴和Z 轴等）和回转轴线（如B轴）定位系统。
5计量特性
坐标定位测量系统的计量特性：轴线反向差值B，轴线平均反向差值B，轴线双向重复定位精度R，轴线单向重复定位精度R、R，轴线双向定位系统偏差E，轴线单向定位系统偏差E←、E，轴线双向平均位置偏差范围M，轴线双向定位精度A 轴线单向定位精度A←、A的要求见表1、表2、表3或按照合同规定的要求执行。
表1轴线行程不大于2000mm的线性轴线的计量性能要求 ≤500mm
μm
测量行程
500mm 高精 精密 普通 高精 精密 普通 高精 精密 普通 高精 精密 普通密型 型 型 密型 型 型 密型 型 型 密型 型 型
机床类型
10 22 6 13 20 8 16 32 10 20 42
A
5
A+,A* 4 O 16 5 10 20 6 13 25 00 16 30
R R+,R 2
12 4 10 15 L
11 18 6 6
13 20
3
O
13 12 8
2 2 2
8 10 6
10 12 3 8
8 7 5
6 10 6
5 5
3 3 2 5
B B E
2 2 4
>
2
15 5 9 18 6 12 23 7 15 30
8
E+,E 2 L3 10 2 6 12 4 8 15 L3 10 18
9
M 注：L 测量行程。
5
10 3 6 12 4
15 5 10 20
2
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表2 轴线行程大于2000mm的线性轴线的计量性能要求
>2000mm
测量行程坐标位移系统类型
普通型 12μm+3×10-6L
高精密型 3μm+2×10-6L 7μm+3×10-6L
精密型 7μm+3×10-6L 15μm+5×10-6L
B E
/
E+,E*
18μm+4X10-6L
/
/
M 注：L 测量行程。
5μm+2×10-6L
10μm+3×10-L
表3 回转轴线的计量性能要求
测量行程机床类型
0°~360° 精密型
普通型 28" 22" 16" 8" 12" 8" 20* 14" 12"
高精密型 7"
14" 11" 8" 5" 6" A 10" 7" 6"
A A,A*
6" 4" 2" 3" 2" 5" 3" 3"
R R+,R
B B E
E+,E*
M
注：校准工作不判断合格与否，上述计量特性要求仅供参考。
6 校准条件 6.1 环境条件
校准时应考虑环境温度的影响，最为理想是使校准设备和被校准系统处于20℃的环境下进行校准。如果偏离20℃，应进行温度修正，以获得修正到20℃的校准结果。 在这种情况下，需要测量被校准系统和校准设备的代表性部位的温度。
被校准系统和校准设备应在校准环境中放置足够长的时间，以确保在校准前达到热平衡状态。确保无影响校准结果的气流、外部辐射（如日光、外部热源）和振动。
校准时，校准地点的温度、湿度和振动等环境条件，其允许极限由用户规定；在验收测量时，由合同规定。 6.2校准设备
校准设备见表4，也可以使用满足测量不确定度要求的其他仪器设备。 6.3 被校准机床 4