基于數(shù)控機床的噪聲不確定度評定

陳立貴，郭 艷，劉 鯤

（國家機床產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心（安徽），安徽 馬鞍山 243000）

基于數(shù)控機床的噪聲不確定度評定

陳立貴，郭 艷，劉 鯤

（國家機床產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心（安徽），安徽 馬鞍山 243000）

以數(shù)控機床為測試對象，分析了噪聲測量過程中的不確定度來源，建立了數(shù)學模型，詳細介紹了標準不確定度、合成不確定度、擴展不確定度評定方法，為數(shù)控機床噪聲聲壓級的精確測量提供重要的理論依據(jù)。

數(shù)控機床；噪聲聲壓級；不確定度；聲壓計

隨著數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和人們環(huán)保理念的提高，機床運行過程中的噪聲污染越來越受到重視。噪聲是檢驗機床產(chǎn)品合格與否的重要指標之一。目前，關(guān)于數(shù)控機床噪聲試驗不確定度評定的研究較少，測量結(jié)果不夠精確。因此針對數(shù)控機床噪聲試驗，通過分析不確定度來源、建立數(shù)學模型、選擇正確的測量方法，詳細介紹標準不確定度、合成不確定度、擴展不確定度的評定方法，為今后噪聲聲壓級的不確定度分析及精確測量提供理論依據(jù)。

1 測量方法和過程

數(shù)控機床噪聲試驗依據(jù)標準GB/T 16769-2008《金屬切削機床 噪聲聲壓級測量方法》[1]，測試機床為馬鞍山萬馬機床制造有限公司生產(chǎn)的規(guī)格型號為XK400的數(shù)控車床，測量機床的工作噪聲。測量條件符合GB/T 16769-2008要求，測量點位置沿機床周邊布置，取機床正面、后面、兩側(cè)面四個位置作為標準測量點位置。測量工作噪聲前測量背景噪聲，測量位置、條件及方法與工作噪聲相同。通過多次測量，分析噪聲的不確定度。

噪聲試驗采用規(guī)格型號為HS5660D，準確度為1級，測量范圍為25dB～130dB(A)的聲級計。測試時將聲級計放置在標準測量點位置，距離地面高度1.55m，距離機床水平距離1m，測量時將聲級計傳聲器位置對準機床，多次左右旋轉(zhuǎn)，以便測出最大噪聲值。

2 不確定度來源

測試時，機床已正常、穩(wěn)定、連續(xù)運轉(zhuǎn)15min，機床轉(zhuǎn)速為5000r/min。機床運行情況的影響可忽略不計。測量過程在室溫下進行，測量環(huán)境濕度為55%RH～61%RH，溫濕度影響不計。傳聲器方向多次左右旋轉(zhuǎn)，以便測出最大噪聲值，傳聲器方向的影響不計。另外，機床與墻壁和其他障礙物之間的距離均大于2米，無噪聲反射的影響。機床運行時無電磁、振動及氣流的影響。因此機床噪聲L的不確定度來源主要有：①在相同條件下，被測量重復(fù)觀測值的變化；②聲級計測量噪聲時的測量誤差；③聲級計分辨率所引起的誤差（數(shù)字顯示儀表）。

3 數(shù)學模型

每個測試點噪聲聲壓級測量值的讀取符合GB/T 16759-2008《金屬切削機床噪聲聲壓級測量方法》7.2條的要求。

式中：L——測試點噪聲聲壓級的測量值dB（A）。

4 測量不確定度評定

4.1 標準不確定度評定

4.1.1 由偶然因素造成的標準不確定度

由偶然因素造成的讀數(shù)重復(fù)性引起的標準不確定度，用A類評定。相同條件下重復(fù)測量10次，結(jié)果如表1所示。

背景噪聲聲壓級測量結(jié)果：正面55.2dB（A）、后面 53.5dB（A）、側(cè)面一 54.6dB（A）、側(cè)面二 53.8dB（A）。機床噪聲的測量值與背景噪聲之差均大于10dB(A)，機床噪聲測量值無需修正。根據(jù)GB/T 16769-2008標準要求，以4個測試點的最大聲壓級作為本次測量結(jié)果的值，所以10次測量的平均值為：

表1 連續(xù)10次測得的噪聲值/dB（A）

根據(jù)貝塞爾公式，單次測量的標準偏差為：

由測量重復(fù)性引起的A類不確定度為：

式中：k——對被測量噪聲聲壓級在同一條件下進行獨立重復(fù)觀測的次數(shù)，噪聲聲壓級的測量結(jié)果只由一次試驗測量得出，因此，k=1。

4.1.2 由聲級計測量誤差引起的標準不確定度

由聲級計測量誤差引起的標準不確定度，用B類評定。

聲級計的準確度為1級，經(jīng)安徽省計量研究院校準，并符合要求，測量范圍為25dB～130dB(A)，則可能值的半寬：

根據(jù)校準證書的結(jié)果，聲級計的示值符合均勻分布，因此包含因子

由聲級計測量誤差引起的不確定度分量u2（L）為：

4.1.3 由聲級計分辨率引起的不確定度

聲壓級的分辨率為0.1dB(A)，估計其分辨率誤差服從均勻分布，包含因子，則由聲級計分辨率引起的不確定度分量u3（L）為：

4.2 合成不確定度評定

輸入量之間不相關(guān)，合成標準不確定度計算公式為：

4.3 擴展不確定度評定

包含因子k值取2，則機床噪聲測量值的擴展不確定度為：

4.4 測量結(jié)果的報告

取第一次噪聲測量值作為最終測量結(jié)果，則機床的噪聲的測量結(jié)果為（77.6±2.2）dB(A)，k=2[2]。

5 結(jié)束語

噪聲試驗是數(shù)控機床的重要檢測項目，其檢測結(jié)果將直接評價機床產(chǎn)品的合格與否。以數(shù)控車床為例，選擇了正確的測量方法，分析了機床噪聲不確定度的來源，評定出噪聲的不確定度，最終出具了測量結(jié)果報告?？梢蕴岣邫z測結(jié)果的準確性，有利于減少噪聲對人體的危害。

[1]GB/T 16769-2008，金屬切削機床 噪聲聲壓級測量方法[S].

[2]JJF 1059.1-2012，測量不確定度評定與表示[S].

Evaluation of noise uncertainty degree on basis of CNC machine tool

CHEN Ligui,GUO Yan,LIU Kun
（National Machine Tool Quality Supervision and Inspection Center(Anhui),Maanshan 243000,Anhui China）

Taking the CNC machine tool as the testing object,the source of noise uncertainty degree during measurement process has been analyzed.The mathematical model has been established.The evaluation method of standard uncertainty degree,synthetic uncertainty degree and extended uncertainty degree has been introduced in detail.It provides vital theoretical reference for accurate measurement of noise pressure level in CNC machine tool.

CNC machine tool;Noise pressure level;Uncertainty degree;Sound pressure meter

TG806

B

10.16316/j.issn.1672-0121.2017.04.001

1672-0121（2017）04-0007-02

2017-05-20；

2017-07-15

陳立貴（1964-），男，工程師，從事機床質(zhì)量檢驗工作。E-mail：461652243@qq.com