基于数控机床的噪声不确定度评定

陈立贵，郭 艳，刘 鲲

（国家机床产品质量监督检验中心（安徽），安徽 马鞍山 243000）

基于数控机床的噪声不确定度评定

陈立贵，郭 艳，刘 鲲

（国家机床产品质量监督检验中心（安徽），安徽 马鞍山 243000）

以数控机床为测试对象，分析了噪声测量过程中的不确定度来源，建立了数学模型，详细介绍了标准不确定度、合成不确定度、扩展不确定度评定方法，为数控机床噪声声压级的精确测量提供重要的理论依据。

数控机床；噪声声压级；不确定度；声压计

随着数控机床产业的发展和人们环保理念的提高，机床运行过程中的噪声污染越来越受到重视。噪声是检验机床产品合格与否的重要指标之一。目前，关于数控机床噪声试验不确定度评定的研究较少，测量结果不够精确。因此针对数控机床噪声试验，通过分析不确定度来源、建立数学模型、选择正确的测量方法，详细介绍标准不确定度、合成不确定度、扩展不确定度的评定方法，为今后噪声声压级的不确定度分析及精确测量提供理论依据。

1 测量方法和过程

数控机床噪声试验依据标准GB/T 16769-2008《金属切削机床 噪声声压级测量方法》[1]，测试机床为马鞍山万马机床制造有限公司生产的规格型号为XK400的数控车床，测量机床的工作噪声。测量条件符合GB/T 16769-2008要求，测量点位置沿机床周边布置，取机床正面、后面、两侧面四个位置作为标准测量点位置。测量工作噪声前测量背景噪声，测量位置、条件及方法与工作噪声相同。通过多次测量，分析噪声的不确定度。

噪声试验采用规格型号为HS5660D，准确度为1级，测量范围为25dB～130dB(A)的声级计。测试时将声级计放置在标准测量点位置，距离地面高度1.55m，距离机床水平距离1m，测量时将声级计传声器位置对准机床，多次左右旋转，以便测出最大噪声值。

2 不确定度来源

测试时，机床已正常、稳定、连续运转15min，机床转速为5000r/min。机床运行情况的影响可忽略不计。测量过程在室温下进行，测量环境湿度为55%RH～61%RH，温湿度影响不计。传声器方向多次左右旋转，以便测出最大噪声值，传声器方向的影响不计。另外，机床与墙壁和其他障碍物之间的距离均大于2米，无噪声反射的影响。机床运行时无电磁、振动及气流的影响。因此机床噪声L的不确定度来源主要有：①在相同条件下，被测量重复观测值的变化；②声级计测量噪声时的测量误差；③声级计分辨率所引起的误差（数字显示仪表）。

3 数学模型

每个测试点噪声声压级测量值的读取符合GB/T 16759-2008《金属切削机床噪声声压级测量方法》7.2条的要求。

式中：L——测试点噪声声压级的测量值dB（A）。

4 测量不确定度评定

4.1 标准不确定度评定

4.1.1 由偶然因素造成的标准不确定度

由偶然因素造成的读数重复性引起的标准不确定度，用A类评定。相同条件下重复测量10次，结果如表1所示。

背景噪声声压级测量结果：正面55.2dB（A）、后面 53.5dB（A）、侧面一 54.6dB（A）、侧面二 53.8dB（A）。机床噪声的测量值与背景噪声之差均大于10dB(A)，机床噪声测量值无需修正。根据GB/T 16769-2008标准要求，以4个测试点的最大声压级作为本次测量结果的值，所以10次测量的平均值为：

表1 连续10次测得的噪声值/dB（A）

根据贝塞尔公式，单次测量的标准偏差为：

由测量重复性引起的A类不确定度为：

式中：k——对被测量噪声声压级在同一条件下进行独立重复观测的次数，噪声声压级的测量结果只由一次试验测量得出，因此，k=1。

4.1.2 由声级计测量误差引起的标准不确定度

由声级计测量误差引起的标准不确定度，用B类评定。

声级计的准确度为1级，经安徽省计量研究院校准，并符合要求，测量范围为25dB～130dB(A)，则可能值的半宽：

根据校准证书的结果，声级计的示值符合均匀分布，因此包含因子

由声级计测量误差引起的不确定度分量u2（L）为：

4.1.3 由声级计分辨率引起的不确定度

声压级的分辨率为0.1dB(A)，估计其分辨率误差服从均匀分布，包含因子，则由声级计分辨率引起的不确定度分量u3（L）为：

4.2 合成不确定度评定

输入量之间不相关，合成标准不确定度计算公式为：

4.3 扩展不确定度评定

包含因子k值取2，则机床噪声测量值的扩展不确定度为：

4.4 测量结果的报告

取第一次噪声测量值作为最终测量结果，则机床的噪声的测量结果为（77.6±2.2）dB(A)，k=2[2]。

5 结束语

噪声试验是数控机床的重要检测项目，其检测结果将直接评价机床产品的合格与否。以数控车床为例，选择了正确的测量方法，分析了机床噪声不确定度的来源，评定出噪声的不确定度，最终出具了测量结果报告。可以提高检测结果的准确性，有利于减少噪声对人体的危害。

[1]GB/T 16769-2008，金属切削机床 噪声声压级测量方法[S].

[2]JJF 1059.1-2012，测量不确定度评定与表示[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

陈立贵（1964-），男，工程师，从事机床质量检验工作。E-mail：461652243@qq.com