Цель: Изучить СИ и технический контроль

1. Принципы проектирования.
2. Принцип Аббе.

Принципы проектирования средств технических измерений и контроля. Принцип Тейлора. При наличии погрешностей формы и расположения геометрических элементов сложных деталей в со­ответствии с принципом Лэйлора надежное определение соот­ветствия размеров всего профиля предписанным предельным значениям возможно лишь в том случае, если определяются значе­ния проходного и непроходного пределов (ГОСТ 45346—82). Сле­довательно, любое изделие должно быть проконтролировано, по крайней мере, дважды, точнее, по двум схемам контроля: с помо­щью проходного и непроходного калибров по действительным значениям наибольшего и наименьшего размеров.

На определение качественного состояния деталей могут влиять геометрические отклонения: отклонение от крутости, непараллель­ность торцов, несносность поверхностей, отклонение шага и угла профиля резьбы и др. Взаимодействие измерительного средства с контролируемым объектом может быть точечным (сферический наконечник), линейным (плоские профильные шаблоны) и поверх­ностным (калибры-пробки). Большинство универсальных и специ­альных средств измерения имеют точечный контакт с контролиру­емым изделием и осуществляют локальный контроль размеров в одном или нескольких сечениях. Такой контроль не гарантирует попадания бракованных изделий в годные. Контроль значительно усложняется, если к недопустимости попадания в годные бракован­ных изделий по непроходному пределу предъявляются повышенные требования. В этих случаях либо используют двух- или трехкоординатные машины, либо применяют устройства, обеспечивающие последовательный непрерывный контроль с заданным шагом теку­щего размера детали.

Методы, основанные на использовании линейного и поверхност­ного контактов средств контроля с поверхностью детали, обеспечи­вают высокую производительность и универсальность использу­емых средств измерения, но позволяют надежно отбраковывать детали лишь по проходному пределу. Часто выбор этих методов контроля обусловлен видом технологического процесса, обеспечи­вающего незначительные погрешности формы и взаимного положе­ния поверхностей.

Принцип Аббе. Рассматривая процесс сравнения контролиру­емых и образцовых штриховых мер на продольных и поперечных компараторах, сформулирован принцип, в соответствии с которым минимальные погрешности измерения возникают, если контролиру­емый геометрический элемент и элемент сравнения находятся на одной линии — линии измерения. Принцип Аббе справедлив для поступательно перемещающихся звеньев. Его широко используют при выборе схем и конструирования средств измерения, при проек­тировании станков и т. п. Однако последовательное расположение контролируемого и образцового элемента на одной линии приводят к увеличению габаритов измерительных средств, поэтому в ряде случаев применяют параллельное расположение сравнительных эле­ментов, но и тогда необходимо соблюдать условия, при которых погрешности измерения минимальны. Принцип инверсии. Принцип инверсии основывается на суще­ствовании преемственности между тремя последовательными про­цессами, в которых участвует деталь: обработки, контроля, эксплу­атации. Хотя при расчете погрешностей механизма и самой детали главное значение имеет эксплуатация, тем не менее анализ точности детали невозможен без совместного последовательного изучения всех фаз прохождения детали.

Из принципа инверсии (обращений) следует, что для определе­ния погрешностей схема измерения должна соответствовать кине­матической схеме формообразования, а также схеме функциониро­вания детали, откуда вытекает условие правильности измерения. Измерение считается правильным, если:

- траектория движения при измерении будет соответствовать тра­ектории движения при формообразовании;

- линия действия при измерении будет совпадать с линией дейст­вия при работе механизма (принцип Аббе);

- базы измерения будут совпадать с конструкторской и технологи­ческой базами (правило единства баз).

Принцип инверсии применим почти при всяком измерении дета­лей, при котором осуществляется непрерывное перемещение изме­рительного наконечника прибора по поверхности детали. Наконеч­ник при этом образует с контролируемой деталью кинематическую пару. Непрерывное относительное перемещение элементов пары в процессе контроля совершается со сравнительно малыми скоро­стями и ускорениями.

В тех случаях, когда принцип инверсии не может быть осуществ­лен полностью, следует установить, какой из показателей качества должен быть обеспечен в результате контроля, и положить его в основу схемы измерения.

Допускаемые погрешности измерения. Получаемая измеритель­ная информация равна разности энтропии Н (х) измеряемой вели­чины и условной энтропии в плотности φ (х) распределения случай­ных погрешностей измерения Н (Δ)

Для того чтобы измерительная информация I_q была положи­тельной, необходимо обеспечить условие

Н(х)>Н(Δ).

В противном случае результат измерения с отрицательной ин­формацией следует рассматривать как дезинформацию.

Напомним, что энтропия погрешности связана с энтропийным значением погрешности экспоненциально:

Из двух последних выражений следует требование

Н (х)>ln2Δ

или

Разделив обе части неравенства на интервал vu поля рассеивания измеряемой величины, получим аналогичное условие для приведен­ной относительной погрешности измерения

Используя выражение энтропии и доверительного интерва­ла поля рассеивания в случае нормального закона распределения, имеем

Следует отметить, что такое требование соответствует много­летней метрологической практике [10; 20; 7] по выбору критерия малости погрешностей измерения.

Согласно этому критерию, если погрешность Δ_с, вызванная сум­марным действием ряда случайных частных погрешностей Δ_i, при том, что

, и погрешность (т.е. без частной погрешности Δк)могут считаться приближенно равными Δс ≈ Δ/с, то погрешность Ак считают малой, и ею можно пренебречь при рассмотрении результатов измерений.

Предполагается, что значения всех случайных погрешностей рас­пределены по нормальному закону.

В серийном производстве результаты измерения изделий часто используют для их разбраковки, т. е. разделения на годные и брак. Так, если в партии деталей, которая должна быть проверена, раз­меры деталей находятся в пределах поля допуска, то естественно, что при измерении даже со значительными погрешностями не будет неправильно принятых деталей, поскольку брака в действитель­ности нет, но будут неправильно забракованные детали из-за погре­шности измерения. Если контролируют партию деталей, все раз­меры которых выходят за пределы поля допуска, т. е. все негодные, то в проверенной партии не будет неправильно забракованных деталей независимо от погрешности измерения, а будут только детали неправильно принятые. Во всех остальных промежуточных случаях будут неправильно принятые бракованные детали и непра­вильно забракованные годные. При этом количество таких неправи­льно забракованных деталей зависит не только от погрешности измерения, но и от законов распределения отклонений размеров контролируемых деталей и отношения допуска изделия к средне­му квадратическому отклонению от технологического распределе­ния. Случай рассмотрен в главе 1.

Выбор средств измерения и контроля. По ГОСТ 14.306—73 выбор средств контроля основывается на обеспечении заданных показа­телей процесса технического контроля (ТК) и анализе затрат на реализацию процесса контроля. К обязательным показателям про­цесса контроля относят точность измерения, достоверность, трудо­емкость, стоимость контроля. В качестве дополнительных показа­телей контроля используют объем, полноту, периодичность, про­должительность.

При выборе средств измерения точность средств измерений должна быть достаточно высокой по сравнению с заданной точностью выполнения измеряемого размера.

Литература: