Выбор методик измерительного контроля геометрических параметров

Контроль объекта предназначен для определения соответствия контролируемого свойства объекта установленным требованиям. В соответствии с определением контроль предусматривает выполнение двух действий:

· определение действительного значения контролируемого свойства;

· сопоставление действительного значения с нормами.

По результатам сопоставления оценивают соответствие по альтернативному принципу и дают заключение типа «соответствует – не соответствует» или «годен – не годен (брак)».

Контроль может осуществляться с использованием технических средств (аппаратурный контроль) или с использованием экспертной оценки (органолептический контроль). Измерительный контроль – один из видов аппаратурного контроля, который осуществляется с применением средств измерений. Для измерительного контроля геометрических параметров могут быть использованы универсальные или специальные средства измерений. К специальным средствам измерений, предназначенным для контроля только одного конкретного вида объектов, относятся жесткие калибры.

С точки зрения метрологии калибр – однозначная или многозначная мера. Если калибр воспроизводит одну физическую величину, например, контрольный калибр, проходная пробка, непроходная пробка – это однозначная мера, а если ряд физических величин, например проходной резьбовой калибр – это многозначная мера.

При контроле предельными калибрами действительные значения параметров остаются неизвестными, но такой контроль позволяет установить, находятся ли они между заданными предельными значениями. Физические величины, воспроизводимые предельными калибрами, соответствуют нормированным предельным значениям контролируемых параметров. Значит если при контроле проходной калибр проходит, а непроходной – нет, считается установленным, что действительные значения контролируемых параметров объекта находятся между нормированными значениями.

Измерительный контроль геометрических параметров универсальными средствами измерений можно представить следующим образом. Средства измерений линейных размеров (штангенциркули, микрометры, измерительные головки на стойках или штативах и ряд других) используют для получения действительных размеров измеряемых параметров, которые затем сопоставляют с предельными размерами.

Поскольку действительный размер – это размер, полученный измерением с требуемой точностью, важнейшую роль в измерительном контроле играет установление допустимых погрешностей измерений и сопоставление с ними реальных погрешностей измерений.

Допустимые погрешности измерений линейных размеров установлены стандартом ГОСТ 8.051-81 «Государственная система обеспечения единства измерений. Погрешности, допускаемые при измерении линейных размеров до 500 мм». Руководящий документ РД 50-98–86 "Методические указания. Выбор универсальных средств измерений линейных размеров до 500 мм (По применению ГОСТ 8.051-81)" содержит описания аттестованных методик выполнения измерений (МВИ) и значения предельных погрешностей измерений при использовании этих МВИ.

Особенностью геометрических параметров любого объекта является то, что номинально одинаковые размеры одного объекта (длина, высота, толщина, «диаметр» и др.) из-за неидеальности формы реальных деталей воспроизводятся на нем бесконечное число раз с незначительными различиями. При этом ни один из действительных размеров годного объекта не имеет права выйти за предельные размеры. Если в ходе контроля не будут найдены экстремальные значения параметров реального объекта, контроль будет недостаточно представительным, становится возможным пропуск брака.

Поэтому для обеспечения представительности результатов контроля элементов, имеющих значительную протяженность (длину, площадь) приходится измерять номинально одинаковые параметры в выбранном количестве контрольных сечений (контрольных точек). Разработанная схема контрольных сечений (контрольных точек) входит в описание методики контроля; ее представляют как самостоятельную схему или совмещают со схемой измерения параметра, если это не мешает ее чтению и пониманию.

Схема контрольных сечений (точек) становится необходимой, если пропуск экстремального значения может привести к значимой методической погрешности контроля. Опасность возникновения такой погрешности тем больше, чем больше контролируемая и/или базовая поверхности отличаются от идеальных и чем меньше назначено контрольных сечений (точек).

Схемы контрольных сечений (точек) при необходимости включают в методики контроля как универсальными средствами измерений, так и калибрами.

При измерительном контроле геометрических параметров универсальными средствами измерений необходимо определить допустимые погрешности измерений (например, по ГОСТ 8.051), затем выбрать МВИ и убедиться, что реализуемые погрешности измерений не превосходят допустимых погрешностей. Значения реализуемых погрешностей аттестованных МВИ можно найти в РД 50-98–86. При разработке новой МВИ предельные значения реализуемых погрешностей оценивают аналитически или определяют экспериментально в ходе метрологической аттестации МВИ.

Для аналитической оценки реализуемых погрешностей проводят анализ источников погрешностей измерений. Рассматривают возможные причины появления элементарных составляющих погрешностей от каждого из источников, и дают оценку предполагаемого характера изменения каждой из составляющих погрешностей (систематическая или случайная составляющая, ожидаемые тенденции изменения систематических или вид распределения случайных составляющих погрешностей). Затем оценивают предельные значения составляющих погрешностей с использованием информационных источников или экспериментальных данных и комплексируют составляющие с учетом их характера. Полученное с выбранной доверительной вероятностью значение считают оценкой реализуемых погрешностей рассмотренной МВИ. Такую задачу может решить только квалифицированный метролог, поэтому в содержание курсовой (контрольной) работы она не входит.

При контроле геометрических параметров калибрами реализуемые погрешности контроля всегда будут находиться в заданных пределах, если поля допусков калибров будут соответствовать требованиям стандартов. Правила проектирования калибров и стандарты, устанавливающие поля допусков их рабочих поверхностей, прошли апробацию в течение многих десятилетий. Применение предельных калибров для контроля геометрических параметров деталей позволяет сделать контроль высокопроизводительным и объективным, не требующим высокой квалификации контролера. Недостатком калибров являются относительно высокая стоимость их изготовления и узкая область применения (только для контроля конкретных геометрических параметров с определенными номинальными размерами и полями допусков). Последнее обстоятельство приводит к тому, что контроль калибрами экономически целесообразен в массовом и серийном производстве.

Далее представлены методические указания к разработке методик измерительного контроля геометрических параметров калибрами и универсальными средствами измерений.