Методы аттестации линейных и угловых мер

Категория:
Граверное дело


Методы аттестации линейных и угловых мер

Шкалы, сетки, кодовые диски и подобные им детали подвергают проверке, в процессе выполнения которой контролируют качество поверхности с нанесенными на ней штрихами, четкость штрихов, линий, обозначений, расстояние между штрихами, их ширину и глубину и т. д.

Весь процесс контроля можно разделить на два этапа. На первом этапе производят внешний осмотр, а на втором — контроль геометрических параметров штриховой меры. Осматривают штриховые меры в.проходящем отраженном или косом пучке света, для чего на контролируемую поверхность под углом направляют пучок света от лампочки с зеленым фильтром. Наблюдение дефектов ведется на темном фоне.

При предварительном контроле, выполняемом при налаживании выпуска серии продукции, проверяют ширину штриха, его глубину и т. д. По результатам контроля корректируют работу машины или устройства, добиваясь необходимой точности в нанесении делений и обозначений.

Интервал штриховой меры проверяется как наикратчайшее расстояние между осями двух штрихов, которые сравнивают с образцовой величиной, т. е. в большинстве случаев процесс измерения сводится к измерению малой разности длин.

Техническим контролем (или просто контролем) называется проверка соответствия продукции или процесса, от которого зависит качество, установленным техническим требованиям (ГОСТ 16504—74). 6 зависи-

мости от функции и технологической готовности объекта контроля в производственном цикле различают: входной контроль — контроль продукции поставщика, поступившей к потребителю (заказчику) и предназначенной для использования при изготовлении, ремонте или эксплуатации продукции; операционный контроль — контроль продукции или процесса во время выполнения или после завершения определенной операции; * приемочный контроль — контроль готовой продукции, по результатам которого принимается решение о ее пригодности к поставке и пользованию.

Контроль называется сплошным, если контроль каждой единицы продукции осуществляется с одинаковой полнотой; выборочным , когда контролируется выборка или проба из партии или потока продукции; летучим, когда контроль производится в случайные моменты, выбираемые в установленном порядке. В зависимости от характера поступления информации о контролируемых признаках различают непрерывный и периодический контроль.

Наиболее важное значение среди различных «идов контроля занимает измерительный контроль, осуществляемый с обязательным применением средств измерения. Такие средства измерения называются контрольно-измерительными приборами.

Совокупность правил применения определенных принципов для осуществления контроля называется методом контроля, а совокупность средств контроля и исполнителей, взаимодействующих с объектом контроля по правилам, установленным соответствующей документацией, называется системой контроля. Система контроля, в которой контроль осуществляется с частичным непосредственным участием человека, называется автоматизированной системой контроля в отличие от автоматической системы контроля, в которой контроль осуществляется без непосредственного участия человека. ‘

Измерение есть нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств (ГОСТ 16263—70).

Под физической величиной понимается свойство, общее в качественном отношении многим физическим объектам, но в количественном отношении индивидуальное для каждого объекта. Любая физическая величина имеет шкалу физической величины, представляющую собой последовательность значений, присвоенную в соответствии с правилами, принятыми по соглашению. Истинным значением физической величины называется значение физической величины, которое идеальным образом отражало бы в качественном и количественном отношениях соответствующее свойство объекта. Действительным значением физической величины называется значение физической величины, найденное экспериментальным путем и настолько приближающееся к истинному значению, что для данной цели может быть использовано вместо него.

С точки зрения общих способов получения результатов измерения их “разделяют на прямые, косвенные, совокупные и совместные. Прямые — это измерения, при которых искомое значение величины находят непосредственно из опытных данных. Косвенные — это измерения, при которых искомое значение величины определяют на основе известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям. Совокупные — это производимые одновременно измерения нескольких одноименных величин, при которых искомые значения получают решением системы уравнений, составленных при прямых измерениях различных сочетаний этих величин. Совместные — это производимые одновременно измерения двух или. нескольких неодноименных величин для нахождения зависимости между ними.

По способу выражения результатов измерений различают абсолютные и относительные измерения. Абсолютными называются измерения, которые основаны на прямых измерениях одной или нескольких основных величин или на использовании значений физических констант. Относительными называются измерения отношения величины к одноименной величине, играющей роль единицы или принимаемой за исходную.

Основными характеристиками измерений являются: принцип и метод, погрешность, правильность и достоверность измерений. Под принципом измерения понимается физическое явление или их совокупность, на которых основаны измерения.

Методом измерения называется совокупность приемов использования принципов и средств измерения.

При проведении измерений практически невозможно получить абсолютно точные результаты. Поэтому, оценивая их, можно говорить лишь о большей или меньшей степени приближения к действительному значению измеряемой величины.

Под точностью измерений понимается качество измерений, отражающее близость их результатов к истинному значению измеряемой величины. Высокая точность измерений соответствует малым погрешностям всех видов. Правильность измерения определяется как качество измерения, отражающее близость к нулю систематических погрешностей в их результатах.. Достоверность измерений характеризует доверие к результатам измерений и делит их на две категории: достоверные и недостоверные, — в зависимости от того, известны или неизвестны вероятностные характеристики их отклонений от истинных значений соответствующих величин. Наличие погрешности ограничивает достоверность измерений и определяет точность измерения. Сходимость измерений — качество измерений, отражающее близость друг к другу результатов измерений, выполняемых в одинаковых условиях. Воспроизводимость измерений определяется как качество измерений, отражающее близость друг -к другу результатов измерений, выполненных в различных условиях.

Абсолютной погрешностью измерительного прибора называется разность между его показанием и истинным значением измеряемой величины. Так как истинное значение измеряемой величины остается неизвестным, на практике вместо него используют действительное значение, полученное с помощью образцового прибора.

Относительной погрешностью измерительного прибора называется отношение абсолютной погрешности к истинному значению измеряемой величины. Относительная погрешность может быть выражена в процентах. Отношение погрешности прибора к нормирующему значению называется приведенной погрешностью. Нормирующее значение — условно принятое значение, которое может быть равным верхнему пределу диапазону измерений, длине шкалы и др. Приведенную погрешность обычно выражают в процентах. Погрешность прибора, используемого для измерения постоянной величины, называют статической погрешностью.

Разность между погрешностью прибора при измерении в динамическом режиме и его статической погрешностью, соответствующей значению величины в данный момент времени, называется динамической погрешностью прибора. Статические погрешности имеют место после завершения переходных процессов в элементах прибора. Статические погрешности приборов делятся на систематические и случайные. Систематическая погрешность прибора остается постоянной или закономерно измеряется при повторении измерений. Случайные погрешности приборов обязаны своим возникновением случайным изменениям параметров составляющих их элементов и случайным погрешностям отсчета.

Для того чтобы проще охарактеризовать случайную погрешность прибора, на практике часто прибегают к определению непостоянства (размаха) показаний прибора, т. е. разности между наибольшим и наименьшим из показаний измерительного прибора, соответствующих одному и тому же значению измеряемой величины. Если эта разность определяется при достижении измеряемой величины некоторого значения при его увеличении и уменьшении, а не при одностороннем изменении, то она называется вариацией показаний и включает в себя помимо размаха показаний еще и погрешность обратного хода, возникающую из-за зазоров и трения в сочленениях подвижных деталей механизмов прибора и других гистерезисных явлений, происходящих в его элементах.

Погрешность, свойственная измерительному прибору, находящемуся в нормальных условиях применения, называется основной. Основная погрешность прибора нормируется путем задания-пределов допускаемой основной погрешности. Если прибор работает в условиях, отличных от нормальных, то возникает дополнительная погрешность, увеличивающая общую погрешность прибора.

Качество измерительного прибора, отражающее близость к нулю его погрешностей, принято называть точностью прибора, численной характеристикой которой является класс точности прибора. Класс точности — это обобщенная характеристика при-, бороа, пределяемая пределами допускаемых основных и дополнительных погрешностей, а также другими свойствами приборов, влияющими на точность, значения которых устанавливаются стандартами на отдельные виды приборов. Государственные стандарты определяют нормы на значения суммарных погрешностей, их составляющих, способы их представления, обозначения и задания. Значения суммарных погрешностей устанавливаются отдельно для нормальных условий применения приборов и для случая отклонения влияющих величин от значений, имеющих место в нормальных условиях. Основная погрешность приборов нормируется пределом допускаемой основной погрешности. Он задается в виде абсолютных, приведенных или относительных погрешностей. Кроме основной погрешности в стандартах на приборы нормируются пределы допускаемых дополнительных погрешностей. Доля случайных погрешностей прибора в основном характеризуется непостоянством показаний прибора, которое задается допускаемым размахом определенного числа показаний прибора. Допускаемое значение порога реагирования выражают в долях основной погрешности или в долях деления шкалы.

Аттестацию штриховых мер длины (линейных шкал) осуществляют сравнением измеряемой и образцовой величин разностным методом на приборах компараторного типа.

Возможности поперечного компарирования ограничены тем, что наименьшая длина измерительных интервалов обусловлена предельным расстоянием L, на которое могут быть сближены микроскопы, и тем, что перед измерением каждого интервала нужно устанавливать новое расстояние между микроскопами, что затрудняет процесс измерения.

В случае продольного компарирования мер большой длины (более 1 м) длина стола компаратора должна более чем вдвое превышать номинальную длину мер; сравниваемые меры при этом могут находиться в различных температурных условиях, что приводит к. ошибкам при измерении. От указанных недостатков избавляются, применив схему продольного компарирования с параллельным расположением мер, но такая схема сопряжена с погрешностями первого порядка из-за непрямолйнейности перемещения либо микроскопов по направляющей балке, либо каретки с мерами, а поэтому требуется точная коррекция перемещения кареток.

Принцип действия штрихового компаратора заключается в измерении интервала между двумя штрихами путем сравнения его с равновеликими интервалами на образцовой шкале. При контроле шкал поверяют общую длину и миллиметровые интервалы сравнением с длиной соответствующих интервалов образцовых шкал либо

путем калибрования. Сравнение общей длины с образцовой производится не менее четырех раз. При каждом измерении снимают отсчеты по термометру; наблюдают в левый микроскоп компаратора начальный штрих образцовой меры, а в правый микроскоп — начальный штрих поверяемой меры (каждое наблюдение должно сопровождаться тремя наведениями биссектора окулярного микрометра на штрих с отсчетом по барабану микрометра); продвигают стол компаратора вдоль оси и наблюдают в обоих микроскопах соответственно конечные штрихи контролируемого интервала сначала у образцовой меры, а затем у поверяемой; .повторяют наблюдения конечных штрихов; снова наблюдают начальные штрихи поверяемой и образцовой мер; производят отсчет по шкале термометра-

При контроле миллиметровых интервалов наблюдают штрихи на поверяемой и образцовой шкалах сначала в одном направлении (от начального штриха до конечного), а затем поверку ведут в обратном направлении и вычисляют среднее значение контролируемой величины с учетом влияния температуры. За окончательный результат поверки принимают среднее из результатов отдельных приемов измерений. Если во время измерения изменяется температура, то вводится температурная поправка, после чего определяется средняя квадратичная погрешность для шкал первого разряда по четырем измерениям, а’*для шкал второго разряда по двум измерениям.

Если необходимо определить поправки интервалов штриховых мер с высокой степенью точности, а известна лишь поправка общей длины меры, применяется метод калибровки. Существует несколько методов калибровки, которые различаются как по числу возможных комбинаций взаимных сличений интервалов, так и по точности получаемых результатов.

Простейшим способом калибровки является метод Гей-Люссака, сущность которого заключается в том, что калибруемые интервалы О—1; 1—2; 2—3; …; п — 3; п — 2; я—1; п последовательно сравнивают со вспомогательным интервалом, длина которого приблизительно равна длине калибруемого интервала. В этом случае получаются п условных уравнений с п + 2 неизвестными. Решение уравнения находят при условии — 0 и л, — 0 [5 ].

Наиболее точным методом калибровки является метод Ган-зена-Перара, при котором все контролируемые деления^меры сравнивают со вспомогательными интервалами, равными одному, двум трем и т. д. калибруемым интервалам. При контроле приходится несколько раз снимать показания при наблюдении одного и того же штриха, поэтому точность измерения в сильной мере зависит от точности наводки, шероховатости боковых поверхностей штриха, точности его геометрических.размеров (ширины, глубины, длины), ровности края и т. д.

При выполнении контрольных операций необходимо выбрать прибор, точность которого должна быть на порядок выше точности поверяемой штриховой меры. Кроме того, на точность измерения также влияет характер освещения шкалы. Шкалы и лимбы поверяются от нулевого штриха, а сетки — от центра или середины ее поля. Значение результата измерения получают как среднее 5—8-кратного измерения. Ширину штрихов в силу малого размера поверяют на компараторе до или после запуска штриха краской.

Для измерения глубины штрихов используют методы аксиального перемещения, стереоскопической, щуповой, отпечатков и др.

В связи с повышением точности угловых мер и созданием кодовых преобразователей, в .которых используются многозарядные информационные диски, имеющие большое число штрихов (градаций), необходимо создавать автоматизированные контролирующие устройства, так как механизированными средствами измерить такие изделия трудно.

Например, 17-разрядный диск на одной дорожке имеет 131 972 штриха.

К погрешностям лимбов относят неточность расположения штрихов и выполнения диаметра делительной окружности, формы центрировочной окружности, длины и ширины штрихов, размера цифр и т. д. (погрешности делений).

При изготовлении лимба появляется ошибка, равная разности между номинальным и действительным размерами делений, измеренными в пределах полной окружности. Эти погрешности являются следствием неправильного расположения штрихов вдоль делительной окружности лимба (погрешности штрихов). Учитывая трудность определения погрешности штрихов, на практике определяют погрешность диаметров, которая является алгебраической суммой погрешностей положения штрихов, расположенных на концах диаметра (диаметром называется прямая, проходящая через внутренние концы двух противоположных штрихов).

Таким образом, погрешности штрихов могут быть использованы для оценки любого деления, а с помощью погрешности диаметра можно определить только суммарную погрешность двух диаметрально противоположных делений. Структура погрешностей штрихов способствует выполнению любых задач контроля точности делений лимба. Структура погрешностей диаметров из-за нечетных гармоник систематической составляющей позволяет осуществлять только косвенную оценку ошибок делений.

Следовательно, необходимо создавать оборудование, принцип действия которого основан на определении погрешности штрихов.

При нанесении штрихов из-за различных причин ширина их отличается от заданной ширины по чертежу, т. е. возникает погрешность в ширине штриха, которая может быть симметрична и асимметрична относительно оси. Методы контроля можно разделить на четыре группы: калибровки; сличения с образцовыми лимбами или многогранной призмой”; сравнения с постоянной угловой скоростью; компенсационные.

В зависимости от рода измеряемого объекта компараторы разделяются на штриховые и концевые. Штриховые компараторы служат для измерения расстояния между штрихами, т. е. для контроля и аттестации штриховых мер длины. Они обычно имеют кронштейны, на которых укреплены микроскопы и салазки с установленными на них образцовой шкалой и площадкой для измеряемого объекта. По визирному микроскопу определяется необходимый размер перемещения салазок (или микроскопа) в зависимости от измеряемых параметров объекта, а по отсчетному микроскопу отсчитывается значение перемещения салазок (или микроскопа), равное измеряемой величине.

В поперечном компараторе меры под микроско-. пами располагаются параллельно, а микроскопы устанавливают на начальный и конечный штрихи измеряемого интервала и поперечно перемещая стол, переходят с образцовой меры на поверяемую. В продольной компараторе меры располагают последовательно одну за другой или параллельно, а микроскопы устанавливают на соответствующие штрихи образцовой и поверяемой мер. В процессе измерения перемещают рабочий стол в продольном направлении.


Реклама:



Читать далее:



Статьи по теме:


Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум