Выбор средств измерения и контроля

По ГОСТ 14306 – 73 выбор средств измерения и контроля основывается на обеспечении заданных показателей процесса технического контроля и анализе затрат на реализацию процесса контроля. К обязательным показателям процесса контроля относят точность измерения, достоверность, трудоемкость, стоимость контроля. В качестве дополнительных показателей используют объем, полноту, периодичность, продолжительность.

Недостаточная точность измерений приводит к тому, что часть годной продукции бракуют, а часть фактически негодной продукции принимают как годную. Излишняя точность измерений связана, как правило, с повышением трудоемкости и стоимости контроля и, соответственно с удорожанием продукции.

Средства линейных измерений и контроля подразделяют на контактные, бесконтактные, автоматические и неавтоматические.

Средства автоматических измерений могут иметь адаптирующийся цифровой отсчет, самопишущий или цифропечатающий выход. Средства измерительного контроля делят на измерительные контрольные, измерительные контрольно-сортировочные автоматы (полуавтоматы) и средства активного (управляющего) размерного контроля.

Неавтоматические средства измерений различаются типом отсчетного устройства (штриховое, цифровое, стрелочное и световое). Стрелочный отсчет применяется в механических системах (индикаторы, пружинные измерительные головки) и в ряде измерительных преобразователей. Отсчетные шкалы могут быть линейными, круговыми и угловыми. Световой отсчетный индекс позволяет исключить погрешность параллакса, его используют в оптико-механических приборах (оптиметры, оптикаторы, интерферометры контактные и т. п.). Оптические приборы выпускают с окулярным и экранным визированием и отсчетом. Экранные отсчеты менее утомительны для глаз и потому более точные и производительные.

В ряде случае используют измерительные и контрольные устройства с дистанционным отсчетом. При этом измерительный (контрольный) прибор имеет измерительный преобразователь. Контрольные средства используют и без преобразователя, например, жесткие калибры и автоматы с клиновой щелью для сортировки тел качения.

Все средства измерений в соответствии с их назначением разделяются на универсальные и специализированные. Универсальные средства имеют предпочтительные области применения: для наружных и внутренних измерений, для измерения отклонения формы поверхности. Специализированные средства имеют узкое назначение.

Основные средства автоматического измерения и контроля обладают большей производительностью и объективностью результатов измерений, они обычно специализированы. Однако и они имеют в ряде случаев возможность переналадки на различные диапазоны размеров и даже на различные параметры измерения (диаметров, длин, отклонений формы и расположения и т. п.).

Исходными положениями при выборе средств измерения определенного назначения являются:

- необходимая производительность (автоматические или неавтоматические, универсальные или специализированные);

- допускаемая погрешность измерения;

- предел погрешности измерения в зависимости от контролируемого допуска;

- механические характеристики измеряемой детали ( габаритные размеры, масса, твердость материала, кривизна и шероховатость поверхности и др.);

- условия эксплуатации.

При линейных измерениях по известному уровню точности изделия выбирают значения А_изм точности измерения (ГОСТ 8.051 – 81).

Увеличение значения коэффициента А_изм при измерении более точных деталей связано с наличием измерительных средств необходимой точности, трудностями обеспечения нормальных условий измерения.

Исходя из величины допуска по квалитету и рекомендуемого коэффициента А_изм, рассчитывают предел допускаемой погрешности измерения. Погрешность измерительного средства должна быть меньше расчетного предела.

Автоматы, разделяющие детали на годные и на один или два вида брака, выбираются в ограниченных случаях: при недостаточной точности технологического процесса и не поддающегося регулированию; при изготовлении ответственных изделий и др.

Автоматы для разделения годных деталей на размерные группы используются для решения задач селективной сборки.

Приборы активного контроля позволяю повысить производительность обработки деталей и облегчить работу станочников.

В большинстве случаев предпочтение отдается механизированным измерительным приспособлениям с целью выборочной проверки точности процесса обработки.

6 ОСНОВЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЕДИНСТВА ИЗМЕРЕНИЙ. МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ СЛУЖБЫ

Организация производства в масштабах страны, основанная на принципах взаимозаменяемости, требует обеспечения и сохранения принципа единства измерений.

Закон Российской федерации «Об обеспечении единства измерений» от 1993 г. устанавливает правовые основы обеспечения единства измерений в Российской федерации. Закон направлен на защиту прав и законных интересов граждан, установленного правопорядка и экономики страны от отрицательных последствий недостоверных результатов измерений.

Закон регулирует отношения государственных органов управления с юридическими и физическими лицами по вопросам изготовления, эксплуатации, ремонта, продажи и импорта средств измерений.

Закон устанавливает и законодательно закрепляет основные понятия, применяемые для целей Закона: единство измерений, средство измерений, государственный эталон единицы величины, нормативные документы по обеспечению единства измерений, метрологическая служба, метрологический контроль и надзор, поверка и калибровка средств измерений, сертификат об утверждении типа средств измерений и сертификат о калибровке, аккредитация на право поверки средств измерений (определение этих понятий приводятся в последующих материалах учебного пособия).

Законом дано определение понятия «единство измерений».

Единство измерений – состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах величин и погрешности измерений не выходят за установленные границы с заданной вероятностью.

Поняте «единство измерений» охватывает важнейшие задачи метрологии: унификацию единиц, разработку систем воспроизведения единиц и передачи размеров единиц рабочим средствам измерений, проведение измерений с погрешностью, не превышающей установленные пределы и др.

Обеспечение единства измерений является задачей метрологических служб.

Метрологическая служба – совокупность субъектов деятельности и видов работ, направленных на обеспечение единства измерений.

Закон определяет, что Государственная метрологическая служба находится в ведении Госстандарта России и включает государственные научные метрологические центры и органы Государственной метрологической службы в городах Москве и Санкт-Петербурге и регионах (до областей включительно).

Госстандарт России осуществляет руководство Государственной службой времени и частоты и определения параметров вращения Земли, Государственной службой стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов и Государственной службой стандартных справочных данных о физических константах и свойствах веществ и материалов и координацию их деятельности.

Государственные научные метрологические центры несут ответственность за создание, совершенствовыание, хранение и применение государственных эталонов единиц велтчин, а также разработку нормативных документов по обеспечению единства измерений.

Органы Государственной метрологической службы осуществляют государственный метрологический контроль и надзор на территориях республик, автономной области, автономных округов, краев, областей, городов Москвы и Санкт-Петербурга.

На верхней ступени воспроизведения, хранения и передачи размеров единиц физических величин с наивысшей метрологической точностью находятся эталоны единиц физических величин.

Под эталонами понимается некоторое материальное воплощение единиц измерения, существуют эталоны всех основных единиц измерения. Конструкция эталона, его физические свойства и способ воспроизведения определяются природой физической величины и уровнем развития измерительной техники в данной области измерений.

Существенными признаками эталонов являются неизменность, воспроизводимость и сличаемость.

Неизменность эталона – свойство эталона удерживать неизменным размер воспроизводимой им единицы в течение длительного периода времени, а все изменения, зависящие от внешних условий (температура, влажность, давление и т. п.), должны быть строго определенными функциями величин, доступных точному измерению.

Воспроизводимость эталона – возможность воспроизведения единицы физической величины с наименьшей погрешностью для данного уровня развития измерительной техники.

Сличаемость эталона – возможность обеспечения сличения с эталоном других средств измерений, нижестоящих по поверочной схеме, с наивысшей точностью для данного уровня развития техники измерений.

По уровню признания различают международные и государственные эталоны. Государственные эталоны признаются в качестве исходных на территории РФ. Для обеспечения единства измерений физических величин в международном масштабе важную роль играют международные сличения национальных государственных эталонов.

Наивысшей точностью в рамках государства обладают первичные эталоны. Они представляют собой уникальные средства измерений, часто в виде сложных измерительных комплексов. Многие первичные эталоны утверждаются в качестве государственных.

Совокупность первичных эталонов составляет эталонную базу страны и является основой обеспечения единства измерений. Число эталонов изменяется в зависимости от потребностей народного хозяйства страны. Послеживается увеличение их числа во времени, что обусловлено постоянным развитием рабочих средств измерений.

Путем сличения с ними изготавливают вторичные эталоны, копии вторичных эталонов используются в практической метрологии для передачи точности единиц физических величин рабочим эталонам, которые, в свою очередь, передают единицы физических величин образцовым средствам измерения высшей точности, и в отдельных случаях – наиболее точным рабочим средствам измерений. Рабочие эталоны наиболее распространенные вторичные эталоны.

Образцовые меры по точности различаются на разряды. Наивысшей точностью обладает 1-ый разряд, при увеличении разряда на единицу точность средств измерения снижается в 2-4 раза. Образцовые средства измерения иногда используют в особо точных научных исследованиях, а обычно они используются для передачи точности рабочим средствам измерения. Последние используются непосредственно для измерений и не могут служить для передачи точности другим средствам (рисунок 5.1).

Рисунок 5.1 – Принципиальная поверочная схема средств измерений

Поверочная схема (рисунок 3.1) начинается, как правило, с рабочих эталонов, затем точность передается последовательно к различным образцовым средствам измерения 1-го, 2-го, 3-го или 4-го классов. В каждом случае точность понижается и, наконец, передается к рабочим средствам измерения.

В зависимости от того, какой класс точности должен быть у рабочих измерений сличения могут происходить и с образцовыми средствами 1-го, 2-го или 3-го классов. С помощью рабочего средства измерения точность передать нельзя.

7 МЕЖДУНАРОДНЫЕ ОРГАНИЗАЦИИ ПО МЕТРОЛОГИИ