Погрешности измерения размеров.

Систематические погрешности измерений могут быть вызваны многими причинами.

Для примера рассмотрим штангенциркуль, изображенный на рис.17.

Штангенциркуль с нониусом изготовлен из закаленной леги­рованной стали, поверхность шкалы хромирована и притерта для облегчения скольжения подвижной части. Штангенциркулем можно измерять наружные размеры (1), внутренние размеры (2), глуби­ны (3) и ступени (4).

При использовании штангенциркуля для измерения размеров погрешности возникают по следующим причинам:

- на заводе-изготовителе отметки делений шкалы нанесены не абсолютно точно: между двумя рисками расстояние не I мм, а колеблется в интервале от 0,995 до 1,005 мм;

- в процессе измерений рабочий берет штангенциркуль ру­кой и он нагревается от тепла руки. В результате происходит линейное удлинение шкалы, расстояние между рисками увеличива­ется;

- шкала нониуса имеет наклон по отношению к плоскости отсчета основной шкалы в результате при считывании величины размера имеет место параллакс - видимое изменение положения рисок вследствие перемещения глаза наблюдателя;

- при измерении наружных и внутренних размеров происхо­дит перекос губок штангенциркуля, поскольку измеряемая вели­чина находится в стороне от шкалы отсчета.

При использовании других типов штангенциркулей или изме­рительных приборов (микрометров, миниметров, пассаметров, ин­дикаторных и цифровых штангенциркулей) погрешность возникает из-за наличия механизмов (рычажных, винтовых и т.д.) передачи величины размеров.

 

Рис.17. Штангенциркуль с нониусом.

 

Влияние погрешности измерения может привести к тому, что часть проверенных изделий будет отнесена к годным, хотя истин­ные значения их размеров находятся за пределами поля допуска, а часть изделий будет забракована. Поэтому значения размеров, по которым осуществляют приёмку изделий устанавливают совпа­дающими с предельными отклонениями проверяемого размера (пред­почтительный способ) или смещенными от предельных отклонений размера (уменьшение допуска), т.е. вводят производственный допуск.

Для снижения погрешностей измерений необходимо, чтобы точность измерительного инструмента была бы выше допуска из­меряемого размера.

Погрешности теоретической схемы обработки.

При обработке заготовок сложного профиля необходимо про­извести наладку станка, т.е. согласованную установку режущего инструмента, рабочих органов станка, приспособления в положе­ние, которое с учётом всех явлений, происходящих при обработке, обеспечивает получение заданного размера в пределах допус­ка. Кроме того в наладку входит установка заданного режима обработки путем подбора сменных шестерён, управление частотой вращения шпинделя и движением подачи. В ряде случаев наладка является весьма сложным и трудоёмким процессом, поэтому по возможности при обработке некоторых сложных фасонных поверхно­стей заведомо в схему обработки закладывают определенные упро­щения конструкции режущего инструмента и устанавливают прибли­женную кинематическую цепь. Т.е., например, изготавливают зуб колеса не по идеальной эвольвенте, а по кривой, близкой к ней.

Так при вихревом способе нарезания резьбы сама кинемати­ческая схема операции предполагает появление на поверхности резьбы огранки.

При изготовлении зубьев зубчатых колёс модульными фреза­ми погрешность профиля зуба появляется из-за несоответствия количества нарезаемых зубьев расчетному числу, для которого спроектирована данная фреза.

При заточке долбяков по передней поверхности нарушается профиль зуба, что ведет к возникновению погрешности эволь­венты нарезаемых зубьев колеса. Таких примеров можно привести множество.

 

СЛУЧАЙНЫЕ ПОГРЕШНОСТИ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ.

 

Если настроить станок и в автоматическом режиме обрабо­тать на нём партию деталей, то окажется, что их размеры ко­леблются в определенном интервале, и все детали отличаются друг от друга. Это происходит от того, что в процессе обработ­ки появились случайные погрешности, которые привели к рассея­нию размеров заготовок.

Случайная погрешность - это такая погрешность, которая для разных заготовок рассматриваемой партии имеет различные значения, причём ее появление не подчиняется никакой видимой закономерности.

На появление случайных погрешностей оказывают влияние большое число независимых друг от друга факторов: колебания температуры, колебания твердости обрабатываемого материала, колебания припуска, снимаемого при обработке, неточности при установке суппортов по упорам и конечным выключателям, измене­ния положения заготовки в приспособлении, упругие отжатия эле­ментов технологической системы под действием нестабильных сил резания и т.п. Поэтому при обработке партии деталей на настро­енном станке истинный размер каждой детали является случайной величиной и может принимать разное значение в границах опре­делённого интервала.

Случайные погрешности обработки принято исследовать при помощи законов математической статистики, которая позволяет обрабатывать и анализировать экспериментальные данные, полу­ченные в результате наблюдений над массовыми случайными явле­ниями.

Пусть измерены 100 заготовок, обработанных на настроен­ном станке. Совокупность значений истинных размеров заготовок, расположенных в возрастающем порядке с указанием частоты пов­торения этих размеров или частостей называется статистическим рядом и оформляется в виде таблицы (рис.18). Частостью назы­вается отношение числа заготовок одного размера к общему числу заготовок партии. Диапазон наблюдаемых размеров разбивают на интервалы одинаковой длины, причем число интервалов должно быть не меньше семи, а его длина (разность между наибольшим и наименьшим размерами в пределах одного интервала) должна быть больше цены деления шкалы измерительного инструмента. Это делается с целью компенсации погрешностей измерений. Затем на графике (рис. 18) по оси абсцисс откладывают интервалы размеров, а по оси ординат - количество размеров, попавших в каждый интервал (частота). В результате получается график в виде прямоугольников, который называется гистограммой распре­деления. Если соединить середины прямоугольников ломаной ли­нией, то получится эмпирическая кривая, называемая полигоном распределения.

В зависимости от вида обработки в теории вероятности и математической статистики разработаны различные методы, с по­мощью которых можно объективно оценить точностные характерис­тики реальных технологических процессов.

 

 

В машиностроении наибольшее практическое применение нашли следующие законы: нормального распределения (закон Гаусса), равнобедренного треугольника (закон Симпсона), эксцентриситета (закон Релея), законы равной вероятности, которые представляют собой комбинацию этих законов.

Все эти законы используют для оценки точности технологи­ческих процессов, определения уровня настройки станков, оценки стабильности технологических процессов, определения ожидаемой доли брака, установления зависимости между точностными парамет­рами смежных операций и для решения других задач.

 

 

Вопросы к теме «Точность изготовления деталей»

1.    Что понимают под точностью детали?

2.    Что зависит от точности изготовления?

3.    Какие методы достижения заданной точности существуют?

4.    В чем заключаются способы достижения заданной точности?

5.    Достоинства и недостатки способов достижения заданной точности, в каких условиях производства они применяются?

6.    Что такое погрешность изготовления детали? Какие они бывают (Назовите).

7.    Каковы причины возникновения систематических погрешностей?

8.    Какие характеристики геометрической точности имеют станки?

9.    Назовите причины систематических погрешностей обработки.

10.  Какие погрешности формы вызываются усилиями зажима заготовки?

11.  Какие погрешности возникают при измерении штангенциркулем?

12.  Что такое случайная погрешность?