Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Регулирование качества продукции средствами активного контроля

..pdf
Скачиваний:
5
Добавлен:
27.10.2023
Размер:
22.09 Mб
Скачать

Г. Д. Бурдун,

I , ! t

С. С. Волосов,

 

3. Ш. Гейлер,

 

Е. П. Маслов,

Регулирование

В. Д. Спиридонов,

М. Л. Шлейфер

качества

 

 

продукции

 

средствами

 

активного

 

контроля

ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ

М о с к в а 1 9 7 3

У Д К 658.516+658.562 (075.|)

 

К о л л е к т и в

 

а в т о р о в .

Регулирование

качества

продукции

средствами активного контроля. Издательство

стандартов,

1973 г.,

с. 1—476.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В

настоящее

 

время

одной

из

актуальнейших

 

 

проблем

 

современно­

го

машиностроения

 

является

проблема

регулирования

качества

про­

дукции.

В

основе

понятия

«регулирование

качества» лежит

бесспорное

положение

о том, что качество

продукции

должно

прежде

 

всего

обес­

печиваться

самим

технологическим

процессом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Одним

из

 

основных

 

методов

осуществления

 

 

регулирования

 

каче­

ства

является

 

всемерная

 

активизация

контроля

 

— развитие

всех

форм

управляющего

 

 

активного

контроля,

т. е. контроля,

результаты

которо­

го

используются

 

для

регулирования

технологического

 

процесса.

 

 

Главная

особенность

 

книги

 

заключается

в

 

том, что

 

технологиче­

ские

и

метрологические

 

вопросы

анализируются

 

 

в

ней

 

совместно.

На

основе синтеза

систем

регулирования

 

рассмотрены

вопросы

их

оптимизации.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Основное

 

внимание

в

книге

уделено

рассмотрению

вопросов

повы­

шения

точности

технологических

процессов

как

важнейшему

 

условию

достижения

высокого

 

качества

продукции.

Дан

анализ

 

технологиче­

ских

погрешностей,

 

а

также

изложены

основы

 

точности

 

дискретных

измерительных

 

 

 

систем,

 

к которым

относятся

и

средства

 

активного

контроля

размеров.

 

При

определении

суммарных

погрешностей,

воз­

никающих

при

 

активном

контроле

размеров,

 

кроме

 

погрешностей

средств

измерения,

 

учитываются

также

погрешности

всех

элементов

системы

СПИД

 

(станок—приспособление—инструмент—деталь).

 

 

Та­

ким

образом,

 

 

оценка

погрешностей

активного

 

контроля

носит

комп­

лексный

 

характер,

т. е. осуществляется

на

основе

синтеза

систем

ре­

гулирования

 

 

размеров.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кроме

того,

в

книге

 

приведены

различные

 

отечественные

и

зару­

бежные системы активного контроля размеров,

 

 

многие

из

которых

появились

в

последнее

время.

Анализируется

надежность

 

работы

си­

стем

активного

 

контроля,

рассмотрена физика

отказов

данных

систем,

а

также приведены

 

способы

повышения

их

надежности.

 

 

 

 

 

Необходимо

 

 

отметить, что материал

монографии

является

ориги­

нальным

 

и новым

по сравнению

с имеющейся

литературой

по

данному

вопросу.

 

Основная

часть материала

проверена

непосредственно

в

про­

изводственных

 

 

 

условиях

 

и дала

положительный

 

 

результат.

 

 

 

 

Книга

рассчитана

на

научных

и

инженерно-технических

 

 

работни­

ков

машиностроения

и

приборостроения,

 

занимающихся

 

вопросами

автоматизации

 

 

контроля

и

регулирования

 

производственных

 

процес­

сов,

а

также

может

быть

полезна

студентам

 

вузов,

 

специализирую­

щихся

в этой

области.

Рис.

212, табл. 10, библ.

 

163.

 

 

 

 

 

3—13—г

© Издательство стандартов, 1973

Часть ОСНОВЫ первая РЕГУЛИРОВАНИЯ

КАЧЕСТВА

ПРОДУКЦИИ

Г л а в а I . П Р О Б Л Е М А Р Е Г У Л И Р О В А Н И Я КАЧЕСТВА И СВЯЗАННЫЕ С Н Е Й Н Е К О Т О Р Ы Е В О П Р О С Ы РАЗВИТИЯ П Р И К Л А Д Н О Й М Е Т Р О Л О Г И И

 

§ 1. Д В А ' М Е Т О Д А О Б Е С П Е Ч Е Н И Я

КАЧЕСТВА П Р О Д У К Ц И И .

 

 

 

Н Е О Б Х О Д И М О С Т Ь С И Н Т Е З А П Р И К Л А Д Н О Й М Е Т Р О Л О Г И И

 

 

 

И Т Е Х Н О Л О Г И И М А Ш И Н О С Т Р О Е Н И Я

 

 

 

 

 

 

 

В

настоящее

время

наряду с дальнейшей

дифференциацией

 

наук

и дисциплин

отчетливо

наметилась

тенденция к

их

син­

 

тезу.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В результате углубления и развития отдельных отраслей

зна­

 

ния оказалось, что в основе многих из них

лежат

одни

и те ж е

 

закономерности, что к ним может быть

найден единый, общий

 

подход. На стыке существующих наук и дисциплин стали появлять­

 

ся новые отрасли знания. Успехи современной

науки

объясняются

 

именно тем, что она рассматривает отдельные отрасли знания не

 

изолированно, а как часть единого, целого комплекса

знаний.

 

 

Наиболее важные и сложные проблемы

современной

науки и

 

техники такие, например,

как

проблема

повышения качества

про­

 

дукции, носят комплексный характер и, следовательно, должны ре­

 

шаться комплексными методами. Проблема качества не может быть

 

успешно решена без привлечения таких наук, как прикладная

мет­

 

рология, технология, электроавтоматика,

автоматическое

регули­

 

рование и других отраслей знания. Примером комплексной

пробле­

 

мы, также расположенной на стыке указанных наук, является про­

 

блема технологического или активного контроля.

 

 

 

 

Попытаемся с изложенных

выше позиций

охарактеризовать

 

современную прикладную

метрологию. Прежде

всего

посмотрим,

-f~

в каких условиях она создавалась.

 

 

 

 

 

 

Качество продукции в

принципе может

обеспечиваться

двумя

 

методами, которые по существу характеризуют

собой две

различ­

 

ные

технические

политики:

п о с р е д с т в о м

р а з б р а к о в к и

3

У Д К 658.516 + 658.562(075.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗііЭЕІГ.-.ПЛЯР

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

К о л л е к т и в

а в т о р о в .

Регулирование

качества

продукции

средствами активного контроля. Издательство

стандартов,

1973 г.,

с. 1—476.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В настоящее

 

время

одной

 

из

актуальнейших

 

 

проблем

 

современно­

го

машиностроения

 

является

 

проблема

регулирования

качества

про­

дукции.

В основе

понятия

«регулирование

качества» лежит

бесспорное

положение

 

о том, что качество

продукции

должно

прежде

 

всего

обес­

печиваться

самим

технологическим

 

процессом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Одним

 

из

 

основных

 

методов

осуществления

 

 

регулирования

 

каче­

ства

является

 

всемерная

 

активизация

контроля

 

— развитие

всех

форм

управляющего

 

 

активного

контроля,

т. е. контроля,

результаты

которо­

го

используются

 

для

регулирования

 

технологического

 

процесса.

 

 

Главная

особенность

книги

заключается

в

 

том, что

 

технологиче­

ские

и

метрологические

 

вопросы

анализируются

 

 

в

ней

 

совместно.

Ла

 

основе

синтеза систем

 

регулирования

 

рассмотрены

вопросы

их

оптимизации.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Основное

 

внимание

в книге

уделено

рассмотрению

вопросов

повы­

шения

точности

технологических

процессов

как

важнейшему

 

условию

достижения

высокого

 

качества

продукции.

Дан

анализ

 

технологиче­

ских

погрешностей,

а

также

изложены

основы

 

точности

дискретных

измерительных

 

 

 

систем,

 

к

которым

относятся

и

средства

 

активного

контроля

 

размеров.

При определении

суммарных

погрешностей,

воз­

никающих

 

при

 

активном

контроле

 

размеров,

 

кроме

 

погрешностей

средств

 

измерения,

 

учитываются

также погрешности

всех

элементов

системы

 

СПИД

 

 

(станок—приспособление—инструмент—деталь).

 

 

Та­

ким

образом,

 

 

оценка

погрешностей

 

активного

 

контроля

носит

комп­

лексный

 

характер,

т. е. осуществляется

на

основе

синтеза

систем

ре­

гулирования

 

 

размеров.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кроме

 

того,

в

книге

приведены

различные

 

отечественные

и

зару­

бежные

 

системы

активного

 

контроля

размеров,

 

 

многие

из

которых

появились

 

в

последнее

время.

Анализируется

надежность

 

работы

си­

стем активного

 

контроля,

рассмотрена

физика

отказов

данных

систем,

а

также приведены

 

способы

повышения

их

надежности.

 

 

 

 

 

Необходимо

 

 

отметить,

что материал

монографии

является

ориги­

нальным

и новым

по сравнению

 

с имеющейся

литературой

по

данному

вопросу.

 

 

Основная

часть материала

проверена

 

непосредственно

в

про­

изводственных

 

 

 

условиях

 

и дала

положительный

 

 

результат.

 

 

 

 

Книга

 

рассчитана

на

научных

и

инженерно-технических

 

 

работни­

ков

машиностроения

и

приборостроения,

 

занимающихся

 

вопросами

автоматизации

 

 

контроля

и

регулирования

 

производственных

 

процес­

сов,

а

также

может

быть

полезна

студентам

 

вузов,

 

специализирую­

щихся

в этой

области.

Рис. 212, табл. 10, библ.

 

163.

 

 

 

 

 

3—13—1

® Издательство стандартов, 1973

Часть ОСНОВЫ первая РЕГУЛИРОВАНИЯ

КАЧЕСТВА

ПРОДУКЦИИ

Г л а в а f. П Р О Б Л Е М А Р Е Г У Л И Р О В А Н И Я КАЧЕСТВА И С В Я З А Н Н Ы Е С НЕЙ Н Е К О Т О Р Ы Е ВОПРОСЫ РАЗВИТИЯ П Р И К Л А Д Н О Й М Е Т Р О Л О Г И И

§ 1. Д В А ' М Е Т О Д А О Б Е С П Е Ч Е Н И Я

КАЧЕСТВА

П Р О Д У К Ц И И .

Н Е О Б Х О Д И М О С Т Ь СИНТЕЗА П Р И К Л А Д Н О Й

М Е Т Р О Л О Г И И

И Т Е Х Н О Л О Г И И М А Ш И Н О С Т Р О Е Н И Я

 

В

настоящее

время наряду с дальнейшей дифференциацией

наук

и дисциплин

отчетливо

наметилась тенденция к их син­

тезу.

В результате углубления и развития отдельных отраслей зна­

ния оказалось, что в

основе

многих

из них лежат

одни

и те ж е

закономерности, что

к ним

может

быть найден

единый,

общий

подход. На стыке существующих наук и дисциплин стали появлять­ ся новые отрасли знания. Успехи современной науки объясняются именно тем, что она рассматривает отдельные отрасли знания не изолированно, а как часть единого, целого комплекса знаний.

Наиболее важные и сложные проблемы современной науки и техники такие, например, как проблема повышения качества про­ дукции, носят комплексный характер и, следовательно, должны ре­ шаться комплексными методами. Проблема качества не может быть успешно решена без привлечения таких наук, как прикладная мет­ рология, технология, электроавтоматика, автоматическое регули­ рование и других отраслей знания. Примером комплексной пробле­ мы, также расположенной на стыке указанных наук, является про­ блема технологического или активного контроля.

Попытаемся с изложенных

выше позиций

охарактеризовать

современную прикладную метрологию. Прежде

всего посмотрим,

в каких условиях она создавалась.

 

 

J -

Качество продукции в принципе может обеспечиваться

двумя

методами, которые по существу характеризуют

собой две

различ­

ные

технические политики:

п о с р е д с т в о м

р а з б р а к о в к и

з

у ж е и з г о т о в л е н н ы х

д е т а л е й и и з д е л и й

и п у т е м

п о в ы ш е н и я т е х н о л о г и ч е с к о й т о ч н о с т и .

Первый

ме­

тод обеспечивается с помощью послеоперационного контроля,

при

втором методе используется активный контроль.

 

 

Следует подчеркнуть,

что оба метода способны

обеспечивать

нужное качество продукции. Однако преимущество второго метода, при котором качество продукции обеспечивается самим технологи­ ческим процессом, очевидно. >Именно этот метод является характер­ ным и традиционным для наиболее развитых в техническом от­ ношении стран. Основной недостаток метода разбраковки заклю­ чается в том, что он не гарантирует отсутствие брака и при его реализации требуется большое количество контролеров.

На первых этапах развития нашей промышленности, когда точ­ ность технологических процессов была невысокой, разбраковка являлась основным методом достижения необходимого качества продукции. Такая техническая политика была вынужденной в тот период и, вероятно, единственно возможной. Вместе с тем подобная политика в условиях низкой технологической точности неизбежно приводила к большим потерям от брака и необходимости иметь це­ лую армию контролеров. (Известно, что потери от брака, как явно­

го, так и неявного, до сих пор являются одной из основных

причин

невыполнения плана снижения себестоимости

многими

нашими

предприятиями. К неявному браку относится

неучтенный

брак;

детали и изделия, поступающие на повторную обработку; изделия, не выдерживающие гарантийного срока службы; изделия, не находя­ щие спроса и т. д.)

Характерной чертой указанногопериода являлось бурное раз­ витие послеоперационного контроля, в частности контрольных автоматов. Именно тогда и сложилась та метрологическая школа, которая является основой существующей в настоящее время при­

кладной

метрологии.

 

 

 

 

 

Таким

образом прикладная

метрология сложилась как

само­

стоятельная

отрасль

знания,

как

самостоятельная

дисциплина

в результате

отделения

контроля

от производства,

когда

в силу

сложившихся обстоятельств контрольные операции были противо­

поставлены производству.

Отделение

контроля

от

производства

привело к известной ограниченности прикладной

метрологии.

По мере развития техники и решения проблемы качества функ­

ции технического

контроля

его направленность

будет изменяться

и расширяться

в

сторону

«активизации»

контроля. От низших

форм контроля

неизбежен

переход к

его

высшей

форме — регу­

лированию и управлению.

Известно, что в переводе

с английского

слово «контролировать» означает в первую очередь управлять и ре­ гулировать.

Высшей формой технического контроля является технологиче­ ский активный контроль. Однако осуществлению этого перехода мешает обособленность прикладной метрологии, которая в настоя­ щее время принимает все более искусственный характер, стано-

4

вясь серьезным препятствием на пути повышения качества выпус­ каемой продукции и «активизации» контроля.

Для современной прикладной метрологии характерен весьма узкий подход к рассматриваемым вопросам. Так, погрешности из­ мерения изучаются изолированно, в отрыве от погрешностей об­ работки, хотя и те и другие обусловливаются одинаковыми факто­ рами и подчиняются одним и тем же законам. Следовательно, речь должна идти о единой теории погрешностей обработки и из­ мерения.

В метрологии под порогом чувствительности понимается такое изменение контролируемого параметра, на которое прибор спо­ собен реагировать. Однако понятие о пороге чувствительности, имеющее весьма важное значение и с точки зрения любой техно­ логической системы, нуждается в более широком толковании. Под порогом чувствительности следует, очевидно, понимать минималь­ ное изменение входного параметра системы, способное вызывать изменение ее выходного параметра.

Входным параметром может быть измерительный импульс, воз­

никающий

при контрольных

операциях,

или

перемещение

неко­

торого

задающего

устройства

(двигателя)

металлорежущего

станка.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выходным параметром может являться указатель

отсчетного

устройства

измерительного

прибора,

исполнительный

орган

приспособления или станка и т. д.

 

 

 

 

 

Под

погрешностью

обратного

хода в

метрологии

понимается

разность между показаниями прибора, полученными при движении

измерительного наконечника в прямом и обратном

направлениях.

Вместе с тем понятие о погрешности

обратного

хода имеет го­

раздо более широкий смысл. Указанная

погрешность

возникает,

например, в копировальных системах при изменении

направления

подачи режущего инструмента или при процессах активного конт­ роля размеров, которые сопровождаются изменением направления движения исполнительных органов станка. Таким образом, под погрешностью обратного хода следует понимать погрешность из­ мерения или получения размеров, возникающую при изменении на­ правления движения подвижных элементов измерительных или тех­ нологических систем.

Понятие передаточного отношения также, очевидно, можно трактовать как соотношение между изменениями выходных и вход­ ных параметров измерительных или технологических систем. Следовательно, вопросы порогов чувствительности и передаточных отношений имеют универсальное значение и должны рассматривать­ ся одинаково для измерительных и технологических систем.

То же самое относится, например, и к принципу Аббе. Как из­ вестно, этот принцип был сформулирован применительно к изме­ рению на компараторах. Однако принцип Аббе имеет важное зна­ чение и при конструировании других измерительных приборов. Кроме того, он имеет существенное значение для различных при-

способлений и металлорежущих станков. Таким образом, прин­ цип Аббе имеет универсальное значение и должен рассматриваться гораздо шире, чем это делается в прикладной метрологии.

Известно, какое большое внимание уделяется в прикладной метрологии изучению влияния на точность измерения температур­ ных погрешностей, нестабильности измерительного усилия, износа измерительных наконечников приборов. Однако и при обработке деталей на точность размеров также влияют тепловые и силовые деформации технологической системы и износ режущего инстру­ мента. С влиянием указанных факторов приходится сталкиваться при активном контроле размеров. Следовательно, и в данном случае

есть все основания рассматривать

вопрос

шире,

чем это делается

в прикладной

метрологии.

 

 

 

 

 

Если при

измерении

уже полученных

размеров

стараются

устранить влияние износа

измерительных

наконечников

прибора,

а также температурных и силовых

деформаций

измерительных

систем, то тем более необходима

компенсация износа

режущего

инструмента,

тепловых и силовых

деформаций

технологических

систем при обработке, когда мы получаем размеры и, следователь­ но, находимся у истоков возникновения их погрешностей. К метал­ лорежущим станкам должен быть такой же подход, как к самым точным измерительным приборам.

Приведенные примеры наглядно показывают, что к измеритель­ ным и технологическим системам может быть найден единый, об­ щий подход. Необходимость такого подхода диктуется решением вопроса повышения качества изделий с помощью регулирования и управления.

Современная наука о точности, используя законы теории ве­ роятностей, решает задачу установления границ рассеивания раз­ мерных и других параметров. Однако не менее важное значение имеет решение задачи уменьшения самого рассеивания, что обес­

печивается регулированием и управлением. Не следует

забывать,

что реальность любого стандарта обусловливается тем,

насколько

он обеспечивается технологически.

 

Известно, что с точки зрения качества основной смысл приме­ нения активного контроля заключается в компенсации технологи­ ческих погрешностей. Однако этот важнейший аспект проблемы активного контроля не укладывается в рамки представлений сов­ ременной прикладной метрологии. Задача повышения точности активного контроля носит комплексный характер и должна решать­ ся комплексными методами путем повышения точности всех эле­ ментов системы станок — инструмент — деталь — прибор. Точность активного контроля зависит от чувствительности исполнительных органов станка, точности предварительных и заготовительных опе­ раций, качества режущего инструмента, тепловых и силовых де­ формаций системы СПИД, режимов резания, т. е. факторов, кото­ рые с позиций современной прикладной метрологии являются со­ вершенно не «метрологическими». И тем не менее без изучения

6

этих

факторов нельзя

серьезно заниматься вопросами регулирова­

ния

размеров.

 

 

В настоящее время во всех областях науки

наметился переход

от описания явлений

к управлению явлениями,

их регулированию.

В прикладной метрологии эта тенденция реализуется в виде разви­ тия управляющего, т. е. активного контроля. Однако для того что­ бы управлять и регулировать, необходимо хорошо знать объекты управления и регулирования. Чтобы управлять технологическими процессами, необходимо досконально изучить эти процессы, их точностные особенности, а эти вопросы, как уже отмечалось, выпа­ дают из поля зрения прикладной метрологии. Таким образом, сло­ жившаяся на ранней стадии развития техники прикладная метро­ логия в настоящее время вступила в противоречие с двумя основны­ ми тенденциями развития современной науки: тенденцией к перехо­ ду от описания (фиксации) явлений к их регулированию, а также тенденцией к синтезу отдельных отраслей знания, к комплексному решению сложных вопросов современной техники. Сейчас характе­ рен переход от анализа явлений к их синтезу. Решение вопросов оптимизации процессов регулирования размеров также возможно только на основе их синтеза.

При разработке средств технического контроля нельзя основы­ ваться только на чисто конструкторском подходе к решению этих вопросов. При решении метрологических задач нередко бывает важнее знать, что контролировать, а не как или чем контролиро­ вать. Правильный с точностной и эксплуатационной точек зрения выбор контролируемых параметров, знание условий их получения и измерения нередко имеют решающее значение для качества конт­ рольных операций. У нас, как правило, большее внимание уделяет­

ся решению второй задачи, т. е. как или чем

контролировать.

В этой связи следует отметить то большое

значение, которое

придается в США изучению объектов контроля, их важнейших ха­ рактеристик, т. е. изучению вопроса — что контролировать.

С помощью средств измерения мы должны получать информа­ цию о качестве изделий. Однако можно привести много примеров, когда с высокой точностью контролируются не те параметры, ко­ торые характеризуют эксплуатационные качества деталей и изде­ лий, не действительные размеры деталей, а нечто другое.

Так, например, контроль биений собранных подшипников ка­ чения осуществляется при неориентированных кольцах, в то время

как работа подшипников — при ориентированных. В

результате

этого контрольные

биения

не соответствуют фактическим. При

активном контроле

деталей

с помощью одноконтактных

приборов

измеряется не размер детали, а положение ее обрабатываемой по­ верхности относительно базы установки прибора. Поэтому возни­ кают болыц-ие погрешности действительных размеров деталей.

Весьма часто контролируются не те размеры, которыми детали участвуют в работе механизмов. Мы иногда плохо знаем, как реальные поверхности деталей материализуются в собранных узлах

7