4. Сведения о погрешностях геометрических параметров изделий

Ничего нельзя не изготовить, ни измерить без хотя бы небольшой неточности. Из-за этого при изготовлении изделий числовое значение полученного параметра отличается от заданного значения, т. е. каждый параметр (размер) может быть получен лишь с каким-то приближением, с какой-то неточностью.

Точность - понятие качественное. Количественной оценкой, мерой точности является погрешность.

Погрешность (Δ) параметра (А) выражают так:

ΔА = А_п - А_з,

где А_п -полученное значение параметра А;

А_з -заданное значение параметра А.

Например,

А_п =10,1 мм, А_з =10,0 мм,

тогда

ΔА = А_п -А_з =10,1-10,0=+0,1 мм.

Перед числовым значением погрешности обязательно ставится знак (плюс или минус).

Связи между разными параметрами и их погрешностями различны. Если говорить о размерах, то погрешность линейного размера зависит от самого размера, а погрешность углового размера не зависит от самого угла.

Для линейных размеров менее 3 мм с уменьшение размера погрешность возрастает. Для размеров от 3 мм с увеличением размера погрешность снова возрастает.

Общая классификация погрешностей при изготовлении изделий и причины их вызывающие

Погрешности по статическому признаку проявления подразделяются на грубые («промахи»– их нужно и можно избегать) и неизбежные (их избежать нельзя, но нужно, по возможности, уменьшать).

Грубые погрешности, как правило, заметны по полученным результатам, так как они резко отличаются от других. Незаметные грубые погрешности выявляются при помощи специальных способов статистической обработки результатов.

Грубые погрешности возникают по следующим причинам:

• невнимательность, небрежность работника, не соблюдение им установленных правил;

• несоответствие квалификации работника сложности выполняемой работы;

• неисправность оборудования, оснастки;

• отсутствие нормальных условий для выполнения данной работы (неудобное рабочее место, недостаточная освещенность, отвлекающие факторы и т.д.);

• плохое состояние работника (болезнь, плохое настроение, «эффект понедельника» и др.).

Меры исключений грубых погрешностей:

• внедрение систем менеджмента качества;

• обучение и повышение квалификации работника;

• своевременный контроль за оборудованием, оснасткой и их ремонт;

К неизбежным погрешностям относятся систематические (Δ_с) и случайные (Δ_сл). Строго говоря, такое разделение условно, так как любая погрешность имеет элемент случайности. Если этот элемент случайности очень мал, то погрешность относят к систематическим. Некоторые погрешности могут иметь переменный характер. Например, до определенного момента износа резца погрешность из-за износа имеет систематический характер, а после – случайный.

Систематические – это такие погрешности, которые проявляются систематически составляющие их можно выявить на каждой детали партий (определить при помощи измерений). Их часто можно предвидеть.

Систематические погрешности имеют две разновидности: постоянные по величине и знаку или изменяющиеся по определённому закону. Последние погрешности, в свою очередь, подразделяются на прогрессирующие и сложные.

Систематические постоянные по величине и знаку погрешности могут возникать по следующим причинам:

• неточность метода изготовления изделия;

• конструктивная неточность оборудования, оснастки;

• неточность настройки технологического комплекса при изготовлении и измерении;

• постоянные силовые и температурные деформации при изготовлении изделия.

Причины, вызывающие систематические, изменяющиеся по определенному закону прогрессирующие погрешности:

• деформации, связанные с постоянным разогревом или охлаждением оборудования, оснастки, заготовки;

• деформации, связанные со старением и усталостью материалов деталей оборудования, оснастки и другое.

Систематические, изменяющиеся по определенному закону сложные погрешности возникают, например, при износе режущих инструментов, так как сначала износ идет интенсивно (идет приработка), потом стабилизируется, а при достижении определенного значения снова резко возрастает.

Систематические погрешности суммируются алгебраически:

Δ_с = Δ_с1 + Δ_с2+…+ Δ_сп.

Составляющие систематической погрешности с разными знаками компенсируют друг друга, а с одинаковыми - увеличивают суммарную погрешность.

Случайные - это такие непостоянные погрешности, составляющие которых невозможно, как правило, предвидеть, так как они возникают случайным образом. Их невозможно выявить оп отдельным результатам измерений. Они возникают при одновременном воздействии многих источников, каждый из которых сам оказывает незаметное влияние, но суммарное их воздействие может быть большим.

Невозможно найти жизненную ситуацию, в которой не имел бы место «Его Величество случай». Однако случайности можно выявить, если знать, что достаточно много случайностей вместе дают определенную статическую закономерность, которая поддается изучению и результаты этого изучения можно использовать с пользой. Для этого необходим достаточный массив результатов опытов (как минимум 25, а лучше 100-200 результатов; чем больше результатов, тем точнее можно выявить закономерность).

Причины, вызывающие случайные погрешности:

• неодинаковость механических свойств материалов (например, разная твердость) и припуска заготовок деталей и инструмента;

• деформации вследствие перераспределения внутренних напряжений;

• случайные силовые и температурные деформации;

• случайные изменения зазоров между деталями оборудования и оснастки во время работы.

Случайные погрешности суммируют квадратически:

Так как суммарная случайная погрешность является величиной квадратической, то имеет знак «плюс». Но влиять на результаты измерения она может, увеличивая их как в «плюс», так и в «минус». Поэтому общая суммарная погрешность:

Систематические и случайные погрешности оказывают влияние одновременно, потому общая погрешность представляет собой величину случайную (если в ряду неслучайных величин есть хотя бы одна случайная величина, то весь ряд превращается в случайный), в результате, как и другие случайные величины, общая погрешность имеет вероятностный характер и подчиняется законам теории вероятностей. В производственных условиях закономерности распределения погрешностей можно определить с помощью статической обработки большого количества полученных результатов.

Величиной и закономерностью погрешностей можно управлять:

• устраняя причины, вызывающие отдельные составляющие систематической погрешности;

• уменьшая влияние отдельных составляющих систематической погрешности (например, повышая износостойкость изнашиваемых деталей оборудования, износостойкость режущих инструментов);

• уменьшая отдельные составляющие систематической погрешности путем компенсации (например, путем регулирования зазоров, в том числе автоматического);

• определяя и учитывая отдельные составляющие систематической погрешности и внося соответствующие поправки в результаты измерений;

• перераспределяя погрешности с противоположными знаками путем смещения центра их группирования соответствующей настройкой технологического комплекса (сдвигая центр группирования к нижней границе поля допуска размера вала, т.е. в сторону исправимого брака, что одновременно способствует увеличению запаса материала на износ детали);

• уменьшая влияние случайных погрешностей путем выполнения многократных измерений и статической обработки результатов.

Теория ошибок с применением аппарата математической статистики (теории вероятностей) позволяет определять закономерности случайных погрешностей.