Измерения и выбор средства: погрешность, допуск, температура и приёмочные границы

Где работает контролёр

ОТК — отдел технического контроля: люди, которые решают, годна ли продукция. ГОСТ 16504-81 различает виды контроля по месту в процессе. От вида зависит, что именно проверяют и какое решение принимают.

Тот же стандарт делит контроль на сплошной — каждая единица в партии — и выборочный. Как строят выборку, разобрано в уроке «Выборочный контроль». Есть и летучий контроль — проверка в случайное время: контролёр подходит к станку без предупреждения.

Проверку первой детали после наладки делает оператор вместе с ОТК. Порядок у станка — остановить, очистить, дать остыть, измерить — разобран в уроке курса оператора «Первая деталь и измерения». Здесь — то, что контролёр должен понимать глубже: точность измерения и право принять решение.

Погрешность измерения и допуск

Допуск — насколько размер может отличаться от номинала. Погрешность измерения — насколько показание может отличаться от настоящего размера детали. Измерение без погрешности не бывает: даже исправный прибор в руках опытного контролёра ошибается на какую-то величину.

ГОСТ 8.051-81 включает в погрешность измерения всё, что на неё влияет: сам прибор, установочные меры, температурные деформации, базирование детали (п. 1.2). В неё входят и случайная, и неучтённая систематическая составляющие (п. 1.3). Поэтому точность прибора из паспорта — только часть погрешности измерения.

Почему погрешность сравнивают именно с допуском? Если погрешность близка к допуску, решение «годен — брак» становится лотереей: часть годных деталей забракуют, часть брака примут. По РД 50-98-86 допускаемую погрешность δ приняли от 20 % допуска для квалитетов IT10 и грубее до 35 % для самых точных IT2–IT5.

Значения — из таблицы 1 ГОСТ 8.051-81. Если допуск на чертеже не совпадает со значением из таблицы, δ берут по ближайшему меньшему допуску (п. 1.4). Допуск своего размера по квалитету можно посчитать в калькуляторе допусков и посадок.

Как выбрать средство измерения

Правило одно: предельная погрешность измерения выбранным средством не больше δ. Предельные погрешности для штангенциркулей, микрометров, индикаторов и других приборов собраны в таблицах РД 50-98-86 — с условиями: как настроен прибор, в руках он или в стойке, какой температурный режим.

Пример. Вал Ø40 мм, верхнее отклонение 0, нижнее −0,1 мм — допуск 0,1 мм, то есть 100 мкм. В таблице 1 ГОСТ 8.051-81 для размеров от 30 до 50 мм допуск 100 мкм — это квалитет IT10, δ = 20 мкм.

Для микрометра РД 50-98-86 ставит условие: ноль настроен по установочной мере. Вывод: этот вал меряют микрометром, а штангенциркуль годится для размеров с допуском в десятые доли миллиметра и грубее. Как устроены и как читаются сами приборы — в статье «Измерительный инструмент».

Температура и выдержка детали

Нормальная температура — 20 °C (ГОСТ 9249-59). При ней погрешности мер и приборов не должны выходить за допустимые значения, а результаты измерений, на которые влияет температура, приводят к 20 °C. Поэтому и с чертежом сравнивают размер детали при 20 °C.

Деталь только что со станка теплее прибора. Металл при нагреве расширяется, и микрометр покажет размер больше, чем будет у той же детали при 20 °C. Насколько — можно прикинуть:

Для вала Ø40 мм, который теплее прибора на 10 °C: 11,6 · 10⁻⁶ · 40 · 10 ≈ 0,0046 мм, почти 5 мкм. Это четверть δ = 20 мкм из примера выше — заметная доля только от температуры.

РД 50-98-86 вводит температурный режим — условную разность температур детали и прибора, при которой действует табличная погрешность. Это не отклонение воздуха в цехе от 20 °C. Для жёстких условий РД советует выдерживать деталь и установочную меру вместе, при одинаковой температуре. На практике: деталь кладут рядом с прибором на плиту, пока она не остынет до температуры помещения, а прибор не греют руками дольше, чем нужно для отсчёта.

Поверка и калибровка

Средство измерения само может «уйти» — износ губок, удар, сбитая установка. Поэтому у каждого прибора есть срок проверки. Закон № 102-ФЗ различает два порядка.

• Поверка обязательна для средств измерений в сфере государственного регулирования: до ввода в эксплуатацию — первичная, потом периодическая, в том числе после ремонта (ст. 13). Сфера перечислена в ст. 1: например, охрана труда, торговля, производственный контроль на опасных производственных объектах. Результат поверки вносят в Федеральный информационный фонд по обеспечению единства измерений; знак поверки или свидетельство выдают по заявлению владельца.
• Калибровка — определение действительных метрологических характеристик прибора (ст. 2). Для средств измерений вне сферы госрегулирования она добровольна (ст. 18); такие приборы можно и поверять добровольно (ст. 13, ч. 7).

Какой порядок нужен вашим приборам, решает метрологическая служба предприятия; заказчик может потребовать поверку договором. Контролёру важно другое: прибор с истёкшим сроком или без отметки о проверке не используют. Упавший микрометр проверяют по установочной мере сразу, а не в день следующей поверки.

Приёмочные границы и размер «на границе»

Приёмочные границы — размеры, по которым принимают деталь. ГОСТ 8.051-81 (п. 2.2) даёт два варианта:

1. Границы совпадают с предельными размерами чертежа. По РД 50-98-86 это основной вариант: влияние погрешности измерения учёл конструктор, когда выбирал квалитет.
2. Границы смещены внутрь поля допуска — вводят производственный допуск. Смещение не больше половины δ. РД называет этот вариант менее предпочтительным: часть годных деталей бракуется.

Для вала Ø40 из примера δ/2 = 10 мкм. Если на предприятии принят второй вариант, приёмочные границы — 39,910 и 39,990 мм вместо 39,900 и 40,000 мм. Какой вариант действует, записывают в техпроцессе или плане контроля — контролёр сам его не выбирает.

Что делать, если показание у самой границы: например, 39,903 мм при нижнем пределе 39,900 и погрешности микрометра в руках 10 мкм.

• Перемерить в нескольких сечениях и направлениях, после выдержки детали, с проверенным нулём.
• Взять средство точнее: микрометр в стойке, рычажную скобу, КИМ — так, чтобы погрешность была заметно меньше расстояния до границы.
• Записать число, а не «годен». Если сомнение осталось — деталь не принимают молча, а оформляют решение по порядку предприятия.

Не округляйте результат в пользу детали и не берите из трёх замеров «лучший». Почему важно, где размер лежит внутри поля и куда смещается процесс, — в уроке «Cp и Cpk».

Что проверить перед приёмкой

• Вид контроля и документ, по которому принимаете: чертёж нужной ревизии, план контроля, приёмочные границы.
• Под каждый размер есть средство, у которого предельная погрешность по РД 50-98-86 не больше δ по ГОСТ 8.051-81.
• Приборы с действующей поверкой или калибровкой, ноль проверен по установочной мере.
• Деталь выдержана до температуры прибора, размеры сняты в нескольких сечениях.
• Размеры у границы перемерены точнее, результат записан числом.