Первая деталь и измерения: инструмент, калибры, протокол и поправка коррекции

Зачем проверять первую деталь

Программа прошла пробный прогон, инструмент и ноль выставлены — но это ещё не доказательство, что деталь годная. Ошибка в коррекции, неверно понятый размер на чертеже или сдвиг заготовки в зажиме проявляются только на металле. Контроль первой детали — полная проверка первой детали после наладки на соответствие чертежу (см. глоссарий). Его смысл — подтвердить, что процесс даёт годную деталь, до того как станок сделает партию одинаковых.

Полная — значит по всем требованиям: размеры, допуски формы и расположения, шероховатость, технические требования. Чтобы ничего не пропустить, требования на чертеже нумеруют номерами в кружках — это баллонирование. Номер на чертеже совпадает с номером строки в протоколе.

Порядок: снять, очистить, измерить, сравнить

1. Остановить станок и дождаться полной остановки шпинделя. Правила по охране труда при обработке металлов (п. 652) запрещают измерять деталь и проверять рукой чистоту поверхности во время работы оборудования.
2. Снять деталь и осмотреть: заусенцы, острые кромки, забоины. Отметьте, на каком станке и по какой программе она сделана.
3. Очистить от стружки, СОЖ и масла. Плёнка и частицы попадают под губки прибора и в профиль при измерении шероховатости.
4. Дать остыть. Деталь сразу после обработки больше, чем при 20 °C, — а размеры на чертеже и точность приборов отнесены именно к 20 °C. Поэтому точные размеры мерят после выдержки детали до температуры помещения. Обдувать деталь сжатым воздухом Правила запрещают (п. 653).
5. Измерить по каждому номеру требования тем средством, которое указано в плане контроля. Диаметры — в нескольких сечениях и направлениях: овальность и конусность в одной точке не видны.
6. Записать и сравнить факт с допуском. Обратите внимание не только на «в допуске или нет», но и на то, где размер внутри поля: у края — повод поправить коррекцию.

Прибор точнее допуска

Допуск — насколько размер может отличаться от номинала. Погрешность измерения — насколько показание прибора может отличаться от настоящего размера. В неё входят точность самого прибора, усилие, перекос, нагрев от рук, установка на ноль и навык. ГОСТ 8.051-81 задаёт допускаемую погрешность измерения δ для каждого допуска: по РД 50-98-86 это от 20 % допуска для грубых квалитетов (IT10 и грубее) до 35 % для самых точных (IT2–IT5).

Пример для вала Ø25 мм по ГОСТ 8.051-81:

У штангенциркуля с нониусом 0,05 мм предельная погрешность измерения по РД 50-98-86 — около 100 мкм. Это больше δ даже для IT12: таким прибором можно мерить свободные размеры и заготовки, но не точный диаметр.

Для вала Ø25 квалитета IT7 (δ = 6 мкм) у микрометра класса 1 запас мал. Такие размеры мерят в стойке с выдержкой детали или проверяют рычажной скобой и калибрами — спросите мастера, что положено по плану контроля. Допуск своего размера можно посчитать в калькуляторе допусков и посадок.

Если микрометр упал на пол, его проверяют по установочной мере до следующего измерения. Изношенные губки штангенциркуля и пятки микрометра дают ошибку, которую не видно при установке на ноль в одной точке.

Калибры: гладкие и резьбовые

Предельный калибр проверяет, лежит ли размер между двумя границами. У него две стороны: проходная (ПР) должна пройти, непроходная (НЕ) — нет. Калибр-пробка проверяет отверстие, калибр-скоба — вал.

Правила из ГОСТ 24851-81: ПР-пробка входит в отверстие, ПР-скоба проходит по валу под собственным весом или определённой силой — калибр не забивают и не продавливают. НЕ не должна входить, в крайнем случае — закусывать. Калибр, износ которого дошёл до предела по ГОСТ 24853-81, изымают. Непроходную сторону ГОСТ 2015-84 рекомендует выделять красным цветом.

Резьбовые калибры работают по той же логике (ГОСТ 24939-81, приложение 2):

• резьбовая пробка ПР должна свободно ввинчиваться на всю длину резьбы;
• пробка НЕ, как правило, не ввинчивается; допускается не больше двух оборотов, у сквозной резьбы — с каждой стороны;
• наружную резьбу проверяют кольцами ПР и НЕ по тем же правилам;
• пробка ПР не проверяет внутренний диаметр гайки — для него есть гладкие калибры.

Калибр хорош для серии: быстро и у станка. Но он не говорит, на сколько размер ушёл и в какую сторону. Для первой детали и для поправки коррекции нужно измерение.

Шероховатость

Оператор у станка обычно сравнивает поверхность с образцами шероховатости по ГОСТ 9378-93 — визуально и на ощупь. Сравнивают только с образцом того же способа обработки и того же материала: фрезерованную поверхность со шлифованным образцом сравнивать бессмысленно. Это быстрая оценка, а не измерение.

Измеряет шероховатость профилометр: игла идёт по поверхности, прибор считает Ra или Rz. Трассу ведут поперёк следов обработки, по чистой поверхности. Обычно это работа ОТК; если на чертеже точная шероховатость, а у станка только образцы, — результат по ней даёт контролёр.

Поправка коррекции по замеру

Размер в допуске, но у края поля, — ещё не брак, но следующая деталь может выйти за границу. Если разброс от детали к детали маленький, а размер смещён к краю, процесс просто сдвинут: его возвращают к середине поля допуска поправкой коррекции инструмента.

Пример: вал Ø20h7. По ГОСТ 25347-2013 поле h7 для этого размера — 0 / −21 мкм, то есть годен размер от 19,979 до 20,000 мм, середина поля — 19,9895 мм. Первая деталь — 19,998 мм: в допуске, но в 2 мкм от верхней границы. Смещение от середины — около +8,5 мкм по диаметру. Поправку вводят в корректор износа инструмента так, чтобы следующая деталь пришла ближе к середине.

Если размер вне допуска, поправка коррекции — не всё. Деталь откладывают как несоответствующую, причину ищут вместе с наладчиком: может быть, дело в нуле детали, другом инструменте, зажиме или чертеже.

Протокол первой детали

Протокол — таблица, где против каждого номера требования записаны норма с допуском, средство измерения, факт и решение «годен — нет». Пример строк:

Правила записи:

• факт — числом, с тем же числом знаков, что у допуска: по одному «годен» не видно, насколько размер близок к границе;
• средство — конкретное: тип и, если требуется, инвентарный номер;
• не исправлять поверх: по разъяснениям IAQG исходные записи не правят, исправление оформляют новой записью;
• строка «нет» не закрывает контроль: причину устраняют и повторно проверяют то, на что исправление могло повлиять.

Протокол первой детали подтверждает процесс, но не заменяет приёмку партии — партию принимают по своему плану контроля.

Когда звать мастера или ОТК

• Размер вне допуска или на самой границе, и вы не уверены в замере.
• Нет прибора нужной точности или калибра на это поле допуска.
• На чертеже требования, которые оператор не проверяет: допуски расположения, твёрдость, покрытие, точная шероховатость.
• Требование на чертеже непонятно или противоречит карте наладки.
• Изменилось то, что влияет на деталь: новая ревизия чертежа, программа, станок, оснастка, инструментальная наладка, материал, долгий перерыв. Тогда контроль первой детали повторяют — полностью или по затронутым требованиям.

Контроль в партии

Годная первая деталь не гарантирует годную сотую. Пластина изнашивается, станок прогревается, заготовки отличаются, и размер может постепенно уходить. Поэтому в партии детали проверяют периодически — какие размеры и как часто, задаёт план контроля или техпроцесс.

Для периодического контроля удобны калибры, но полезно и записывать числа: по ряду значений видно, что размер ползёт к границе, раньше, чем деталь станет браком. Так работают контрольные карты по ГОСТ Р ИСО 7870-2-2015 — значения наносят на график и следят за смещением. После замены пластины или поправки коррекции следующую деталь проверяют по затронутым размерам.

Что проверить перед пуском

• Ревизия чертежа и план контроля — те же, что в задании; требования пронумерованы.
• Под каждый точный размер есть прибор или калибр подходящей точности, ноль приборов проверен, калибры не изношены.
• Первая деталь измерена после остывания, факт записан числом, все строки протокола заполнены.
• Размеры у края поля поправлены коррекцией, поправки записаны.
• Партию запускают только после решения по протоколу; если есть «нет» — мастер или ОТК уже в курсе.