Страница 13: ДСТУ ISO/TS 14253-2:2006. Вимоги до геометричних розмірів виробів. Перевірка вимірюванням робочих зразків та засобів вимірювальної техніки. Частина 2. Рекомендації з оцінювання невизначеності вимірів геометричних розмірів виробів, калібрування засобів вимірювальної техніки та конт (61276)

и_№— паралельність оптичної паралельної пластини Оцінювання за типом В

Точне значення MPE_SP ще не встановлено. Його установлення — це одне із завдань бюджету невизначеності. Спочатку MPE_Sf установлюють до 0,05 мкм для площі з діаметром 8 мм у середині поверхні. Граничне значення становить:

a_SP= 0,1 мкм.

Припускають прямокутний розподіл (Ь = 0,6):

u_SP= 0,1 мкм • 0,6 = 0,06 мкм.

и_0Р— регулювання першого наконечника Оцінювання за типом В

Припускають, що довжина хвилі світла дорівнює 0,6 мкм.

Максимальна похибка регулювання 0,5 лінії становить 0,15 мкм:

а_0Р= 0,15 мкм.

Припускають прямокутний розподіл (Ь = 0,6):

и_0Р= 0,15 мкм ■ 0,6 = 0,09 мкм.

u_RR— роздільна здатність на другому наконечнику Оцінювання за типом В

Припускають, що довжина хвилі світла дорівнює 0,6 мкм.

Припускають, що роздільна здатність однією лінією і дорівнює 0,3 мкм.

Складник невизначеності t/_RR становить:

d 0,3 мкм _ппп
Urr=—0,6 = 0,6 = 0,09 мкм.

2 2

Визначено, що між складниками невизначеності кореляції немає.

Ua ⁼V Usp ⁺ ІЇОР ⁺ t/RR ■

Значення з В.5.5.1:

Uc = (0.06² + 0,09²+0,09²) мкм² =0,14 мкм.

Розширена невизначеність (коефіцієнт охоплення k = 2) становить:

U = 0,14 мкм • 2 = 0,28 мкм.

Див. таблицю В.9.

Таблиця В.9 — Зведення бюджету невизначеності (перша ітерація). Калібрування вимірювальних наконеч­ників щодо паралельності

З бюджету невизначеності видно, що основними складниками є роздільна здатність/зчитування даних на двох наконечниках. Оптична пласка пластина майже не має впливу.

Вимогу щодо цільової невизначеності виконано. Максимальний допустимий вимірюваний відхил від досконалої паралельності під час калібрування становить:

MPEmp-U = 2,00 мкм-0,30 мкм = 1,7 мкм
(за вимогами ISO 14253-1 —одностороння характеристика).

Для перетворення MPE_Sp вимоги до діаметра 8 мм такі, як вимоги до діаметра ЗО мм, див. В.6.

Немає потреби в другій ітерації.

Далі викладено вимоги до еталонів, які застосовують для калібрування мікрометра. Вимоги до калібрування виводять з бюджетів невизначеності, показаних у В.З, В 4 І-В.5.

Використання кінцевих мір 2-го розряду (див. ISO 3650), виготовлених зі сталі (або кераміки) з температурним коефіцієнтом лінійного розширення а в зоні а = 1,1 мкм/(100 мм °С), застосовують у поданих вище бюджетах невизначеності. Далі це застосовують для одинарних кінцевих мір у кожній точці вимірювання для уникнення впливу зазора між двома чи більшою кількістю кінцевих мір.

Зміна розряду кінцевої міри з другого на перший зменшить U₂s від 1,0 мкм до 0,8 мкм і зменшить MPEml від 2,0 мкм до 1,6 мкм. Це зменшення МРЕ_ми на 0,4 мкм не можна використовувати, бо воно менше, ніж роздільна здатність мікрометра (1 мкм). Це зменшення настільки мале, що воно не впли­ває на практичні вимірювання та на їхню невизначеність.

У таблиці В. 10 порівнюють два розряди кінцевих мір за однакових умов калібрування. В усіх чо­тирьох випадках використовують невизначеність у максимальній точці діапазону вимірювання. Вплив застосування кінцевих мір першого розряду в усіх випадках незначний.

Висновки щодо кінцевих мір: за умов калібрування використовують кінцеві міри другого розряду, виготовлені зі сталі чи кераміки, і ці кінцеві міри калібрують згідно з вимогами до другого розряду.

Примітка. Застосування кінцевих мір другого розряду і калібрування згідно з вимогами до другого розряду зменшить вартість робіт.

Таблиця В.10 — Звірення невизначеності вимірювання похибки показу для калібрування зовнішнього мікро­метра, використовуючи кінцеві міри першого і другого розрядів

Для калібрування мікрометра щодо площинності вимірювальних наконечників використовують лише площу з діаметром від 6 мм до 8 мм на загальній поверхні з діаметром 31 мм. Для діаметра 8 мм потрібен максимальний відхил площинності 0,05 мкм.

У разі виконання цієї передумови оптична пласка пластина має лише незначний вплив на сумарну невизначеність. Якби оптична пласка пластина була ідеальною, то невизначеність зменши­лася б від U = 0,12 мкм до U = 0,10 мкм. Якби значення МРЕ площинності оптичної пласкої пластини було збільшене на 50 %, то тоді невизначеність змінилася б від U = 0,12 мкм до U = 0,13 мкм.

Можна припустити, що похибка форми поверхні оптичної пласкої пластини є сферичність. Це за­гальний вид типу відхилу, який спричинено виробничим процесом (механічним притиранням). Якщо форма сферична, то відхил форми для поверхні з діаметром від 6 мм до 8 мм становить 0,05 мкм, що дорівнює відхилу площинності і ,25 мкм для поверхні з діаметром ЗО мм. Відхил форми 1,25 мкм може вимірювати більшість промислових фірм, і для цього не потрібно звертатися до зовнішньої калібру­вальної лабораторії.

Висновки щодо оптичних площин:

• Якщо один бік оптичної паралельної пластини з діаметром 31 мм використовують як оптичну пласку пластину, то можна перевірити площинність площі 8 мм внутрішнім калібруванням у промис­ловій компанії.

Примітка. Сферична форма поверхонь може бути видимою на інтерференційному зображенні, коли встановлюють дві оптичні поверхні одна на одну.

• Оптичні паралельні пластини, які часто є у продажу, зазвичай мають максимальний відхил площинності 0,1 мкм для діаметра ЗО мм. Якщо припустити сферичну форму, то це означає, що ці поверхні в 5—10 разів кращі, ніж необхідно, враховуючи зазначені вище вимоги.

Для калібрування мікрометра щодо паралельності вимірювальних наконечників використовують лише площу з діаметром від 6 мм до 8 мм на загальній поверхні діаметром 31 мм. Вимогою для діа­метра 8 мм є максимальний відхил від паралельності 0,10 мкм.

Якщо виконують цю передумову, то оптично паралельна пластина має незначний вплив на су­марну невизначеність. Якби оптично паралельна пластина була ідеальної форми, то невизначеність була б зменшена від U = 0,28 мкм до U = 0,25 мкм. Якби значення МРЕ паралельності оптичної пара­лельної пластини збільшилося на 50 %, то невизначеність змінилася б від U = 0,30 мкм до U = 0,34 мкм.

Якщо припустити, що оптичні паралельні пластини пласкі чи сферичні з максимальним відхилом площинності 0,1 мкм на поверхні з діаметром ЗО мм, то відхил паралельності 0,1 мкм на поверхні з діа­метром 8 мм буде дорівнювати 0,4 мкм на поверхні з діаметром ЗО мм. Зазвичай пропонують відхил 0,4 мкм на поверхні з діаметром ЗО мм.Висновок щодо оптичних паралельних пластин:

• Вплив оптичних паралельних пластин, які є у продажу, на калібрування мікрометра щодо паралельності вимірювальних наконечників настільки малий, що збільшення значення МРЕ від 50 % до 100 % не буде впливати на визначення точності мікрометра.

• Значення МРЕ для паралельності оптичних паралельних пластин настільки велике, що немає потреби калібрувати мікрометри за межами підприємства в акредитованій лабораторії.

На виробництві зазвичай застосовують еталони порівняння (див. змінену PUMA-діаграму на ри­сунку В.6). Тоді оператор машинним інструментом може перевіряти й іноді коригувати установлення засобів вимірювальної техніки. Еталони порівняння потрібні для засобів вимірювальної техніки, про­мислові допуски яких змінюються через довгий період часу.

Щоб відобразити вплив еталона порівняння на бюджет невизначеності, використовують і відпо­відно змінюють приклад з мікрометром (див. В.2). Потрібно показати, як еталон порівняння видаляє, змінює і додає складники невизначеності (позначені ** в таблиці В.11) у початковому бюджеті неви­значеності (приклад подано у В.2), основаному лише на калібруванні мікрометра. Новий бюджет невизначеності буде відображати, як еталон порівняння покращив ситуацію, тобто зменшив невизна­ченість вимірювання в заводських умовах.

У цьому разі еталон порівняння міг би бути кінцевою мірою завдовжки 25 мм. Таким чином, було б раціонально застосувати цифровий мікрометр, тому що його легше встановити, використовуючи кінцеву міру. З цієї опорної точки (25 мм) вимірюють діаметри вала. Припускають, що зміна діаметрів валів становить менше ніж ± 0,2 мм на 25 мм.

Калібрування мікрометра все ще потрібне. Методику калібрування треба вдосконалювати і, крім того, вона має охоплювати вплив невеликих відхилів від вимірювальної точки, тобто 25 мм. Новий МРЕмі-сн не може бути менше ніж 3 мкм, що дає різницю показів 1 мкм на коротких відстанях (під час калібрування і за значення a_ML._CH 1,5 мкм).