Точность и достоверность обработки: ключевые различия

Правильное выполнение обработки на станках с ЧПУ — это больше, чем просто один раз попасть в цель. Это также означает знать, насколько близко вы к цели. Это также означает понимать, насколько стабильно вы можете её придерживаться. Именно это описывает точность и достоверность в обработке.

Процесс может быть точным, но не точным. Он может быть точным, но не точным. Он может быть и тем, и другим, или ни тем, ни другим. Если вы не понимаете разницы, вы можете производить некачественные детали. Эти детали могут выглядеть хорошо на бумаге, но впоследствии выйти из строя. Они могут выйти из строя при сборке, испытаниях или длительной эксплуатации. В этой статье объясняется, что такое точность и правильность для станочника. Здесь объясняется их значение, как они связаны с допусками, а также как их измерять и улучшать.

Что такое точность и правильность обработки?

В машиностроении точность характеризует единообразие повторяющихся деталей. В отличие от этого, достоверность характеризует, насколько близки результаты измерений к истинному значению на чертеже.

Точность обработки показывает, соответствует ли деталь заданному размеру. Представьте, что диаметр вала должен быть 10 мм. Если вы измерили его и получили результат 10 мм или близко к нему, процесс считается точным. Согласно формальному термину (ISO 5725-1), точность сочетает в себе достоверность и точность. Но в производственной терминологии точность обычно означает “близость к чертежу”.“

Точность обработки — это повторяемость. Представьте, что вы обрабатываете множество валов. Если все они отличаются друг от друга на несколько микрон, процесс точный. Это верно даже если все они немного отклоняются от заданного размера. Точность отражает случайные изменения в процессе. Сюда входят небольшие изменения в контакте инструмента, нагрузка на стружку или вибрация.

Вот простой способ запомнить:

Точность против достоверности

Точность и достоверность имеют разные фокусы. Точность учитывает разброс результатов, а достоверность — расстояние до цели. Смешение этих двух факторов приводит к принятию неверных решений.

С точки зрения погрешности, на точность влияют случайные ошибки. Это небольшие, непредсказуемые изменения сил резания, износа инструмента или температуры. Они меняются от цикла к циклу. На точность влияют систематические ошибки. Это может быть неправильная коррекция инструмента или износ опорной поверхности. Эти ошибки смещают все результаты примерно на одинаковую величину.

Для измерения требуется набор измерений для проверки точности. Для того чтобы увидеть, как результаты группируются, требуется множество деталей. Точность можно проверить одним измерением, сравнив его с целевым значением. На практике мы часто используем среднее значение нескольких показаний.

Распространённая ошибка — говорить “высокоточная обработка”, имея в виду “высокую точность в условиях жёсткого допуска”. Процесс может быть очень воспроизводимым (высокая точность). Но каждый раз точность может быть на 0,05 мм меньше (низкая точность). Это проблема, если допуск составляет всего ±0,02 мм.

Как точность, достоверность и допуск работают вместе при обработке на станках с ЧПУ

Точность, достоверность и допуск взаимосвязаны. Они описывают допустимое отклонение, насколько близко вы к цели и насколько стабильно вы её придерживаетесь.

• Допуск ЧПУ Это то, что допускает чертеж. Это допустимый диапазон вокруг целевого значения.
• Точность описывает, где ваш процесс находится в пределах допуска.
• Точность описывает разброс параметров вашего процесса. Она показывает, насколько детали отличаются от своего среднего значения.

Для любого элемента хорошая обработка означает две вещи:

• Среднее измеренное значение очень близко к целевому (высокая точность).
• Разброс измерений мал по сравнению с допуском (высокая точность).

С точки зрения процесса, точность определяется σ (сигмой). Точность — это среднее отклонение от целевого значения. Необходимо контролировать оба параметра. Это позволяет поддерживать процесс в пределах допуска без постоянной сортировки и переделки.

Типичные примеры допусков в обработанных элементах

Простой пример вала показывает взаимосвязь:

• Номинальный диаметр: 10,00 мм
• Толерантность: ±0,02 мм → приемлемый диапазон 9,98–10,02 мм

Теперь подумайте о трех разных результатах Процесс токарной обработки с ЧПУ:

• Средний диаметр составляет 10,00 мм. Почти все части находятся между 9,995–10,005 мм. Процесс такой точный и точный. В пределах допустимых отклонений достаточно места.
• Средний диаметр составляет 9,97 мм. Части находятся между 9,965–9,975 мм. Процесс такой точный, но не точный. Все детали слишком малы, хотя и очень последовательны.
• Средний диаметр составляет 10,00 мм. Но детали варьируются от 9,97–10,03 мм. Процесс такой в среднем точен, но не точен. Многие детали будут выходить за пределы допусков с обеих сторон.

Когда вы требуете более строгих допусков, вы требуете большей точности и достоверности. Это обычно стоит дороже.

Точные и точные обработанные детали

Лучший способ понять, что такое точность и правильность, — рассмотреть четыре классические комбинации. Мы можем сопоставить их с реальными ситуациями в магазине.

Точный и аккуратный

Процесс является точным и достоверным, когда измерения точны и сосредоточены на целевом значении.

Представьте себе фрезерный станок с ЧПУ, вырезающий карман диаметром 20,00 мм. Допуск составляет ±0,01 мм. Измерения на деталях показывают 20,00, 20,01, 19,99 и 20,00 мм. Все значения очень близки к 20,00 мм и не совпадают друг с другом. Инструмент, приспособления, смещения и температура — всё под контролем. Это идеальное состояние. Детали подходят друг другу, сборка проста, а количество брака минимально.

Точный, но не точный

Процесс является точным, но неточным, когда результаты постоянны, но далеки от цели.

Например, диаметр вала должен быть 15,00 ±0,02 мм. Однако измерения показывают 14,94, 14,95, 14,94 и 14,95 мм. Разброс очень мал, поэтому точность высокая. Однако все детали не превышают нижнего предела допуска. Это часто вызвано неправильными смещениями инструмента или неправильной настройкой рабочих координат. Повышение точности в данном случае означает устранение погрешности, а не борьбу со случайными изменениями.

Точный, но не точный

Процесс является точным, но не точным, когда средний результат близок к целевому, но детали существенно различаются.

Предположим, диаметр просверленного отверстия должен быть 8,00 ±0,05 мм. Результаты измерений: 7,95, 8,03, 7,98, 8,05 и 7,99 мм. Среднее значение близко к 8,00 мм, поэтому процесс в целом точен. Однако большой разброс свидетельствует о низкой точности. Это может быть вызвано нестабильным зажимом, нестабильной подачей или вибрацией. Возможно, вы пройдете первоначальную проверку, но долгосрочные результаты будут неудовлетворительными.

Ни точно, ни аккуратно

Процесс не является точным или достоверным, если результаты разбросаны и далеки от цели.

Размер должен быть 50,00 ±0,05 мм. Но ваши показания составляют 49,80, 49,92, 50,10, 49,85 и 50,05 мм. Процесс имеет как среднюю погрешность, так и большой разброс. Это обычно указывает на более серьёзные проблемы. Возможно, вы изношены детали станка, некачественное оборудование или серьёзная ошибка настройки. На данном этапе вы не занимаетесь тонкой настройкой. Вы устраняете неполадки в процессе, который вышел из-под контроля.

Как измерить точность и правильность процесса обработки?

Чтобы оценить точность и правильность вашей работы, необходимо проверить размеры и повторяемость. Также необходимо сравнить результаты с заданными параметрами и их допусками.

Системы размерного контроля и измерения

Контроль размеров дает вам данные для проверки точности и достоверности.

К распространённым инструментам относятся штангенциркули, микрометры, нутромеры и КИМ (координатно-измерительные машины). Для измерения, например, шероховатости поверхности, используются другие инструменты. Логика та же. Вы записываете результаты измерений и проверяете, насколько они соответствуют поставленной задаче. Ваша измерительная система должна быть качественной. Некачественные инструменты или методы скроют истинное состояние вашего процесса.

Проверка повторяемости/воспроизводимости для обеспечения точности

Точность можно проверить с помощью исследований повторяемости и воспроизводимости (R&R).

• Повторяемость позволяет контролировать отклонения, возникающие при многократном измерении одной и той же детали одним и тем же инструментом. Небольшие отклонения свидетельствуют о хорошей повторяемости.
• Воспроизводимость проверяет наличие отклонений при использовании разных людей, оборудования или установок. Если результаты остаются схожими, процесс воспроизводим.

Вы также можете рассчитать стандартное отклонение ваших измерений. Контрольные карты также показывают, насколько плотно расположены точки данных. Узкая, стабильная полоса означает хорошую точность. Широкая или дрейфующая полоса указывает на наличие случайных колебаний.

Сравнение с номиналом и допуском по точности

Точность проверяется путем сравнения измеренных значений с целевым размером и его допуском.

Для одного измерения можно найти ошибку:

Ошибка = Измеренное значение − Номинальное значение

Или вы можете показать это в процентах:

Точность (%) = (1 − |Измеренное − Номинальное| / Диапазон допуска) × 100%

На практике мы проверяем, насколько среднее значение нескольких измерений соответствует допустимым значениям. Если среднее значение близко к целевому, точность хорошая. Если среднее значение смещено в сторону, это свидетельствует о систематической ошибке. Её необходимо скорректировать с помощью калибровки или изменения смещения.

Как повысить точность и достоверность обработки на станках с ЧПУ

Повышение точности и достоверности требует различных действий. Вы уменьшаете вариации для повышения точности. Вы устраняете смещение для повышения точности. Эти шаги ещё более важны при настройке 5-осевой обработки на станках с ЧПУ, где строгие требования часто являются обязательными.

Управление станком, инструментами и приспособлениями для повышения точности

Чтобы повысить точность, необходимо сделать процесс стабильным и повторяемым.

Ключевые действия включают в себя:

• Техническое обслуживание машины для предотвращения люфта и люфта.
• Используя хорошее крепление Таким образом, деталь каждый раз удерживается одинаково. Это уменьшает подвижность и вибрацию.
• Стандартизация параметров резания, таких как подача и скорость. Это позволяет поддерживать одинаковые нагрузки при резке в каждом цикле.
• Чёткий план управления износом инструментов. Меняйте инструменты до того, как они выйдут из строя.

Цель — сделать каждый цикл похожим на предыдущий. Это минимизирует случайные изменения в финальной части.

Калибровка, компенсация и контроль окружающей среды для большей точности

Чтобы повысить точность, вы сосредотачиваетесь на том, насколько близок ваш процесс к целевому значению.

Практические шаги включают в себя:

• Регулярная калибровка станков с ЧПУ и измерительного инструмента. Это позволяет исключить систематические погрешности.
• Правильная установка и проверка смещения инструмента и заготовки. Делайте это после смены инструмента или регулировки приспособления.
• Использование функций компенсации в системе управления станком. Примеры: компенсация износа инструмента и температурная компенсация.
• Контролируйте такие факторы, как температура. Дайте станку и заготовке стабилизироваться перед окончательной резкой на критически важных участках.

Эти действия уменьшают систематические ошибки. Они возвращают среднее значение вашего процесса к целевому.

Баланс между требуемым качеством, стоимостью и временем цикла

Инженеры и планировщики должны задать себе важный вопрос. Не просто “насколько хорошими мы можем быть?”, а “насколько хорошими нам нужно быть?”

Более жёсткие допуски требуют более качественного оборудования, инструментов и контроля. Они часто приводят к снижению производительности. Простая скоба может работать нормально с допуском ±0,1 мм. Указание ±0,01 мм увеличивает только стоимость, но не ценность. Лучший подход:

• Укажите допуски, достаточно жесткие для функционирования, но не более того.
• Согласуйте допуски чертежей с реальными возможностями ЧПУ, включая возможности Обработка на станке с ЧПУ, 5 осей.
• Сохраняйте сверхжесткие допуски для критически важных элементов, а не для целых деталей.

Заключение

В обработка на станках с ЧПУ, Точность и достоверность — это разные инструменты контроля качества. Точность показывает, насколько постоянен ваш процесс. Точность показывает, насколько он корректен. Допуски определяют допустимую погрешность.

Если вы следите только за точностью, иногда вы можете попадать в цель, но сталкиваться с проблемами при производстве бракованных деталей. Если вы гонитесь только за точностью, брак может быть очень постоянным. Измеряя оба показателя и устраняя их причины, вы можете создать стабильные, эффективные и экономичные процессы обработки.

Часто задаваемые вопросы

Может ли процесс обработки быть точным, но неточным?

Да. Процесс считается точным, но неточным, если он даёт стабильные результаты, которые все не соответствуют заданным. Это происходит, когда смещения инструмента или рабочие координаты имеют систематическую погрешность. Например, каждая деталь меньше на 0,03 мм, но все они очень похожи. Исправление этой ошибки означает корректировку смещения, а не борьбу со случайными изменениями.

Что важнее при обработке на станках с ЧПУ — точность или аккуратность?

Ни один из них не всегда важнее другого. Необходимо достаточное количество обоих, чтобы оставаться в пределах допуска. Для ключевых деталей точность критически важна, чтобы они соответствовали проекту. Точность жизненно важна для обеспечения единообразия между партиями. Эффективный процесс сначала обеспечивает необходимую точность, а затем повышает её для сокращения брака.

Как определить, есть ли у меня проблема с точностью или с правильностью?

Проблема с точностью возникает, если данные сгруппированы плотно, но смещены относительно целевого значения. Проблема с точностью возникает, если среднее значение близко к целевому значению, но данные сильно разбросаны. Нанесение измерений на график наглядно демонстрирует это. Узкая, но смещенная полоса указывает на проблему с точностью. Широкая полоса, центрированная относительно целевого значения, указывает на проблему с точностью.

Как точность, достоверность и допуск влияют на стоимость детали?

Более жёсткие допуски требуют более высокой точности и достоверности, что почти всегда увеличивает стоимость. Для их достижения могут потребоваться более качественные станки, инструменты и больше времени на проверку. Если вы установите слишком жёсткие допуски, вы увеличите стоимость работы, не улучшив её функциональность. Допуски должны основываться на реальных потребностях.

Приводит ли более точные измерения к автоматическому повышению точности и достоверности?

Нет, более точное измерение не исправляет сам процесс обработки. Но оно позволяет быстрее выявить проблемы. Качественные калиброванные инструменты помогают увидеть разницу между проблемами точности и достоверности. Они помогают измерять изменения и проверять эффективность исправлений. Однако для реального улучшения результатов вам всё равно потребуется настроить станок, инструменты и процесс.