Full Text

В условиях современного машиностроительного производства требования к точности и производительности измерений непрерывно повышаются. Возрастает роль измерительных средств. В настоящее время наблюдается стремительное внедрение координатно-измерительных машин (КИМ). Современные КИМ обладают высокой точностью измерения и являются одними из самых распространенных средств измерения. Координатно-измерительная машина - устройство для измерения физических, геометрических характеристик объекта. Машина может управляться вручную оператором или автоматизированно компьютером. Современные КИМ представлены широким модельным рядом, что позволяет выбрать машину в соответствии с решаемыми измерительными задачами, условиями (температура, давление, влажность, запыленность) и финансовыми возможностями предприятия. Основное преимущество современных КИМ - возможность полной автоматизации как на этапе реализации координатного метода измерений, так и на этапе обработки результатов этих измерений. Кроме того, получаем возможность осуществлять контроль качества крупных корпусных деталей сложных поверхностей с повышенной точностью и достоверностью результатов измерений. Современные КИМ обладают высокой точностью измерения и являются одними из самых распространенных средств измерения во всем мире. Однако точность измерения на КИМ зависит от многих факторов, одним из которых является стратегия измерения [1, 2]. Во время процесса контроля на производстве оператор сталкивается с большой номенклатурой измеряемых деталей. Его задачей является разработка оптимальной стратегии измерения детали, написание программы измерения и анализ полученных результатов. От правильно разработанной стратегии измерения зависит не только точность, но и производительность, т.е. КИМ должна обеспечивать сокращение времени, затрачиваемого на контроль [3, 4]. Несмотря на широкое распространение КИМ, нами не было найдено единых стратегий измерения деталей, разработанные стратегии измерения напрямую зависят от квалификации оператора. Следствием этого является то, что на предприятиях, использующих КИМ, нет обоснованных стратегий измерения, позволяющих достигать оптимального отношения показателей точности измерения к производительности процесса контроля. Наиболее часто операторы проводят измерения методом сканирования. Траекторией движения измерительной головки является кривая, и в результате контроля измеряется несколько сотен точек (рис. 1). Рис. 1. Траектория движения измерительной головки Подобный метод является самым точным среди контактных методов измерения, однако с увеличением количества контролируемых точек повышается время контроля. Точность измерения промышленных КИМ, не предназначенных для прецизионных измерений, варьируется от 3 м до 1,8 мкм и менее. Как правило, точность КИМ в десяток раз превосходит контролируемые значения допусков. Следовательно, в процессе измерения будет достаточно пользоваться контактным методом, сократив тем самым время контроля. Наибольшую универсальность и гибкость обеспечивает применение измерительных средств и систем, основанных на принципе координатных измерений [1, 5-10]. Координатные измерения - это измерения геометрических параметров объекта, включающие измерения координат отдельных точек поверхности объекта в принятой системе координат (может быть прямоугольная, цилиндрическая, сферическая) и последующую математическую обработку измеренных координат для определения линейных и угловых размеров, отклонений формы и расположения поверхностей [6, 11]. Работа КИМ основана на поочередном измерении координат определенного числа точек поверхности объекта измерения и последующих расчетах линейных и угловых размеров, отклонений размера, формы и расположения в соответствующих системах координат. В качестве испытательного образца была выбрана деталь - корпус. В качестве измеряемого параметра выбрана ширина детали (размер длины между поверхностями 1 и 2) [12, 13]. Испытательный образец не является элементом сборки и был изготовлен только для задач изучения процессов координатных измерений на КИМ. Конструкция детали выполнена таким образом, что позволяет использовать КИМ для оценки геометрии любой ее поверхности. Измерения детали производятся тремя методами, определяется среднее значение и сравнивается с эталонным размером детали. Три метода измерения: 1. Ручное измерение расстояния между 1-й и 2-й плоскостями по четырем точкам. 2. Измерения расстояния между 1-й и 2-й плоскостями по восьми точкам. 3. Измерение расстояния между 1-й и 2-й плоскостями методом «Полилиния» по 40 точкам. В ходе работы необходимо оптимизировать процесс измерения детали (рис. 2). В качестве измеряемого параметра выбран длинновой размер между поверхностями 1 и 2 [7, 14]. Эксперимент измерения корпусной детали проводится на КИМ Carl Zeiss Contura G2. Полученные результаты измерений представлены в таблице. По полученным результатам построим график (рис. 3) и проведем их сравнительный анализ. Рис. 2. Параметры измерения длиннового размера рабочей детали между поверхностями 1 и 2 Исследованные параметры длиннового размера, замеренные по трем методам Параметры Методы измерения По четырем точкам По восьми точкам «Полилиния» L, мм 58,0208 58,0218 58,0224 t, с 40 60 15 Рис. 3. Сравнительный анализ полученных данных Из анализа полученных данных следует, что самым быстрым и точным является измерение методом «Полилиния». Время контроля составляет 15 с. Наибольшему времени контроля соответствует метод измерения по восьми точкам, время контроля 60 с. Наименее точный метод измерения - по четырем точкам, время его контроля составляет 40 с. На сновании данных исследований можно сделать следующие выводы: 1. Проведен анализ современных координатно-измерительных машин. Показано, что применение КИМ позволяет повысить производительность и точность контроля. Также современные КИМ позволяют контролировать детали любой формы и габаритов. 2. Изучена технология контактного метода измерения корпусных деталей на координатно-измерительной машине. Показано, что контактный метод является самым точным среди координатных методов измерения корпусных деталей: точность касания до 1,8 мкм. Установлено, что на точность измерений влияет исправность машины, состояние окружающей среды и стратегия измерений. 3. Разработана технология контактного метода измерения корпусных деталей на КИМ Carl Zeiss Contura G2, обеспечивающая оптимальное отношение точности к производительности контроля. Установлено, что наиболее производительным методом является измерение по стратегии «Полилиния». Время контроля составляет 15 с.

About the authors

A. A Vasil'eva

Perm National Research Polytechnic University

T. R Abliaz

Perm National Research Polytechnic University

References

Statistics

Views

Abstract - 69

PDF (Russian) - 42

Refbacks

• There are currently no refbacks.