Классификационная схема средств линейных измерений

Неавтоматические сред­ства измерения различаются типом отсчетного устройст­ва (штриховое, цифровое, стрелочное и световое). Тип отсчетного устройства зави­сит от конструкции измери­тельного средства. Стрелоч­ный отсчет (СО) применяет­ся в механических системах (индикаторы, пружинные измерительные головки) и в ряде измерительных преобразователей. Световой отсчетный индекс (СИ), по­зволяющий исключить по­грешности параллакса, ис­пользуют в оптико-механических приборах (оптиметры, оптикаторы, интерферометры контактные и т. п.). Оптические приборы выпускают с окулярным и экранным визированием и отсчетом. Последние меньше утомляют глаза оператора и способствуют повышению точности и производительности измерений. Отсчетные шкалы приборов и изме­рительных головок могут быть линейными, угловыми и круговыми. На каждой шкале имеются штрихи и числовые отметки. В ряде случаев используют измерительные и контрольные устройства с дистанцион­ным отсчетом, когда входной (чувствительный) элемент измеритель­ной системы и отсчетное устройство связаны мобильным соединяю­щим звеном и когда они находятся на значительном расстоянии друг от друга. При этом измерительный (контрольный) прибор (КП) обяза­тельно имеет измерительный преобразователь (#77). Контрольные средства используют и без преобразователя, например жесткие калиб­ры (ЖК) и автоматы с клиновой щелью для сортировки тел качения.

Средства измерения и контроля могут быть одномерными (измеря­ют и контролируют одну величину) и многомерными (измеряют и кон­тролируют несколько размеров изделия). При этом контактные средст­ва менее чувствительны к помехам на входе измерительной системы, чем бесконтактные.

Все средства измерений в соответствии с их назначением можно разделить на универсальные и специализированные. При этом конк­ретные универсальные средства имеют предпочтительные области применения: для наружных и внутренних измерений, для измерения отклонений формы поверхностей. Специализированные приборы име­ют весьма узкое назначение.

Основные средства автоматического измерения и контроля заклю­чаются в значительно большей производительности и объективности результата измерения; эти средства обычно являются более специали­зированными. Однако и в них предусматривается в ряде случаев воз­можность переналадки на различные размеры и даже на различные па­раметры измерения (контроль диаметров, длины, отклонений формы и расположения и т. п.).

Исходными при выборе средств измерения определенного назна­чения являются следующие положения: необходимая производитель­ность (на этой основе выбирают автоматические или неавтоматиче­ские, универсальные или специализированные средства измерений); допускаемая погрешность измерения; предел измерения в зависимо­сти от контролируемого допуска; механические характеристики изме­ряемой детали (габаритные размеры, масса, твердость материала, же­сткость конструкции, кривизна и шероховатость поверхности, дос­тупность контролируемой поверхности), возможные условия эксплуа­тации.

Автоматы, разделяющие детали на годные и на один или два вида брака, следует выбирать в ограниченных случаях: при недостаточной точности технологического процесса; при неустойчивом технологиче­ском процессе, практически не поддающемся регулированию; при из­готовлении ответственных изделий; при приемке сборных изделий, у которых неудачное сочетание отклонений размеров деталей может привести к выходу одного из эксплуатационных показателей за преде­лы допускаемых значений, а повышение точности изготовления оказы­вается экономически нецелесообразным.

Автоматы для разделения годных деталей на размерные группы целесообразно использовать для решения задач селективной сборки.

Приборы активного контроля позволяют повысить производитель­ность труда, качество изделий и облегчить работу станочников. При­менение приборов активного контроля целесообразно при обработке партии деталей в количестве более 10 шт.

В большинстве случаев предпочтение отдается механизированным измерительным приспособлениям с целью выборочной проверки точ­ности процесса обработки. В последние годы стали использовать мно­гомерные измерительные приспособления, компонуемые из унифици­рованных элементов.

При линейных измерениях по известному уровню точности изде­лия выбирают значение коэффициента А_изм точности измерения (ГОСТ 8.051—81).

Квалитет ИСО	Аизм (ориентировочно)
2 - 5
6 - 7
8 - 9
10 и грубее

Характерно, что с увеличением допуска на контролируемый размер рекомендуемые значения А_изм уменьшаются по сравнению с измерени­ями особо точных деталей, где А_изм принимают практически макси­мально допустимыми. Это связано прежде всего с наличием измерительных средств нужной точности, значительными трудностями обес­печения нормальных условий особо точных измерений и введения по­правок на систематические составляющие малых погрешностей. Вы­брав соответствующее значение А_изм, можно затем определить предел допускаемой погрешности измерения:

│Δ_{д изм│} = А_изм IT · 10^-2.

Основная погрешность измерительного средства должна быть меньше значения │Δ_{д изм│}, рассчитанного по формуле.

Использовать измерительные средства, обеспечивающие значение А_изм меньше предельно допускаемого, можно, но при этом следует учитывать экономические факторы.

Выбор средств контроля основан на использовании алгоритма.

В алгоритме предусмотрено, что допускаемая погрешность учитывает составляющие ее погрешности (ГОСТ 8.051—81): измерительных средств, температурных деформаций, от измерительного усилия, от субъективности оператора, вносимые установочными мерами. Алго­ритм составлен так, что при последовательной разработке процессов контроля выбирают для каждого конкретного контролируемого пара­метра необходимые средства контроля (СК) или обосновывают необ­ходимость проектирования новых.

Алгоритм составлен таким образом, что от процедуры к процедуре номенклатура выбираемых средств ограничивается.

Выбор СК завер­шают нахождением одного конкретного СК для каждого контролируе­мого параметра в тех случаях, когда оптимизацию процесса ТК не проводят, или нескольких СК для каждого контролируемого параметра при проведении оптимизации процесса ТК. Окончательное решение об одном СК для каждого контролируемого параметра принимают после комплексного технико-экономического обоснования процесса ТК.

Автоматизация выбора средств измерения.Применение ЭВМ для выбора контрольно-измерительных приборов (КИП) значительно сокращает трудоемкость проектных работ.

Координатно-измерительная машина (КИМ), основанная на этом методе, отличается универсально­стью, экономически оправдана и имеет легкость в обслуживании.

Измерительно-информационная система.В развитии современ­ной измерительной техники наметились общие тенденции, из которых главными являются: переход от единичных приборов к измерительным системам, в том числе к самонастраивающимся и адаптивным системам; развитие измерительных подсистем в робототехнических комплексах и совершенствование систем активного контроля; применение мик­ропроцессоров в измерительных системах и устройствах для перера-5отки измерительной информации, применение числового программ­ного управления процессом измерений, приведшим к созданию инфор­мационно-измерительных систем (ИИС).

Измерительно-информационная система — комплекс измеритель­ных устройств, обеспечивающих одновременное получение необходи­мой измерительной информации о состоянии точности объекта. Зада­ча, решаемая ИИС, обратная задаче отдельного измерительного уст­ройства: не расчленять параметры объекта измерения с целью выде­лить и воспринять их по отдельности, а объединить данные о всех главных параметрах объекта и создать тем самым достаточно полное, совокупное его описание. Таким образом, отличительными особенно­стями ИИС являются: одновременное измерение многих параметров объекта (т. е. многоканальность) и передача измерительной информа­ции в единый центр; представление полученных данных, в том числе их унификация, в виде, наиболее удобном для последующей обработки получателем.

Создание ИИС связано с решением системных вопросов: метроло­гическая унификация средств измерений (датчиков, преобразователей, указателей) независимо от вида измеряемых величин; оптимизация распределения погрешностей между различными средствами измере­ний, входящими в ИИС; наиболее целесообразное размещение указате­лей перед оператором.

Датчики воспринимают различные параметры объекта измерения и передают по каналам связи сигналы в единый пункт сбора данных. Программное устройство воспринимает информацию датчиков и пере­дает ее получателю информации.

В ИИС наиболее перегруженным звеном оказывается получатель информации, который практически не в состоянии одновременно вос­принять показания многих приборов. Для облегчения его работы при­меняют мнемонические схемы, т. е. схематические изображения объек­та измерения, на которых приборы заменены условными сигнализато­рами. Обычно сигнализаторы показывают уже не абсолютные значе­ния измеряемых величин, а их отклонения от заранее установленной нормы. При очень большом числе точек контроля приборы заменяют световыми сигнализаторами с условным цветовым кодом.

Источником управляющих сигналов являются аналоговые или циф­ровые измерительные преобразователи, служащие для восприятия величин, характеризующих, например, процесс обработки на станке с числовым программным управлением (линейные и угловые переме­щения, силы резания, вращающий момент, температура, потребляемая мощность). Источником командных сигналов является постоянное и программное запоминающие устройства.

Постоянные запоминающие устройства служат для хранения неиз­менных программ. Они выполняются в виде коммутационных схем и на интегральных схемах. Оперативные запоминающие устройства содержат программоносители в виде дискет.

Вычислительная машина в соответствии с заданной программой отрабатывает командные сигналы, результаты измерения, включая ана­лиз, а затем выдает результат измерения.

ИИС нашли широкое применение при контроле линейных и угло­вых величин, резьб, зубчатых колес, в аддаптивном управлении техно­логического процесса, в метрологическом обеспечении в условиях мо­дульного производства корпусных конструкций.

Создание автоматизированных поточных линий, являющихся не­отъемлемой частью модульного производства крупногабаритных кор­пусов, предусматривает использование встроенных в общий техноло­гический поток автоматических измерительных устройств ИИС. При этом методы измерений должны обеспечивать возможность измерений без предварительного выравнивания конструкций по контрольным ли­ниям. Измерения должны выполняться при тех пространственных по­ложениях конструкций, которые определяются технологией их изго­товления.

Создан автоматизированный комплекс, состоящий из лазерного профилографа, системы сбора измерительной информации и мик­ро-ЭВМ с программным обеспечением.

Лазерный профилограф включает светодальномер, работающий от диффузно-отражающих поверхностей, какими являются поверхности металлов, сканатор для бесконтактного измерения текущих радиу­сов-векторов от центра вращения сканатора до контролируемых точек профиля цилиндрического корпуса.

Система сбора результатов измерения предназначена для автомати­ческой загхиси полученных данных заданного сечения в переносной модуль памяти, выдачи команды на устройство автоматической смены точки измерения с определенным шагом по типу «от точки к точке», хранения записанной информации в модуле памяти, сопряжения моду­ля памяти с каналом ЭВМ и ввода результатов измерения в ЭВМ. Вы­числительная машина обрабатывает результаты измерения по разрабо­танной программе и выдает требуемые данные на экран дисплея или выводит на печать в форме таблицы.

 

ДОПОЛНИТЕЛЬНО: Калибры для гладких цилиндрических деталей.

Калибры яв­ляются основным средством контроля деталей. Их используют для ручного контроля и широко применяют в автоматических средствах контроля деталей. Калибры обеспечивают высокую надежность кон­троля.

По назначению калибры делят на две основные группы: рабочие калибры — проходные Р-ПР и непроходные — Р-НЕ; контрольные калибры — К-РП, К-НЕ и К-И.

Рабочие калибры ПР и НЕ предназначены для контроля изделий в процессе их изготовления. Этими калибрами пользуются рабочие и контролеры ОТК завода-изготовителя.

Рабочие калибры называют предельными, так как их размеры соответствуют предельным размерам контролируемых деталей. Пре­дельные калибры позволяют определить, находятся ли действительные размеры деталей в пределах допуска. Деталь считают годной, если она проходит в проходной калибр и не проходит в непроходной калибр.

Номинальными размерами калибров называют размеры, которые должны были бы иметь калибры при идеально точном их изготовлении. При этом условии номинальный размер проходной скобы будет равен наибольшему предельному размеру вала, а минимальный размен непроходной скобы — наименьшему предельному размеру вала Номинальный размер проходной пробки будет равен наименьшему предельному размеру отверстия, а номинальный размер непроходной пробки — наибольшему предельному размеру отверстия.

К контролю предъявляют следующие требования: контроль должен быть высокопроизводительным; время, потребное для контроля должно быть по возможности меньше времени, необходимого для изготовления детали; контроль должен быть надежным и экономически целе­сообразным.

Экономическая целесообразность контроля определяется стоимо­стью контрольных средств, износоустойчивостью измерительных по­верхностей, величиной сужения табличного поля допуска детали. На­пример, наибольшее сужение поля допуска получается в том случае, когда действительные размеры калибров совпадают с их предельными размерами, расположенными внутри поля допуска детали.

Суженный за счет калибров табличный допуск называется произ­водственным. Расширенный за счет калибров допуск называется гарантированным.

Чем меньше производственный, тем дороже обходится изготовление деталей, особенно в более точных квалитетах.

Предельными калибрами проверяют годность деталей с допуском от IT6до IT 17, особенно в массовом и крупносерийном производствах.

В соответствии с принципом Тейлора проходные пробки и кольца имеют полные формы и длины, равные длинам сопряжении, а непро­ходные калибры часто имеют неполную форму: например, применяют скобы вместо колец, а также пробки, неполные по форме поперечного сечения и укороченные в осевом направлении. Строгое соблюдение принципа Тейлора сопряжено с определенными практическими неу­добствами.

Контрольные калибры К-И применяют для установки регу­лируемых калибров-скоб и контроля нерегулируемых калибров-скоб, которые являются непроходными и служат для изъятия из эксплуата­ции вследствие износа проходных рабочих скоб. Несмотря на малый допуск контрольных калибров, они все же искажают установленные поля допусков на изготовление и износ рабочих калибров, поэтому контрольные калибры по возможности не следует применять Целесо­образно, особенно в мелкосерийном производстве, контрольные калибры заменять концевыми мерами или использовать универсальные из­мерительные приборы.

ГОСТ 24853—81 на гладкие калибры устанавливает следующие допуски на изготовление: Н — рабочих калибров (пробок) для отвер­стий (a) (H_s — тех же калибров, но со сферическими измери­тельными поверхностями); Н₁ — калибров (скоб) для валов (б); Н_р — контрольных калибров для скоб.

Схемы расположения полей допусков калибров:

а) – для отверстия…………………б) – для вала

 

Для проходных калибров, которые в процессе контроля изнашива­ются, кроме допуска на изготовление, предусматривается допуск на износ. Для размеров до 500 мм износ калибров ПР с допуском до IT 8 включительно может выходить за границу поля допуска деталей на ве­личину у для пробок и у₁ для скоб; для калибров ПР с допусками от IT9 до IT 17 износ ограничивается проходным пределом, т.е. у = 0 и у₁ =0. Следует отметить, что поле допуска на износ отражает сред­ний возможный износ калибра.

Для всех проходных калибров поля допусков H(H_S) и Н₁ сдвинуты внутрь поля допуска изделия на величину z для калибров-пробок и z₁ для калибров-скоб.

При номинальных размерах свыше 180 мм поле допуска непроход­ного калибра также сдвигается внутрь поля допуска детали на величи­ну α для пробок и α ₁ для скоб, создавая так называемую зону безопас­ности, введенную для компенсации погрешности контроля калибрами соответственно отверстий и валов. Поле допуска калибров НЕ для размеров до 180 мм симметрично и соответственно α = 0 и α₁ = 0.

Сдвиг полей допусков калибров и границ износа их проходных сторон внутрь поля допуска детали позволяет устранить возможность искажения характера посадок и гарантировать получение размеров годных деталей в пределах установленных полей допусков.

По формулам ГОСТ 24853—81 определяют исполнительные разме­ры калибров. Исполнительными называют предельные размеры калиб­ра, по которым изготовляют новый калибр. Для определения этих раз­меров на чертеже скобы проставляют наименьший предельный размер с положительным отклонением; для пробки и контрольного калибра — их наибольший предельный размер с отрицательным отклонением.

При маркировке на калибр наносят номинальный размер детали, для которого предназначен калибр, буквенное обозначение поля допу­ска изделия, числовые значения предельных отклонений изделия в миллиметрах (на рабочих калибрах), тип калибра (например, ПР, НЕ, К-И) и товарный знак завода-изготовителя.