Файл: Якушев А.И. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения учебник.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 313
Скачиваний: 2
с ценой деления 0,1 мм. В пииолыгой бабке 1 смонтирована низко вольтная лампа накаливания 18, служащая для освещения стек лянных пластин 14, над которыми устанавливается бабка. Лучи света, освещающие пластину со штрихами, отражаются в призме 16 в горизонтальном направлении .и, пройдя через объектив 15, идут параллельным пучком. Объектив 13 собирает параллельный пучок лучей, который, отразившись в призме 12, дает в плоскости стеклянной шкалы 10 изображение двойного штриха и номера
Рис. 34. Измерительная машина ИЗМ:
а — общий вид; б — схема; в — нулевой отсчет при настройке; г — отсчет при из мерении
стеклянной пластины 14, которые вместе с. делениями шкалы 10 наблюдаются в поле зрения микроскопа 7. Для установки изме ряемых объектов на машине служат регулируемые люнеты 3 (для длинных деталей) и универсальный столик 4 (для коротких деталей), аналогичный столику горизонтального оптиметра.
Измерения на машине относительным методом производят так же, как на горизонтальном оптиметре. Дециметровую шкалу 14, микроскоп 7 и шкалу 10 при этом не используют.
При абсолютных измерениях машину предварительно устана вливают на нуль. Для этого пинольную бабку 1 помещают над крайней правой стеклянной пластиной 14 (с цифрой 0), а изме рительную бабку 5 устанавливают при помощи микрометрического винта 8 так, чтобы изображение двойного штриха стеклянной
110
пластины с цифрой 0, наблюдаемое в микроскоп 7, расположилось симметрично относительно нулевого штриха шкалы 10; при этом измерительные наконечники доводятся до соприкосновения один с другим. Затем, вращая винт микроподачи пинольной трубки 2, устанавливают оптиметр 6 на нуль. Отсчет но микроскопу и опти метру при установке машины на нуль показан на рис. 34, в.
Перед измерением пинольную бабку помещают над той стек лянной пластиной, которая соответствует числу целых сотен миллиметров, содержащихся в измеряемом размере. Для этого бабка должна быть установлена так, чтобы штрих, нанесенный на корпусе бабки, совпал с соответствующим делением вспомога тельной металлической шкалы, закрепленной на станине машины. Измерительную бабку отодвигают вправо и на люнетах или уни версальном столике помещают измеряемый объект. После этого измерительную бабку придвигают до контакта наконечника опти метра с измеряемым объектом и последний выравнивают по линии измерения теми же движениями стола, как и при измерении на горизонтальном оптиметре. После выравнивания объекта изме рительную бабку перемещают микрометрическим винтом 8 до совмещения изображения двойного штриха с ближайшим штри хом шкалы 10. Измеренный размер определяется суммой отсчетов сотен миллиметров .по двойному штриху, десятков, единиц и деся тых долей миллиметра — по стомиллиметровой шкале 10, сотых и тысячных долей миллиметра — по шкале оптиметра (с учетом знака). На рис. 34, г отсчет равен 562,195 мм.
На измерительной машине можно контролировать внутренние размеры. С этой целью используют дуги для внутренних измере ний, аналогичные применяемым на горизонтальном оптиметре.
Одесским заводом фрезерных станков выпускается трехкоорди натная измерительная машина с пределами измерения по коорди натам х, у и z, равным 400, 250 и 150 мм соответственно; цена деления по каждой координате — 0,5 мкм. Машина выполнена по схеме, показанной на рис. 33, в. На ней можно также контроли ровать некруглость цилиндрических наружных и внутренних поверхностей.
На рис. 35, а показана трехкоординатная измерительная машина фирмы «Ферранти» с пределами измерения 610, 380 и 200 мм по осям х, у и z соответственно (цена деления 2 мкм).
Измеряемую деталь закрепляют на столе 7, который можно перемещать вручную на высоту до 400 мм. Стол имеет возможность наклона на угол ± 2 °, что необходимо для выравнивания детали перед измерением.
Если у измеряемой детали нужно определить расстояние-между осями отверстий, то машину используют как двухкоординатную. При этом конический измерительный наконечник 1 вводят вруч ную в каждое отверстие. Благодаря своей конической форме нако нечник 1 самоцентрируется по оси измеряемого отверстия. При этом каретка 3 и кронштейн 6 занимают положения по осям у их,
Ш
соответствующие действительным координатам оси отверстия. Измерительный стержень 2 может перемещаться по оси z в направ ляющей втулке 5. Отсчет,обеих координат производится абсо лютным методом но двум цифровым табло 4. Значения координат могут автоматически фиксироваться в протоколе измерений при
помощи электрической цифронечатающей машинки или регистрироваться путем про бивки перфорации в бумаж ной ленте. Перфоленту вводят в считывающее устройство, позволяющее автоматически сравнивать результаты изме рений с заданными значе ниями обеих координат от-
Рис. 35. Растровые измерительные системы:
а — общий вид трехкоординатной измерительной машины; б — схема растрового отсчетного устройства; g — система МВТУ
верстия, которые заранее введены в память считывающего ус тройства. Результаты сравнения (относительный метод измерения) читаются на цифровом табло 4 и автоматически печатаются на машинке. Если результат измерений выходит за границы поля допуска, то запись отклонений в этом случае производится крас ным цветом (при этом срабатывает также сигнальное звуковое
112
устройство). Полученная перфолента может быть использована в качестве программы на металлообрабатывающих станках с про граммным цифровым управлением.
Отсчетпую систему можно устанавливать на нуль в любом положении измерительного стержня относительно осей х, у и с.
На описанной машине также производят размотку или сверле ние отверстий по заданным координатам их осей. Для отсчета перемещений измерительного стержня по каждой из координат используют сопряжение двух растров (рис. 35, б) в сочетании с источником света и фотоэлементом. Один из растров (измеритель ный 1) кренится на подвижной части машины, второй (индикатор ный 2) — на неподвижной. Оба растра имеют 200 штрихов на 1 мм длины. Растры 1 и 2 расположены на расстоянии 0,01 мм. При этом штрихи короткого растра 2 находятся иод малым углом ср к штри хам растра 1. В местах наложения штрихов растра 2 на промежутки между штрихами растра 1 образуются затемнения (муаровые полосы). Шаг Т муаровых полос (расстояние между двумя сосед ними полосами) зависит от угла ф и величины шага t штрихов растров.
При перемещении подвижной части машины с закрепленным на ней растром 1 относительно неподвижного растра 2 муаровые по лосы перемещаются в направлении, перпендикулярном к направ лению движения растра 1.
Отношение
АТ 1 „
называется коэффициентом увеличения перемещения.
Если по одну сторону описанной растровой системы поместить источник света, а но другую фотоэлемент, перед которым поставить щелевую диафрагму, то при движении растра 1 муаровые полосы периодически затемняют щель и диафрагме. При этом изменяется ток в фотоэлементе, который связан с цифровым счетчиком коли чества пройденных муаровых полос. По показаниям счетчика можно определить величину перемещения растра 1. При изменении направления движения растра происходит автоматическое пере ключение работы счетчика со сложения импульсов на вычитание.
Ыа рис. 35,в показана растровая измерительная система (создан ная А. В. Мироненко) для высокоточных измерений линейных раз меров и перемещений подвижных частей машин и приборов. Прин цип ее действия основан на преобразовании светового потока, проходящего через две растровые решетки — измерительную Раз и индикаторную Рш.
Измерительную решетку закрепляют на подвижной части прибора или станка (например, на пиноли длиномера или на столе координатно-расточного станка), положение или перемещение которой измеряется. Измерительную головку с индикаторной ре-
113
теткой устанавливают на неподвижной части прибора или станка. В головке размещены осветитель, состоящий из лампы накалива ния Л'и конденсора К (свет проходит через щель 1Ц), объектив О, фотодиод ФД и электромагнитный механизм ЭМ, служащий для отсчета перемещений измерительной решетки в диапазоне одного шага. Расстояние между двумя соседними штрихами решетки (т. е. ее шаг) равно 0,1 мм.
Электрическая схема измерительной системы содержит точную ТС и грубую ГС ступени отсчета, блок индикации БИ и источники питания (на схеме не показаны). Точная ступень предназначена для отсчета сотых, тысячных и десятитысячных долей миллиметра. Эта ступень содержит усилитель У, демодулятор Д, нуль-органы НОг, Н 02, НОя и коммутаторы Кг, К2, К3.
Сигнал точной ступени с выхода фотодиода ФД через усилитель У поступает на демодулятор Д, в результате чего на его выходе при перемещении измерительной решетки образуется напряжение изменяющейся полярности. Положения измерительной решетки, при которых на выходе демодулятора напряжение отсутствует, принимаются за нулевые. Таким образом, образуется шкала нулевых положений перемещающихся частей прибора или станка. Величина тока в обмотках электромагнитного механизма изменя ется при помощи автоматически переключающихся шаговых ком мутаторов. При этом меняется магнитный поток в зазоре электро магнитной системы механизма ЭМ, а следовательно, якорь Я с индикаторной решеткой смещается в нулевое положение, сраба тывают нуль-органы и коммутаторы останавливаются. В этом положении на блоке индикации фиксируются показания отсчета доли шага решетки Р113 (три последние цифры; в нашем случае
0,0435).
Грубая ступень отсчета основана на методе считывания поло жения подвижных частей с кодовой шкалы КШ. Сигнал от фото диодов грубой ступени (на схеме они не показаны) подается на дешифратор ДШ, а с йего на блок индикации БИ. Первые четыре цифры индицируют целые миллиметры и десятые доли миллиметра (в нашем случае 186,1).
Таким образом, общий отсчет измеряемого размера или пере мещения подвижных частей измерительной системы на заданную величину определяется автоматически как разность показаний, соответствующих начальному и конечному положению движу щихся частей. Отсчет фиксируется на цифровом табло или на бумаге при помощи цифропечатающей машинки. На рис. 35, в зафиксировано конечное положение, соответствующее показанию
186,1435 мм.
Точность измерительной системы составляет от 0,1 до 1 мкм. В интерференционной измерительной системе компенсация в пределах половины длины волны света осуществляется за счет
смещения индикаторного зеркала. В МВТУ им. Баумана разрабо таны сканирующие компенсаторы повышенной точности магнито-
114
электрического типа, позволяющие интерполировать шаг и поло вину длины волны света с погрешностью до 0,001 части, что при
длине волны света 0,54 мкм составляет 2,7 А. Сконструирован также сканирующий компенсатор на базе телевизионной "переда ющей трубки, позволяющий получить быстродействие систем до 10 000 отсчетов.
Растровая измерительная система обладает большой универ сальностью. Она может быть применена для измерения малых и больших длин (до 1 м и более), измерения углов в диапазоне
360° с |
погрешностью не более 0,5 с, координатных измерений |
и т. д. |
Кроме высокой точности ее достоинством является имею |
щаяся возможность выхода на электронную цифровую вычислитель ную машину (ЭЦВМ) и цифровую пишущую машинку (ЦПМ) в цифровом коде. Измерительный сигнал может быть подан также на сервопривод для приведения подвижных частей станка в за данное положение при программном управлении.
Трехкоординатные измерительные машины начинают приме нять в единой комплексной автоматической системе, в которую входит ЭЦВМ, задающая программу работы одновременно не скольким металлорежущим станкам и самой измерительной ма шине. Детали, обработанные на станках, поступают на измери тельную машину. Результаты измерения поступают на ЭЦВМ, где они автоматически сопоставляются с заданными размерами, после чего в случае необходимости автоматически корректируется про грамма работы металлорежущих станков.
Интерферометры относятся к весьма точным оптико-механиче ским приборам. Они основаны на использовании явления интер ференции световых волн.
Интерферометры для линейных измерений делятся па контакт ные и бесконтактные. Контактные интерферометры, разработан ные И. Т. Уверским, выпускались московским заводом «Калибр» по ГОСТ 8290—57 с переменной (регулируемой) ценой деления от 0,05 до 0,2 мкм двух типов: вертикальные ИКПВ и горизонталь ные ИКПГ. Оба эти прибора имеют одинаковые интерференцион ные трубки (рис. 36).
Свет от лампы 1 направляется конденсором 2 через диафрагму 3 на полупрозрачную разделительную пластину 6. Часть лучей, пройдя через пластину 6 и компенсатор 11, отразится от зеркала 12, закрепленного на верхнем конце измерительного стержня 13, и через компенсатор 11 вновь вернется к пластине 6. Другая часть пучка света, отразившись от рабочей поверхности разделительной пластины 6, попадет на зеркало 5 и после отражения также воз вратится к пластине 6. Таким образом, на рабочей поверхности пластины 6 обе части пучка света интерферируют при небольшой
разности хода.
Объектив 7 проектирует интерференционную картину полос равной толщины в плоскость сетки 8. Интерференционные полосы
115
