Файл: Якушев А.И. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения учебник.pdf

Рис. 41. Универ­ сальные измери­ тельные микро­ скопы:

а — УЙМ-21; б — УИМ-23

отсчета 0,1 мкм и диапазоном измерений до 600 мм (Ленинградское оптико-механическое объединение).

Проекторами называют оптические приборы, дающие на эк­ ране увеличенное изображение контролируемой детали. В зави­ симости от способа освещении контролируемой детали различают проекторы, работающие в проходящих (диаскопическая проек­

Проекторы обычно имеют несколько сменных объективов, поз­ воляющих получать увеличения 10х, 20х, 50х, 100х и 200х.

Различают пять основных способов проверки размеров деталей на проекторах:

1)путем сравнения на экране полученного изображения де­ тали с ее вычерченным номинальным контуром;

2)путем сравнения изображения детали, полученного на эк­ ране, с двойным контуром (полем допуска), вычерченным в соот­ ветствии с наибольшим и наименьшим предельными размерами детали;

123

3) определением линейных и угловых размеров при помощи отсчетных устройств, которыми снабжен проектор;

4) измерением изображения детали, полученного на экране, при помощи масштабной стеклянной линейки;

5) измерением путем совмещения на экране противоположных участков изображения контуров детали (см. ниже описание спе­ циального проектора ПМК).

В промышленности применяют следующие тины проекторов: большой проектор БП, часовой проектор МП, средние и настоль­ ные проекторы, проекторы массового контроля 11МК.

11а рис. 42, б показана схема часового проектора ЧП. Свет от осветителя 1 через сменный конденсор 3 попадает на измеряемую деталь 4, затем проходит через предметное стекло к объективу 6, отражается от зеркала 8 и дает изображение контура детали на экране 7. Измерительный стол имеет продольный и поперечный микрометрические винты 5 и У с отсчетом по нониусу 0,001 мм. Маховичок 2 служит для вертикального перемещения стола при фокусировке. Сменные конденсоры 3 установлены на поворотном револьверном устройстве. Сменные объективы позволяют полу­ чать увеличения 10*, 20х, 50 ', 100: и 200 . Размер экрана

560 X 460 мм

При работе в отраженном свете измеряемая деталь освещается снизу специальным осветителем (на рисунке не показан). По уве­ личению, качеству изображения, освещенности экрана и удобству работы часовые проекторы имеют преимущества по сравнению с проекторами других типов.

Оригинальный проектор массового контроля типа ПМК со­ здан А. И. Москалевым и Д. Д. Сафроновым. Он основан на прин­ ципе совмещенной проекции и предназначен для быстрого конт­ роля по предельным размерам различных деталей. Его основное конструктивное отличие от обычных проекторов заключается в применении вместо цельного зеркала, отражающего лучи на экран, отдельных зеркальных пластинок, которые могут повора­ чиваться вокруг горизонтальной и вертикальной осей. Эти пластин­ ки проектируют на экран только -'необходимые для измерения участки контура проверяемой детали. Измерительные устройства (микровинты, линейные и угловые шкалы) у данного проекта от­ сутствуют. Годность проверяемых деталей определяют но харак­ теру освещенности экрана.

На рис. 43, а показана схема проектора ПМК с объективом 2 и двумя зеркалами 1. 11а экран 4 проектируется измеряемая де­ таль 3, имеющая размер /ср. Поворачивая зеркала в сторону опти­ ческой оси проекционной системы, можно уменьшить длину те­ невого изображения на экране 4 до нуля, т. е. до исчезновения те­

124

поле — участок, освещаемый светом, отраженным от обоих зеркал 7; при контроле детали с размером /шах > /ср (см. схему II) на экране будет темное поле. Если пару зеркал проектора установить на нуль по образцу с наименьшим допустимым размером, то при выходе действительного размера L проверяемой детали за нижний пре­ дел допуска на экране появится усиленно освещенное широкое поле, свидетельствующее о неисправимом браке (см. схему 111). При установке второй пары зеркал проектора на нуль по образцу с наибольшим допустимым размером и проверке деталей с разме­ рами, превышающими верхний предел допуска, на экране поя-

Рис. 43. Проектор массового контроля ПМК:

а — оптические схемы измерения с примерами отсчета; б — конструктивная схема

вптся широкое темное поле. Если размер детали находится в пре­ делах поля допуска, то центральная часть верхней полосы темная, а нижней — светлая (см. схему II).

Для одновременного контроля нескольких размеров у одной детали количество зеркал в проекторе должно быть соответственно увеличено (по две пары зеркал на каждый размер).

Проекторы массового контроля выпускают трех моделей:

ПМК-1 (50х и 100х), ПМК-И (20х и 30х), ПМК-Ш (10х). Все они имеют размер экрана 120 X 170 мм и предназначены для контроля размеров деталей, выполненных по 3—5-му классам точности.

Конструктивно проектор 11МК (рис. 43, б) состоит из кор­ пуса 6 с кронштейном 2, на котором расположены осветительное устройство 3 и предметный стол 1 для контролируемых деталей. На передней стенке корпуса установлен объектив 4. В выступаю­ щей части корпуса расположен экран 5, защищенный козырьком от внешнего света, а у задней стенки две вертикальные колонки 7,

125

по которым могут перемещаться и фиксироваться в требуемом по­

ложении держатели 8 зеркал.

Для контроля определенной детали проектор настраивают по­ воротом зеркальных полосок сначала по отношению к горизон­ тальной оси (для сближения отдельных полос изображения на экране), а затем вертикальной (для настройки на величину задан­ ного допуска по предельным образцам). Применение таких проек­ торов в условиях массового производства позволяет в 4—6 раз по­ высить производительность контроля по сравнению с предель­

ными калибрами.

Пневматические приборы. Пневматические приборы для кон­ троля линейных размеров получили широкое распространение в машиностроении. Их принцип действия основан на зависимости между размером проверяемого отверстия или зазора S между измерительным соплом и поверхностью контролируемого изде­ лия и давлением (1-й тип) или расходом сжатого воздуха (2-й тип). Приборы первого типа называют манометрическими, вто­

рого — расходомерными.

В зависимости от величины рабочего давления различают пневматические приборы низкого (например, 10 кН/'м2, т. е. 0,1 кгс/см2) и высокого (например, 100 кН/'м2, т. е. 1,0 кгс/см2) давления. И те и другие работают от сети (заводской или от инди­ видуального компрессора) давлением (2—6) •105 Н/м2, приборы низкого давления расходуют на измерение одного параметра до 10 л/мин воздуха, приборы высокого давления — до 20 л/мин. Точность пневматических приборов зависит от постоянства да­ вления поступающего в них воздуха и от степени его чистоты. Поэтому необходимо применять стабилизаторы давления и фильтры для очистки воздуха.

Визуальные приборы низкого давления с водяными маномет­ рами (типа «Солекс») были первыми пневматическими устройствами для измерения размеров (рис. 44, а).

Такой прибор представляет собой цилиндрический баллон 1, сообщающийся с атмосферой и наполненный водой, в которую погружена трубка 2. К верхней части этой трубки через трубо­ провод 3 и дроссельное устройство 4 подается компрессором воз­ дух под давлением Р. В трубке 2 автоматически поддерживается практически постоянное давление, определяемое высотой Н столба воды в баллоне 1. С трубкой 2 соединена камера 6, имеющая входное 5 и выходное 11 сопла. Последнее установлено с зазором S над поверхностью измеряемой детали 10. Для измерения перемен­ ного давления Рк в камере 6 прибор снабжен водяным манометром в виде стеклянной трубки 7 со шкалой 8. Давление Ркопределяется разностью уровней столбов воды в баллоне 1 и трубке 7, которая соединена одним концом с камерой 6, а другим — с баллоном 1. Из трубки 2 воздух под постоянным давлением проходит через входное сопло 5 в камеру б и выходит через измерительное (выход­ ное) сопло 11.

120

От величины зазора S зависят давление Рк и, следовательно, разность уровней h, отсчитываемая но шкале 8.

При уменьшенном размере детали 10 зазор S возрастает и уровень воды в трубке 7 повышается, при увеличенном — зазор S уменьшается и уровень воды в трубке 7 понижается. Па шкале 8 устанавливают указатели допуска 9, между которыми должен на­ ходиться уровень воды в трубке 7 при контроле годных деталей. Высоту водяного столба Я выбирают обычно равной 500 мм (реже 1000 мм). Цена деления шкалы от 1 до 5 мкм.

Приборы типа «Солекс» просты по конструкции и несложны в эксплуатации. Они не нуждаются в стабилизации давления воз-

Рис. 44. Схемы пневматических приборов:

о — типа «Солекс»; б — типа «Ротаметр»; в — дифференциального типа

духа, поступающего из сети, поскольку в их конструкцию орга­ нически включен водяной стабилизатор давления. Такие приборы серийно выпускает московский завод «Калибр» (модель ДПНД-500

с Н-500 мм).

Приборы с водяными манометрами применяют в качестве од­ номерных и многомерных главным образом для визуального конт­ роля (многочисленные попытки автоматизации этих приборов не дали должного результата).

Визуальные приборы высокого давления с поплавковым ука­ зателем (расходомеры типа «Ротаметр») широко применяют в про­ мышленности.

Схема такого прибора показана на рис. 44, б. Он имеет кони­ ческую стеклянную трубку 8 с широким концом вверху. По ней снизу под рабочим давлением 100—200 к11/м2 (1—2 кгс/см2) про­ ходит воздух, поднимающий поплавок 4. Верхняя плоскость по­

127

плавка является указателем для отсчета по шкале 5 (градуирована в микрометрах), помещенной рядом с трубкой. Высота подъема поплавка зависит от скорости прохождения воздуха, которая тем больше, чем больше зазор S между торцом измерительного сопла 6 и поверхностью измеряемой детали 7. Под действием ско­ ростного напора воздуха поплавок поднимается в трубке до тех пор, пока не уравняются расходы воздуха через кольцевой зазор между поплавком и стенками трубки 3 и через зазор S между из­ мерительным соплом и контролируемой деталью. В этом случае поплавок зависает в трубке. Таким образом, каждому значению зазора S соответствует определенное по высоте положение по­ плавка в трубке 3.

Точность измерения обеспечивается*' только при постоянном давлении и при достаточно чистом воздухе. Поэтому в схему при­ бора включены стабилизатор давления 2 и фильтр 1. Цена деления шкалы ротаметра (модель 316) бывает от 0,5 до 5 мкм. Ротаметры отличаются простотой конструкции и удобством в эксплуатации, их используют в качестве одномерных и многомерных приборов. Как и приборы «Солекс», они являются недифферепциалышми.

Дифференциальные пневматические измерительные приборы высокого давления серийно выпускает завод «Калибр» (модели 235, 236 и 249). Принципиальная схема дифференциального пневмати­ ческого прибора высокого давления показана на рис. 44, в. Воз­ дух после фильтра и стабилизатора давления 12 подводится к су­ харю 6, проходит через входные сопла 8 и 14, которыми начинаются две ветви дифференциальной пневматической системы, и попадает в сильфоны 10 и 15 (упругие гофрированные металлические трубкщ герметично закрытые с наружного конца). Воздух через сопло 8 поступает по шлангу к измерительному устройству 11, а через сопло 14 — к узлу регулирования противодавления, представляю­ щему собой выходное сопло, в отверстие которого входит кони­ ческий конец регулировочного винта 13.

Внешние концы сильфонов 10 и 15 соединены между собой жесткой рамкой 7, подвешенной на параллелограмме из плоских пружин. Изменение давления в сильфонах вызывает смещение рамки в сторону большей его величины до тех пор, пока упругие силы сильфонов не уравновесят разность давлений в них. Рабочее перемещение сильфонов и рамки ограничено жесткими упорами 9. При движении рамки 7 рычажно-зубчатая передача 4—3 повора­ чивает стрелку 2, но которой производится отсчет на шкале 1. Показания прибора пропорциональны разности давлений в силь­ фонах.

Дифференциальные сильфонные приборы, оснащенные электро­ контактами К1 и К2 (предельным и амплитудным) и регулировоч­ ными винтами 5, успешно используют в качестве датчиков в си­ стемах активного контроля и в контрольно-сортировочных авто­ матах. На их базе созданы также пневматические самописцы. Большие усилия, развиваемые сильфонами, позволяют осущест-

I 128

влять непосредственную запись чернилами на бумаге. Погреш­ ности дифференциальных приборов, вызываемые нестабильностью рабочего давления, в несколько раз меньше погрешностей недифференциалытых устройств.

§ 21. АВТОМАТИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА КОНТРОЛЯ

Автоматизация производства современных машин требует зна­ чительного повышения производительности, точности и надеж­ ности контроля. Очень важно, чтобы контроль предупреждал появление брака. С этой целью все шире применяют автоматиче­ ские средства контроля, которые классифицируют по различным признакам.

Ло степени автоматизации они разделяются на ручные и ме­ ханизированные приспособления, полуавтоматы и автоматы. При применений ручных приборов контролер осуществляет все опе­ рации вручную: установку измеряемой детали на измерительную позицию, визуально определяет результат измерения по отсчетному устройству, оценивает затем годность или негодность де­ тали, снимает деталь и укладывает ее в ящик для годной продук­ ции или в ящик для брака.

Механизированные приспособления применяются для одно­ временной или последовательной проверки нескольких размеров сложных деталей в серийном и массрвом производстве. 13 таких многомерных приспособлениях операции загрузки и съема контро­ лируемых деталей осуществляются вручную, а результаты конт­ роля (годная деталь, брак исправимый, брак неисправимый) оце­ ниваются измерительным устройством автоматически и выдаются в наглядной форме (например, с помощью сигнального светофор­ ного табло). ■'

Полуавтоматы (загрузка контролируемых деталей осущест­ вляется вручную, а все остальные операции автоматически) и ав­ томаты (все процессы полностью автоматизированы) широко при­ меняются для сортировки готовых деталей по группам размеров при селективной сборке, при 100%-ном контроле наиболее ответ­ ственных деталей, а также в тех случаях, когда нестабильность технологического процесса не позволяет применять выборочный контроль.

По воздействию на технологический процесс все средства конт­ роля разделяют на пассивные и активные (управляющие).

Пассивные средства контроля лишь фиксируют размер деталей, разделяя их на годные, брак неисправимый и исправимый (уст­ ройства для приемки деталей), или сортируют их на группы (кон­ трольно-сортировочные устройства). Такие устройства не влияют непосредственно на ход технологического процесса — отсюда их название.

Активные средства контроля подают сигналы о достижении деталью заданного размера в процессе, до или по окончании ее об­