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: 322
Скачиваний: 2
тролирующие положение режущей кромки инструмента по отно шению к станку или обрабатываемой поверхности детали (рис. 51,в).
Наибольшее распространение получили двух- и трехконтакт ные устройства, основанные на прямом методе контроля, так как они обеспечивают наиболее высокую точность и на их работу мало влияют жесткость технологической системы и другие факторы.
а) |
5) |
8) |
\
д)
Рис. 51. Классификация средств активного контроля:
а —- прямой метод; б , в — косвенный метод; г — контроль до обработки; д — кон троль в процессе обработки; е — контроль после обработки; ж — самонастраиваю щееся устройство
Активный контроль размеров деталей на металлорежущих станках может осуществляться до обработки, в процессе обра ботки и после обработки деталей. Средства активного контроля могут управлять работой станка и его подналадкой, управлять механизмом для сортировки обработанных деталей на размерные группы и выполнять другие функции. Классификация средств активного контроля по методу воздействия их на ход технологи ческого процесса представлена на рис. 51, г, д, е, ж.
141
Устройства для контроля деталей до их обработки называют защитно-блокирующими (рис. 51, г). Они позволяют контроли ровать поступающие на обработку детали 2, чтобы избежать повре ждения режущего инструмента 4 или механизмов станка 5. Эти устройства не допускают на станок негодные заготовки (при по мощи механизма 3, управляемого датчиком 1 контрольного уст ройства) или останавливают его. Иногда такие устройства назы вают измерительными заслонами. Они могут быть одно- и много мерными. На рис. 51, д показана схема устройства для автомати ческого контроля в процессе обработки. При помощи датчика 4, установленного в трехконтактной скобе 5, фиксируется изменение размера детали 6 в процессе ее обработки. По мере съема припуска датчик 4 через усилитель 1 подает команды исполнительному уст ройству 7 станка, которое изменяет режимы обработки (произво дится черновое, чистовое шлифование и выхаживание). По дости жении деталью 6 заданного размера станок автоматически выклю чается. О размере детали 6 в процессе обработки можно судить но загоранию сигнальных лампочек 3 и показаниям шкального прибора 2.
Устройства для автоматического контроля размеров деталей после их обработки (рис. 51, ё) устанавливаются на станке или рядом с ним. При помощи контрольного устройства, снабженного датчиком 1, они проверяют размеры каждой обработанной детали и выполняют ряд других важных функций: сортируют годные де тали на размерные группы, удаляют негодные детали, выключают станок после обнаружения негодных деталей, компенсируют по грешность обработки путем автоматической подналадки станка. Такие устройства называют подналадчиками, которые обычно бы вают одномерными. Послеоперационный активный контроль мо жет быть применен для большинства операций механической об работки, в том числе и для таких, где невозможно использовать устройства для контроля непосредственно в процессе резания (например, на токарных, расточных, зуборезных и других стан ках).
Большой интерес представляют автоматические самоподналаживающиеся средства активного контроля (рис. 51, ж). На станке устанавливают два контрольных устройства; одно из них 1 обеспечивает автоматический контроль размеров деталей 2 в про цессе обработки, а другое 3 производит повторное измерение об работанных деталей 4 и, таким образом, проверяет работу первого контрольного устройства. В случае необходимости устройство 3 для послеоперационного контроля автоматически поднастраивает устройство 1 для контроля в процессе обработки. Поднастройка может производиться на определенную часть поля допуска или пропорционально величине отклонений, измеренных устройством 3. Этот вид самонастраивающихся (самоподналаживающихся) уст ройств пока не получил широкого распространения, но является весьма перспективным, так как обеспечивает наиболее надежную,
142
стабильную работу автоматических станков и автоматических линии.
Па рис. 52 показана принципиальная схема самонастраиваю щейся измерительной систему,! автоматического управления ИСАУ при шлифовании деталей (авторы Л. II. Воронцов и А. И. Набе режных). В системе имеются два контура управления. Основной контур метрологического воздействия сравнивает текущий размер обрабатываемой детали 3 с размером эталона 7 (по эталону устройство заранее настраивается), изменяет режим работы станка и прекращает обработку, когда деталь достигает размера эталона. Контур самонастройки автоматически, без участия оператора, приспосабливает систему к изменяющимся внешним условиям иутем изменения ее параметров.
Рис. 52. Схема самонастраивающегося устройства активного кон троля конструкции МВТУ им. Баумана
При обработке детали 3 ее размер контролируется двух контактной головкой 6 с индуктивным или емкостным датчиком. Перемещение измерительных рычагов 4 и 8 (при изменении теку щего размера обрабатываемой детали) преобразуется датчиком в пропорциональный электрический сигнал, который усиливается усилителем 9. Усиленный сигнал поступает на показывающий прибор 12.il триггерно-релейные ячейки Тг\—В,; Тг2—Р%и Тг.А—Р.м которые преобразуют непрерывный сигнал в дискретный и управ ляют работой станка.
В процессе обработки текущий размер детали 3 непрерывно сравнивается с размером эталона 7, который «запомнила» триггер ная ячейка 7>3. При совпадении текущего размера обрабатываемой детали с эталонным триггерная ячейка- Тг3 срабатывает и подает команду на отвод каретки 2 (обработка прекращается). Синхронно (гидроцилиндром 5) отводится измерительная головка в, ее изме рительные рычаги находят на автоматически вводимый эталон 7. При смещении уровня настройки (из-за износа измерительных на конечников, температурной деформации головки, изменения па
143
раметров электронной схемы и других причин) логический эле мент 11 определяет направление смещения и включает сервомо тор 10. Последний смещает движок потенциометра Г1 до тех пор, пока не сработает триггерная ячейка Тг3. На этом процесс само настройки заканчивается, т. е. уровень срабатывания триггер ной ячейки Тг3, выдающей команду на конец обработки, приво дится в соответствие с размером эталона 7.
Цикл самонастройки длится 2—Зс, что гораздо меньше времени установки изделия на позицию обработки. Предельная погрешность
|
настройки |
по |
эталону |
|||||
|
составляет ± 0,2 мкм. |
|||||||
|
На |
|
машинострои |
|||||
|
тельных |
заводах |
все |
|||||
|
шире |
применяют |
авто |
|||||
|
матические |
станки |
и |
|||||
|
линии, |
которые |
также |
|||||
|
оснащаются средствами |
|||||||
|
активного |
контроля с |
||||||
|
автоматическим |
подво |
||||||
|
дом |
к |
|
обрабатываемой |
||||
|
детали и отводом от нее |
|||||||
|
по |
окончании |
обработ |
|||||
|
ки. Наибольшее рас |
|||||||
|
пространение |
получили |
||||||
|
двухконтактные устрой |
|||||||
|
ства (рис. 53, а). Такое |
|||||||
|
устройство |
1 |
закреп |
|||||
|
ляется на штоке гидро |
|||||||
|
цилиндра |
5, |
который |
|||||
5 ) |
осуществляет |
его |
авто |
|||||
Рис. 53. Схемы двухконтактных устройств |
матический |
подвод |
и |
|||||
для активного контроля диаметров валов: |
отвод. |
Эти |
устройства |
|||||
а — с обычными пределами измерения; б — с рас |
универсальны: |
их мож |
||||||
ширенными пределами измерения |
но |
применять |
для |
ак |
тивного контроля валов с гладкой 3 и прерывистой 4 поверхностью. РаботЬй станка управляет командо-сигнальное устройство 6, связанное с индуктивными датчиками 2.
В последнее время появились устройства, состоящие из двух одноконтактных приборов 1, закрепленных на одной общей стойке 2, которая установлена на штоке гидроцилиндра 3 (рис. 53, б). Эти устройства имеют более широкие пределы измерения, так как их можно переставлять по стойке на большие расстояния. При на личии сменных стоек разной высоты одни и те же приборы исполь зуют для контроля деталей с малыми и с большими размерами. Здесь также применяют индуктивные (реже пневматические) дат чики. Такие устройства применяют для активного контроля валов, отверстий, толщины буртиков и др.
144
1
Все описанные выше средства активного контроля основаны на относительном методе измерения. Они настраиваются по эта лонной пли по первой обработанной и точно измеренной детали. Такие приборы широко применяют в массовом и в крупносерий ном производстве. Для мелкосерийного и серийного производства они неприемлемы из-за необходимости в частой перенастройке и большом числе эталонов. В этом случае гораздо удобнее исполь зовать средства активного контроля, основанные на абсолютном методе измерения. Они имеют большие пределы измерения и циф ровой отсчет показаний.
Харьковский станкостроительный завод им. Косиора выпускает круглошлифовальный станок мод. ЗА151Ц с программным управле нием и прибором для активного контроля, основанным на абсо лютном методе измерения. Станок предназначен для шлифования ступенчатых валов в условиях индивидуального и мелкосерийного производства.
Цикл работы такого станка заключается в следующем (рис. 54,а). На рабочую позицию вручную устанавливают заготовку ступен чатого вала 2, после чего включают станок, и все дальнейшие опе рации производятся автоматически. К первой шейке вала 2 под ходит шлифовальный круг. Пока происходит ее черновое шлифо вание, двухконтактная скоба 4 автоматически настраивается (по команде программного устройства) на требуемый размер первой шейки.
Настройка заключается в следующем. Шток датчика 5, закре пленного в скобе 4, перемещается так, чтобы расстояние между подвижным 3 и неподвижным 1 наконечниками скобы было равно номинальному диаметру шейки. После этого кронштейн 6, на ко тором подвешена скоба 4, автоматически поворачивается из не рабочего положения (показано пунктиром) в рабочее, и наконеч ники 7 и 3 доводятся до соприкосновения с обрабатываемой шей кой вала 2.
По мере обработки датчик 5 переключает поперечную подачу с черновой на чистовую, а по достижении первой шейкой задан ного размера подает команду на автоматический отвод круга и скобы. Затем стол станка перемещается вправо так, чтобы против шлифовального круга установилась вторая шейка. Осуществляется подвод круга и начинается черновое шлифование второй шейки вала.
За это время скоба автоматически перенастраивается на раз мер второй шейки. Затем повторяется цикл, описанный! выше. По окончании шлифования последней шейки станок автоматически выключается. В данном устройстве использован щирокопредель ный емкостный датчик 5, который позволяет измерять диаметры шеек абсолютным методом в диапазоне от 30 до 80 мм. Отсчет пока заний датчика осуществляется при помощи стрелочного показы вающего прибора 7 (при настройке) и цифрового табло 8. Команды на автоматическую перенастройку скобы, ее подвод и
145
отвод, равно как и команды на управление всем циклом ра боты станка, подаются специальным программирующим устрой ством.
В СССР разработаны оригинальные средства активного кон троля с обкатным роликом (в Уральском политехническом инсхи-
Рнс. 54. Устройства с цифровым отсчетом для активного контроля валов, основанные на абсолютном методе изме рения:
а — двухконтактная скоба; б — с обкатным роликом
туте, Красноярском сельскохозяйственном институте и на ряде заводов), предназначенные для абсолютных измерений диаметров валов с цифровым отсчетом показаний. Схема одного из таких приборов показана на рис. 54, б. Ролик 2, имеющий заранее из вестный диаметр d — 100 мм, соприкасается с силой 10 кге (98 Н) о поверхностью обрабатываемого вала 1 диаметром D
(измеряется в процессе обработки) и вращается вместе с ним. Из меряемый диаметр связан с диаметром ролика зависимостью
|
|
D = п d, |
где т — число |
оборотов |
ролика в минуту; |
п — число |
оборотов |
вала 1 в минуту. |
В этой формуле d и п известны, а т автоматически измеряется при помощи фотоэлектрического (или индуктивного) счетчика оборотов 4. По достижении валом 1 заданного размера число оборотов т ролика 2 достигает определенной величины и станок выключается.
Цифровое отсчетное устройство 3 автоматически производит весь расчет по указанной формуле и сразу выдает абсолютное зна чение D. Цена деления прибора 0,01 или 0,05 мм; пределы изме рения от 100 до 10 000 мм и (более). Прибор серийно выпускается Челябинским инструментальным заводом (мод. АИД-8, конструк ции В. А. Трутня) и применяется на токарных, карусельных и шлифовальных станках для обработки цилиндрических и кониче ских валов. Особенно удобны эти устройства для активного кон троля валов большого диаметра.
В последние годы средства активного контроля стали шире использовать не только на всех видах шлифовальных и хонинго вальных станков, но и на токарных, расточных, зуборезных и других станках. Их применение позволяет автоматизировать ра боту станка, ввести многостаночное обслуживание (по 2—4 станка), исключить потери от брака и повысить производитель ность на 20—25% за счет ликвидации остановок станка для изме рения обрабатываемой детали и ликвидации промежуточных из мерений. Средства активного контроля значительно облегчают труд рабочих-станочников, кроме того, они существенно снижают себестоимость выпускаемой продукции и быстро окупаются.§
§ 23. ВЫБОР ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СРЕДСТВ
Выбор измерительных средств зависит от принятых организа ционно-технических форм контроля, масштабов производства, конструктивных особенностей контролируемых деталей, точности их изготовления, экономических и других факторов.
Выбор организационно-технических форм контроля. Детали, собираемые методо.м селективной сборки, подвергаются сплош ному (100%-ному) контролю и сортировке на группы. Сплошному контролю подлежат также детали и узлы по так называемым ава рийным параметрам и таким функциональным параметрам, кото рые определяют эксплуатационные показатели машин и приборов в целом (например, размеры сопел пневмо- и гидросистем, поршня и цилиндра в поршневых машинах и т. п.). В зависимости от мас штабов производства и конструктивных особенностей деталей
147
этот контроль может быть ручным, механизированным или авто матическим.
При стабильном технологическом процессе изготовления дета лей и сборки узлов и изделий, когда появление брака малове роятно, целесообразно применять выборочный контроль. Наибо лее часто используют статистический метод выборочного контроля: для приемки готовых изделий (приемочный контроль) и для уп равления точностью в процессе производства (управляющий кон троль). Дли этой цели применяют специальные механизированные или автоматические средства.
Рассмотрим систему централизованного статистического кон
троля (СЦСК-1), созданную А. |
Д. Федоровым |
(рис. 55). Она |
||||
|
|
предназначена для автома |
||||
|
|
тического |
регулирования |
|||
|
|
точности |
технологических |
|||
|
|
процессов с медленной рас |
||||
|
|
стройкой. |
Основная цель |
|||
|
|
применения данной систе |
||||
|
|
мы — не |
допустить появ |
|||
|
|
ление |
брака и сократить |
|||
|
|
количество |
подналадок |
|||
|
|
технологического |
процес |
|||
|
|
са. Пользуясь ею, можно |
||||
|
|
также |
анализировать точ |
|||
|
|
ность |
работы |
станков и |
||
Рис. 55. Система централизованного |
ста |
технологической оснастки. |
||||
Система состоит из ряда |
||||||
тистического контроля СЦСК-1 |
|
измерительных |
|
позиций |
||
|
|
(ИП-1, |
ИП-2 ит. |
д.), уста |
новленных на соответствующих станках, управляющей счетной машины УСМ-5, смонтированной на центральном контрольном пункте. На измерительных позициях определяются отклонения действительных размеров деталей выборки от заданных, которые затем первично преобразуются в соответствующие им числа элек трических импульсов. »
Счетная машина имеет два счетчика: счетчик-повторитель (СП), производящий вторичное преобразование отклонений деталей выборок в число импульсов, и счетчик-накопитель, суммирующий все импульсы при измерении всех деталей выборок. Накопленное счетчиком-накопителем число импульсов автоматически сравни вается с пределом, заданным для данной измерительной позиции, хранящимся в памяти С11 счетной машины. Если число, накоплен ное на счетчике-накопителе, превысит это предельное число, то срабатывает специальная схема совпадения в реле исполнитель ного органа ИО, контакты которого включают сигнализацию о браке; подается команда на прекращение обработки или на под наладку станка. Связь счетной машины с соответствующими из мерительными позициями осуществляется по многоканальной си-
148