Файл: Регулирование качества продукции средствами активного контроля..pdf

Следовательно, для уменьшения ошибки от перекоса необходи­ мо уменьшать величину зазора в направляющих измерительного стержня и увеличивать расстояние между его опорами.

На рис. 25 изображена схема обработки детали на токарном станке. В данном случае принцип Аббе не соблюдается. Поэтому вследствие непрямолинейности направляющих станка А возникает ошибка от перекоса суппорта

Для уменьшения погрешности от перекоса необходимо умень­ шать параметр а и увеличивать / или назначать более жесткие до­ пуски на непрямолинейность направляющих.

Пороги чувствительности. В метрологии под порогом чувстви­ тельности понимается наименьшее изменение измеряемой величи­ ны, способное вызывать малейшее изменение показаний прибора,

т. е. такое изменение контролируемого параметра, на которое при­ бор способен реагировать. Однако понятие о пороге чувствительно­ сти, имеющее весьма важное значение также с точки зрения точно­ сти технологических систем, нуждается в более широком толкова­ нии.

Под п о р о г о м ч у в с т в и т е л ь н о с т и (в широком смысле) следует понимать минимальное изменение входного параметра си­ стемы, способное вызывать изменение ее выходного параметра. Вы­ ходным параметром может являться перемещение указателя отсчетного устройства измерительного прибора или исполнительного органа станка и т. д. Входным параметром может быть измеритель­ ный импульс, возникающий при контрольных операциях, или пере­ мещение Некоторого задающего устройства металлорежущего стан­ ка. Изменение выходных параметров может быть как плавным, так и скачкообразным.

75

К порогу чувствительности следует отнести погрешность обрат­ ного хода, возникающую при изменении направления движения в цепи передачи измерительной или технологической системы.

Определим погрешность обратного хода измерительной си­ стемы (рис. 26). При движении измерительного стержня внутрь корпуса прибора измерительное усилие складывается из силы на­

правлении сила трения изменяет знак и начинает действовать про­ тив силы натяжения пружины и веса стержня. Измерительное уси­ лие в этом случае определяют по формуле

где Fn-—сила трения покоя (движение в противоположном на­ правлении начинается из состояния покоя, а в начале дви­ жения должна быть преодолена сила статического тре­ ния) .

Таким образом, при изменении направления движения измери­ тельного стержня изменяется величина измерительного усилия

Указанный перепад измерительного усилия и является одним из основных источников возникновения погрешности обратного хода. Он приводит к изменению величины силовых деформаций звеньев измерительной (или технологической) цепи, вследствие чего возни­ кает погрешность показаний прибора или, в общем случае, рассог­ ласование между перемещениями входных и выходных элементов измерительных и технологических систем.

В процессе обработки на металлорежущих станках погрешность обратного хода возникает в копировальных системах при измене­ нии направления подачи режущего инструмента или при любых про­ цессах регулирования размеров, которые сопровождаются измене­ нием направления движения исполнительных органов станка.

Погрешность обратного хода, вызываемую изменением харак­ теристик сил трения в измерительных или технологических систе­ мах, следует оценивать по формуле

где Д'п — суммарная (приведенная) жесткость системы.

76

Если стойка и кронштейн, в которых закреплен прибор, имеют форму, изображенную на рис. 26, б, то погрешность показаний, вы­ зываемая деформацией стойки под влиянием перепада измеритель­ ного усилия ДРИ , равна

(89)

где АІ — погрешность обратного хода; / с и / к — моменты инерции стойки и кронштейна;

Е— модуль упругости;

/— высота стойки;

а— длина кронштейна.

На этом же рисунке показано изменение силовых деформаций цепи закрепления прибора при прямом и обратном ходе измери­

прибора останавливается несколько раньше того момента, при ко­ тором фиксируется размер контролируемой детали.

Вторым источником возникновения погрешности обратного хода являются зазоры, имеющиеся в подвижных соединениях механиз­ мов измерительных или технологических систем. При изменении на­ правления силы трения изменяется направление силы, действую­ щей на звенья цепи передачи прибора, что приводит к смещению цапф в подшипниках и к изменению положения мгновенных осей

увеличения зазоров при износе цапф и подшипников оси поворота должны выполняться на камнях.

Для уменьшения погрешности обратного хода необходимо умень­ шать силу трения и зазоры, а также увеличивать жесткость изме­ рительных и технологических систем. Целесообразно вместо направ­ ляющих трения скольжения использовать направляющие трения ка­ чения или пружинные связи, у которых вообще отсутствуют внеш­ нее трение и зазоры. Необходимо более жестко закреплять измери-

77

влияние на величину погрешности обратного хода, поэтому указан­ ную погрешность желательно проверять в условиях реального за­ крепления приборов.

Если прибор установлен в стойке, для определения погрешности обратного хода можно воспользоваться следующим методом. При закрепленном универсальном приборе и установленной на измери­ тельной позиции контролируемой детали следует слегка нажать на корпус прибора или на кронштейн, в котором он закреплен, сначала сверху вниз, а затем снизу вверх. Разность показаний по шкале при-

Рис. 27. Влияние на передаточ­ ное отношение изменения мгно­ венных осей поворота рычагов:

/С, и К2 — мгновенные передаточные отношения; А и В — мгновенные оси поворота рычагов

бора характеризует погрешность обратного хода. Сущность данного способа заключается в том, что измерительный стержень переме­ щается в противоположных направлениях и, следовательно, изме­ няется знак силы трения. Тем самым искусственно создаются усло­ вия для возникновения погрешности обратного хода, что и фикси­ руется по шкале прибора.

Погрешность обратного хода может оказывать существенное влияние не только на точность показаний большинства приборов, но и на точность систем регулирования размеров, а также на точ­ ность любых технологических систем. Указанная погрешность про­ является не только при контроле биений, овальности и т. д., но и мо­ жет включаться в результат любого измерения. Необходимость включения погрешности обратного хода в состав погрешности по­ казаний приборов объясняется тем, что при контроле в производст­ венных условиях (в частности, при автоматическом контроле) из­ мерительный стержень прибора может перемещаться при измере­ нии и настройке в противоположных направлениях. Таким образом, погрешность обратного хода может носить как систематический, так и случайный характер.

Изменение характеристики сил трения приводит к возникнове­ нию порогов чувствительности другого вида. На рис. 28 условно изображена измерительная или технологическая система, входной орган / которой через упругий элемент 2 приводит в движение вы­ ходной орган 3. Если предположить, что в начальный момент вре-

78

мени система находилась в состоянии покоя, то для приведения ее в движение выходной орган 3 должен преодолеть силу статического трения. При этом важно, в каком направлении он двигался перед остановкой системы. Если перед остановкой входной орган переме­ щался в направлении, противоположном указанному стрелкой, то

органа входной должен в том же направлении переместиться на величину

Р— нормальное усилие.

Взависимости от того, для каких систем устанавливается вели­ чина порога чувствительности, параметром Р могут являться сила тяжести исполнительного органа станка, сила тяжести каретки из­ мерительного приспособления или нормальная реакция в подвиж­ ных соединениях измерительной цепи. Начало движения выходного

органа характеризуется неравенством Pynpj > ^ п , а остановка — неравенством F Ä > Рупр2 ; Р у п Р і и Р у т — силы деформации упру­ гой связи 2.

При одновременном движении входного и выходного органов системы, если скорость перемещения меньше или равна критиче­ ской, выходной орган перемещается скачками

Наибольшее значение скачка соответствует весьма малым ско­ ростям перемещения при незатухающем процессе [124]. Величины Аз и Д4 характеризуют порог чувствительности второго вида. 06-

Эту формулу, а также формулы (92) — (94) см. в работе [124].

79