Файл: Регулирование качества продукции средствами активного контроля..pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 162
Скачиваний: 0
|
|
|
/ |
щая закономерность, свойственная параметрам |
Аз и A4, заключает |
||
ся в том, что величина |
рассогласования между |
перемещениями |
|
входного и выходного |
органов измерительных |
и |
технологических |
систем обратно пропорциональна жесткости цепи передачи и прямо пропорциональна разности сил трения покоя и движения.
Пороги чувствительности второго вида Аз и A4 могут быть и в измерительных системах. Это объясняется тем, что непосредствен но перед отсчетом показаний по шкале прибора измерительный стержень может остановиться или двигаться с малой скоростью. Параметры А3 и A4 характеризуют величину колебания силовых де формаций измерительных систем, приводящего к погрешностям показаний приборов. Они сообщают процессам регулирования раз меров дискретный характер, поскольку определяют собой мини мальную величину скачка исполнительных органов станка при врезных операциях и минимальную величину подналадочного им пульса при обработке на проход.
Из выражений (93) и (94) следует, что для уменьшения поро гов чувствительности второго вида необходимо уменьшать разность коэффициентов трения покоя и движения и увеличивать жесткость измерительных и технологических систем. С этой целью необходи мо переходить от направляющих трения скольжения к направляю щим трения качения и использовать в цепи передачи пружинные связи. Таким образом, основные рекомендации для уменьшения по рога чувствительности второго вида такие же, как и для уменьше ния погрешности обратного хода.
Анализ порогов чувствительности измерительных и технологи ческих систем показывает, что в том и другом случае вопросы чув ствительности решаются одинаково. Однако если для технологиче ских систем параметры Аз и A4 могут достигать значительных вели
чин, то для измерительных |
систем эти параметры гораздо меньше. |
В то же время погрешность |
обратного хода Ai при недостаточно |
жестком закреплении прибора может составлять весьма существен ную величину.
Когда перемещение входного органа измерительной или техно логической системы (после прекращения движения выходного ор гана) меньше величины порога чувствительности, последний влияет на точность измерения или обработки. При скоростях, меньших кри
тических, пороги чувствительности |
влияют на точность размеров |
при любых перемещениях входных |
органов. |
Пороги чувствительности измерительных и технологических систем в значительной степени зависят от зазоров в соединениях цепи передачи. Известно, что в измерительных системах влияние зазоров в значительной степени снижается за счет силового замы кания кинематических цепей приборов, которое осуществляется с помощью соответствующих пружин. Исследования показали, что для повышения чувствительности технологических систем также це лесообразно использовать предварительный натяг, выбирающий зазоры в цепи привода исполнительных органов станка.
80
§ 14. М Е Т Р О Л О Г И Ч Е С К И Е ОСНОВЫ |
Д И С К Р Е Т Н Ы Х |
И З М Е Р И Т Е Л Ь Н Ы Х СИСТЕМ |
|
Автоматический (в том числе |
и активный) контроль размеров |
имеет свои специфические особенности, которые отличают его от контроля с помощью универсальных приборов. Контроль с помо щью универсальных средств измерения имеет непрерывный харак тер, автоматический контроль является дискретным.
Непрерывность контроля с помощью универсальных приборов обусловлена тем, что эти приборы предназначены для определения численных значений измеряемых величин. Шкальные приборы должны фиксировать любые размеры в пределах шкалы, поскольку при измерении указатель прибора может остановиться в любой ее точке.
Дискретность автоматического контроля заключается в том, что при таком контроле обычно фиксируются предельные размеры конт ролируемых деталей (или сортировочных групп) или подаются ка кие-либо прерывистые команды (например, команда на переклю чение с черновой подачи на чистовую или команда на прекращение процесса обработки). Средства автоматического контроля не пред назначены для определения численного значения измеряемой вели чины.
Дискретность автоматического контроля в значительной степе ни обусловливает его точностные особенности, а также особенно сти конструкций средств автоматического и активного контроля размеров. Многие приборы автоматического контроля на первый взгляд кажутся грубыми, сконструированными без соблюдения ос новных метрологических правил. Однако, как будет показано ниже, это впечатление часто бывает ошибочным.
Вследствие дискретности на точность активного и автоматиче ского контроля размеров в большинстве случаев не влияют кине матические и технологические погрешности приборов, а также по грешности, вызванные функциональным изменением измерительно го усилия.
На рис. 29, а изображена принципиальная схема рычажного электроконтактного датчика. Датчик срабатывает при замыкании или размыкании контактов, которые заранее настраиваются на за данные размеры по образцовым деталям. Кинематическая погреш ность рычажных приборов, которая в данном случае характеризует ся отсутствием прямой пропорциональности между линейным пере мещением измерительного стержня датчика и углом поворота его центрального рычага, не влияет на точность работы датчика, по скольку электрические импульсы возникают только при определен ных углах поворота рычага.
Датчик срабатывает при двух положениях рычага и не реагиру ет на размеры, расположенные между двумя предельными значе ниями контролируемой величины, т. е. на такие размеры, при кото рых его подвижный контакт находится между двумя неподвижны-
fi-2891 |
81 |
ми. Таким образом, датчик фиксирует лишь дискретные значения контролируемых параметров. Отсутствие в промежутке между кон тактами линейной зависимости между перемещением измеритель ного стержня и углом поворота рычага не оказывает влияния на точность срабатывания датчика.
Конструкции рычажных датчиков в большинстве случаев обла дают значительными кинематическими погрешностями. У изобра-
Рис. 29. К вопросу о |
кинематических и технологических погрешно |
стях |
при автоматическом контроле |
женного на рис. 29, а электроконтактного датчика ось поворота центрального рычага выполнена в виде изогнутой плоской пружи ны 2. Такая конструкция обладает значительной кинематической погрешностью, но с точки зрения точности датчика она не имеет значения.
На рис. 29, б показана схема измерения детали в процессе об работки. Деталь контролируется с помощью универсального при бора. Станком управляют вручную, т. е. при достижении заданного размера, на который настроен прибор, оператор вручную отводит шлифовальную бабку от детали. Так как контроль осуществляется с помощью рычажного универсального прибора, то кинематические погрешности самого прибора и промежуточной рычажной передачи влияют на точность показаний средства активного контроля.
82
Однако указанные погрешности проявляются только при подхо де к заданному размеру, т. е. они сказываются только на точности оценки величины снимаемого припуска. На точность же фиксиро вания окончательного (заданного) размера погрешности практиче ски не влияют, поскольку на данный размер прибор был настроен по образцовой детали. Таким образом, на конечный результат регу лирования размеров кинематическая погрешность практически не влияет даже, если измерение производят с помощью шкального прибора, что также объясняется дискретностью самого процесса регулирования, при котором фиксируются лишь определенные зна
чения |
размеров. |
|
На |
рис. 29, в |
показана схема трехточечного контроля детали. |
Как известно, подобный контроль, осуществляемый с помощью уни
версальных приборов, сопровождается |
появлением |
кинематической |
||
погрешности |
|
|
|
|
|
h |
|
|
(95) |
где |
Д/? — отклонение радиуса от его |
настроечного |
значения. |
|
|
При автоматическом контроле (если на заданный размер при |
|||
бор |
настраивается по образцовой детали) |
данная |
погрешность от |
|
сутствует. При этом измерять можно |
не |
обязательно в плоскости |
||
|
а например, в плоскости 2-2. |
|
|
|
Автоматический контроль не требует, чтобы измерение осуще ствлялось строго в диаметральной плоскости. Можно измерять по хорде, но при условии, что и датчик настраивают на заданный раз мер также по хорде. Все это объясняется дискретностью автомати ческого контроля и тем, что условия настройки по образцовым де талям совпадают с условиями срабатывания датчиков. В полной мере это относится только к трехконтактным приборам активного контроля. При одноконтактном или двухконтактном контроле, на точность которого влияют силовые деформации детали, измерение следует производить в диаметральной плоскости.
Кинематические погрешности приборов сказываются на точно сти автоматического контроля, если на заданный размер приборы настраивают не по образцовым деталям, а при помощи шкальных устройств, или универсальные приборы используются для многодиа пазонной сортировки (при условии, что каждая сортировочная группа не настраивается отдельно по образцовой детали).
Кинематические погрешности влияют также на точность неко торых амплитудных датчиков. Кроме того, кинематические погреш ности датчиков влияют на точность измерительных систем, обла дающих плавной характеристикой. Так, например, кинематические погрешности индуктивных или емкостных датчиков могут сущест венно влиять на точность измерения, если в цепь датчиков включе ны шкальные приборы. Кинематические погрешности могут также оказывать некоторое влияние на точность средств активного и ав томатического контроля при сочетании указанных погрешностей с
6* |
83 |
погрешностями, вызванными тепловыми и силовыми деформациями технологической системы (или при сочетании с зазорами в цепи пе редачи прибора).
На точность дискретных систем автоматического контроля, на страиваемых на заданный размер по образцовым деталям, не влия ет функциональное изменение величины измерительного усилия. Поскольку контакты датчика настраивают на заданные размеры по образцовым деталям, то условия настройки соответствуют усло виям срабатывания датчика. При расположении центрального ры чага у правого и левого контактов измерительное усилие может быть различно. Однако оно одинаково как при настройке, так и при срабатывании датчика.
Погрешность в результате нестабильности измерительного уси лия является только следствием неодинаковой твердости и шеро ховатости поверхностей образцовой и контролируемой деталей, т. е. следствием неодинаковых величин местных силовых деформаций при настройке и измерении. Если контакты датчика настраивают не по образцовым деталям, а при помощи встроенного в датчик шкаль ного прибора, то нестабильность измерительного усилия датчика влияет на точность измерения.
Во многих рычажно-механических датчиках с успехом исполь зуются пружинные передачи (например, в датчиках типа «Шеф филд»), несмотря на то, что они обладают значительным перепадом измерительного усилия и существенными кинематическими погреш ностями.
Технологические погрешности измерительных приборов в ре зультате тех же причин, что и кинематические погрешности, не влия ют на точность дискретных систем активного и автоматического контроля размеров. Однако иногда и при дискретных измеритель ных процессах указанные погрешности влияют на точность измере ния.
Это происходит обычно, когда технологические погрешности со четаются с изменением каких-либо других параметров измеритель ных или технологических систем (чаще всего при сочетании техно логических погрешностей с зазорами в подвижных соединениях приборов). При этом условия настройки могут не совпадать с ус ловиями работы датчика.
Так, например, если в изображенной на рис. 29, а схеме датчика плоскость контакта хомутика 1 с малым плечом центрального ры
чага не перпендикулярна к оси измерительного стержня |
(техноло |
||
гическая погрешность), |
то при повороте |
или смещении |
последнего |
в результате зазоров в |
направляющих |
возникает некоторая по |
грешность. В то же время при отсутствии зазоров указанная техно логическая погрешность не влияет на точность измерения.
На рис. 29, г приведена схема измерения, при которой измери тельная поверхность стержня прибора не перпендикулярна его оси. Здесь также может возникнуть погрешность измерения под влияни ем смещения или поворота измерительного стержня, вызванного
84
зазорами в направляющих, поэтому положение измерительного' стержня должно быть строго фиксированным. Если же измеритель
ный стержень прибора подвешен на плоских |
пружинах |
(рис. 29, д ) г |
||||
то указанная |
технологическая |
погрешность |
не влияет |
на |
точность |
|
измерения. |
|
|
|
|
|
|
Сочетание |
местных |
технологических погрешностей |
отдельных |
|||
звеньев цепи |
передачи |
прибора |
с зазорами |
увеличивает |
вариацию |
показаний универсальных приборов и погрешностей срабатывания, датчиков.
Таким образом, в дискретных измерительных системах следует различать компенсируемые и некомпенсируемые технологические погрешности.
Когда средства активного и автоматического контроля размеров настраивают с помощью шкальных устройств, на точность измере ния могут влиять погрешности шага настроечных микрометриче ских винтовых пар, погрешности изготовления шкал и другие техно логические погрешности.
Средства дискретного автоматического контроля, в частности дат чики, относятся к бесшкальным приборам. У них отсутствуют такие характеристики, как цена деления, интервал деления и погрешность отсчета. Вследствие этого передаточные отношения бесшкальных приборов в принципе могут быть гораздо меньше, чем переда точные отношения универсальных приборов. Большие передаточ ные отношения в конструкциях универсальных приборов объяс няются необходимостью получения оптимальной величины интер
вала делений шкалы (с = |
1—2,5 |
мм), т. е. для повышения |
точности, |
|
отсчета. |
|
|
|
|
Именно поэтому у большинства рычажных универсальных при |
||||
боров с ценой деления |
і = |
0,001 мм передаточное отношение |
||
,/(»1000. Передаточное же отношение электроконтактных |
датчиков |
|||
обычно составляет / ( » 5 ^ - 6 . |
У |
безрычажных датчиков |
(электро |
контактные, индуктивные и др.) передаточное отношение механиче ской цепи передачи равно единице {К = 1).
При автоматическом контроле абсолютная величина передаточ ного отношения не имеет существенного значения, поэтому подвиж ные компенсаторы, предназначенные в универсальных приборах для регулирования передаточных отношений, можно не использо вать.
С увеличением передаточных отношений в механических прибо
рах автоматического контроля |
увеличиваются |
количество |
звеньев |
в цепи передачи приборов и их |
инерционность, |
снижается |
надеж |
ность в работе. При увеличении передаточных отношений электро контактных датчиков при постоянной величине контактного усилия увеличивается измерительное усилие, что также может явиться ис точником дополнительных погрешностей.
Вместе с тем при увеличении передаточных отношений умень шаются погрешности срабатывания и настройки средств автомати ческого контроля. Таким образом, точность рычажных датчиков85