Файл: Средства линейных измерений в зарубежном машиностроении..pdf

УДК 389.6 + 389:65(73)

Средства линейных измерений в зарубежном машинострое­ нии. О б з о р н а я и н ф о р м а ц и я . Издательство стандартов. 1974, с. 1—76.

В настоящем обзоре приведено описание применяемых в зарубежном машиностроении измерительных средств. Даны технические характеристики некоторых типичных и наиболее прогрессивных измерительных машин, приборов и инструмен­ тов. Представлены литературные данные об экономической и

средств измерения геометрических параметров и оценки каче­ ства продукции. Рис. 3, табл. 4, библ. 81.

Составитель М. И. Меклер Ответственный за выпуск К- Г. Ильина

^ 4з™™,точчый научно-исследовательский институт техни

C,w л .ipupm. -ОС '’ПИИ и к-'

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СТАНДАРТОВ СОВЕТА МИНИСТРОВ СССР

ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ- ИНСТИТУТ ТЕХНИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ, КЛАССИФИКАЦИИ И КОДИРОВАНИЯ (ВНИИКИ>

ОБЗОРНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Се р и я : Метрология и измерительная техника

СРЕДСТВА ЛИНЕЙНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ В ЗАРУБЕЖНОМ МАШИНОСТРОЕНИИ

ВВЕДЕНИЕ

Линейные измерения составляют около 80—90% намере­ ний, выполняемых на деталях, имеющих определенную гео­ метрическую форму [1]. Эти измерения должны давать ин­ формаций и о качестве самой продукции, и о правильности хода производственного процесса на всех его стадиях.

При исследованиях,- предшествующих созданию новой продукции и направленных на повышение ее эксплуатацион­ ных характеристик, например производительности, точно­ сти, надежности машин, зависимость этих характеристик от геометрических параметров отдельных деталей машин опре­ деляется путем многочисленных измерений. При этом ре­ зультаты исследований часто зависят от того, с какой точ­ ностью и какие именно параметры были измерены.

Практическое использование результатов исследованийосуществляется на следующией стадии производства — при

азработке и конструировании машин и других изделий.

1

Основными параметрами, определяющими !качество про­ дукции, являются допуски на раамеры, форму, положение поверхностей и шероховатость. Допуски делятся на функ­ циональные и производственные. Первые определяются пу­ тем исследований, расчетов или экспериментов, проводимых на (моделях или образцах, в условиях, приближающихся к реальным эксплуатационным.

При этих экспериментах также выполняют измерения с целью проверки расчетных допусков, определения отклоне­ ний от заданных размеров и выяснения возможности выпол­ нять измерения с необходимой точностью. При разработке технологии производства испытываются и требующиеся из­ мерительные системы и приборы. При создании и проверке состояния обрабатывающего оборудования тоже выполня­ ются линейные измерения. Необходимо решить, какие изме­ рения могут и должны производиться в процессе производст­ ва или для контроля за состоянием оборудования, износ и смещение настройки которого влияют на качество продукции.

Для получения качества продукции с наименьшими зат­ ратами необходимо разрабатывать технологию контроля на стадии разработки конструкции и технологии обработки изде­ лия. При ;выборе технологического процесса с помощью ли­ нейных измерений оцениваются следующие параметры этого процесса: погрешности изготовления и измерения; рабочая точность станков, приспособлений и инструментов; предель­ ные погрешности измерительных средств; влияние среды на погрешности изготовления и измерения; отклонения размеров изготовленных образцов от номинальной геометрии.

Непосредственно в процессе изготовления изделий линей­ ные измерения служат для определения степени отклонения реальной геометрии от номинальной и выдачи информации для производства.

Особое значение эта информация имеет для управления автоматическими процессами, при которых по статистически обработанным результатам измерения производятся подна­ ладка и корректировка оборудования.

Кроме цеховых измерений, линейные измерения выполня­ ются и в (контрольных пунктах для входного контроля мате­ риалов и приемочного контроля продукции, а также в изме­ рительных лабораториях, где проверяются приспособления, штампы, инструменты, приборы. Вся получаемая информа­ ция в конечном счете служит для решения проблем обеспе­ чения качества и надежности продукции.

Большое разнообразие решаемых с помощью линейных измерений задач, а также разнообразие форм и размеров

2

контролируемых деталей вызвали и большое разнообразие измерительных средств. Измерительные средства различают­ ся по измеряемым параметрам: номинальным размерам;, измеряемым допускам; допустимым погрешностя!м; методам

ная); способу преобразования измеренной величины (меха­ нический, пневматический, электронный и др.); способу об­ работки сигнала (аналоговый или цифровой отсчет, ре­ гистрация, печать, сортировка, управление);

Одним из решающих факторов при выборе измеритель­ ных средств является экономическая эффективность. Она в значительной мере предопределяет и организационную фор­ му контроля, и применяемые средства измерений.

Повышение требований к качеству продукции вызвало рост объема и точности необходимых измерений. Кроме того, повышение производительности методов изготовления, их ав­ томатизация также увеличивают долю времени измерений в этих процессах. Если лет 30 назад она составляла не более 110%, то в настоящее время нередко доходит до 20—25% [2]. Таким образом, увеличивается и доля затрат на измерения.. Следует учесть, что с возрастанием требований к точности и производительности измерений, а также с появлением новых задач усложнились измерительные средства и повысилась их стоимость. Темп роста приборостроения выше, чем средний темп роста машиностроения. Капиталовложения на измерительную технику составляют около 20% общих капиталовложений [1].

Стремление получить необходимое высокое качество с наименьшими затратами заставляет перейти от заградитель­ ных к предупредительным функциям контроля. Таким обра­ зом, центр тяжести измерений перешел от контрольных пун­ ктов к цехам и измерения во все большей мере становятся интегральной частью производственного процесса.

Для обеспечения необходимого качества без резкого по­ вышения стоимости решающее значение имеет выбор опти­ мальных допусков. С одной стороны, конструктор стремит­ ся задать жесткий допуск, гарантирующий наилучшее функ­ ционирование машин, а с другой — соблюдение жестких до­ пусков требует дополнительных затрат. Точность дорога и отражается на стоимости, а следовательно, конкурентоспо­ собности изделий.

В массовом и крупносерийном производстве уже доволь­ но давно во избежание брака прибегают к методам активно-

го контроля и подналадке оборудования по результатам из­ мерений. С появлением новых отраслей производства, таких, например, как ракетостроение, где при сравнительно малых партиях деталей их стоимость велика и для обработки при­ меняется сложное оборудование, простои которого связаны

•с большими материальными потерями, также необходимо повышать производительность измерений и использовать их результаты с минимальной задержкой.

Таким образом, в настоящее время измерительные сред­ ства получают новую функцию — осуществление обратной ■связи с обрабатывающим оборудованием. Выполнение высо­ коточных измерений непосредственно в цехах у рабочих мест или даже на станках существенно влияет на конструкцию производственной измерительной техники. От нее требуется значительно большая жесткость по сравнению со средствами, работающими в лабораторных условиях, возможность защиты от влияния неблагоприятной среды (вибрация, пыль, влаж­ ность, температура).

Сочетание процессов изготовления и измерения, особенно в условиях автоматизированного высокопроизводительного производства, требует автоматизации процесса измерения или во всяком случае такого повышения его производитель­ ности, чтобы измерения не вызывали простоя оборудования,

.замедления производственного процесса, большой загрузки оператора.

Одним из характерных направлений развития производст­ венной измерительной техники можно считать стремление максимально устранить вмешательство человека путем авто­ матизации процесса измерения, обработки и использования его результатов. Если участие оператора неизбежно, то стре­ мятся по возможности упростить обслуживание измерительных средств, снизить требования к квалификации обслуживающе­ го персонала. Это объясняется и экономическими соображе­ ниями, связанными с оплатой квалифицированного труда, а также со стремлением устранить погрешности, вызываемые утомлением оператора, ошибками отсчетов и др. .Кроме того,

в ряде стран отмечается недостаток квалифицированной ра­ бочей силы.

Требования к измерительным средствам, применяемым в контрольных пунктах и заводских измерительных лаборато­ риях, не претерпели столь существенных и принципиальных изменений, как к цеховым. Как правило, лабораторные из­ мерения всегда были и остались более точными и трудоемки­ ми, чем цеховые, поэтому лабораторные измерительные сред­ ства в принципе, меньше изменились за последние десятиле-

4

тия [2]. Однако и в лабораторные измерительные средства то­ же внесено много, иногда достаточно существенных усовер­ шенствований, направленных на повышение объективности и производительности измерений. Вместо механических уст­ ройств получили распространение индуктивные и фотоэлект­ рические приборы и датчики, в качестве мер сравнения при­ меняются электромагнитные или фотоэлектрические масшта­ бы. Для обработки результатов измерений, выдаваемых в форме электрических сигналов, используются счетно-решаю­ щие устройства, чем значительно снижается трудоемкость и повышается производительность вычислений. Многообразие задач измерения и различие организационных форм контро­ ля, а также экономические причины приводят к тому, что не­ смотря на появление принципиально новых, и, казалось бы, значительно лучших измерительных средств они не вытеснили полностью традиционные, проверенные десятилетиями, а ино­ гда и веками, измерительные инструменты и приборы. Эти из­ мерительные средства продолжают не только выпускаться и использоваться, но и совершенствоваться. За исключением отдельных неудачных, отброшенных практикой конструкций, нельзя назвать какие-либо измерительные инструменты и приборы для линейных измерений, которые полностью исчез­ ли бы из употребления, вытесненные новыми средствами.

Уменьшается удельный вес калибров в общей массе из­ мерительных средств, но для малых отверстий жесткие калибры-пробки, изготовляемые с высокой точностью разме­ ров и геометрической формы, сохраняют свое значение. Ка­ либры нужны при измерении резьбы, статистическом контроле, обеспечении взаимозаменяемости без существенного умень­ шения допусков [3, 4]. Поэтому калибры продолжают выпус­ каться, но совершенствуется технология их изготовления, обеспечивающая высокую точность размеров, формы и каче­ ства поверхности, применяются более износостойкие мате­

риалы.

Не отпадает необходимость и в штангенциркулях, микро­ метрах, индикаторах часового типа. Пневматика или оптика уживается с электроникой, часто применяются комбиниро­ ванные устройства, использующие преимущество разных ме­ тодов измерения и получения измерительного сигнала.

Неизменным является назначение измерительных средств — все они служат для оценки качества, надежности и обеспечения взаимозаменяемости.