Координатно-измерительные машины

Контроль корпусных деталей всегда был сложной метрологической задачей. Кроме традиционного контроля на плите с помощью различной оснастки, его иногда делали с помощью высокоточных расточных станков, где режущий инструмент заменяли измерительным. Распространение станков с ЧПУ резко обострило метрологические проблемы при контроле корпусных деталей. Обработка детали на ЧПУ занимает на станке 3–4 часа, а контроль на плите 2–3 смены. Наиболее эффективно можно проконтролировать корпусные детали и детали сложного профиля с помощью координатно-измерительных машин (КИМ).

КИМ стали необходимой частью современного производства и в метрологии произвели такую же революцию как станки с ЧПУ в технологии. Возможность обойтись без шаблонов, оправок, втулок другой узко специализированной оснастки дает те же выгоды, что и отказ от системы кондукторов в технологии. Способность КИМ быстро и точно оценить полученные данные и обеспечить оператора исчерпывающей информацией о состоянии производственного процесса, и является тем, что отличает КИМ от ручных измерительных приборов всех видов. Современные КИМ имеют 3–4 координаты.

На КИМ реализуется взаимное перемещение измерительной головки и детали либо в пространственной декартовой, либо в цилиндрической системе координат, и фиксируется координата касания головки.

Компоновки КИМ бывают консольные и портальные.

Наиболее распространенной компоновкой является портальная (рис. 15.1,б и г), которая дает возможность достичь наибольшей точности и сравнительно удобна в обслуживании. Портальная компоновка обладает высокой жесткостью и хорошими динамическими свойствами. Консольные компоновки (рис. 15.1,а и в) используются для облегчения загрузки измеряемых деталей и облегчения процесса измерения.

Рис. 15.1. Виды компоновок координатно-измерительных машин

Типоразмеры – КИМ охватывает наибольшие размеры измеряемых деталей, от 100–500 мм до 8–16 метров.

Общий вид КИМ модели Contura G2 представлен на рис. 15.2 со всеми основными узлами и системами. В комплект КИМ также входит программное математическое обеспечение.

Рис. 15.2. Общий вид координатно-измерительной машины Contura G2

Непосредственное измерение деталей осуществляется на базовой части машины, включающей массивное основание, на котором посредством предметного столика устанавливается деталь. Относительно детали по трем координатным осям перемещается головка. Измерительная головка при соприкосновении ее наконечника с измеряемой деталью выдает командный сигнал для отсчета показаний измерительных систем, остановки и реверса движений. Всем процессом измерения управляет персональный компьютер с периферийными устройствами для ввода программ и исходной информации, для управления, выдачи результатов измерения. Данная машина имеет погрешность измерения D = 1,8 + L /300 мкм, где L – измеряемый размер в м.

Рис. 15.3. Координатно-измерительная машина FARO ARM

Оригинальную компоновку имеют переносные КИМ американской фирмы FARO (рис. 15.3), они предназначены для контроля крупных корпусных деталей, например корпусов летательных аппаратов. У КИМ FARO ARM в качестве измерительных систем используются угловые датчики положения, линейные координаты потом пересчитываются компьютером. Возможность появления такой машины появилась только благодаря развитию вычислительной техники.

Направляющие координатно-измерительных машин, по которым осуществляется перемещение по координатным осям выполняют аэростатическими или шариковыми и роликовыми. Опоры часто делают из твердокаменных материалов (гранит, диабаз). Они лучше в отношении силовых и температурных деформаций.

Машина работает следующим образом. По предварительно составленной программе автоматически производится измерение координат отдельных точек на детали в системе координат, которую образуют линейные перемещения указанных узлов. Для этого один из измерительных наконечников вводится в контакт с поверхностью в измеряемой точке, и считываются координаты точки. Таким образом, измеряются координаты необходимого количества точек на детали, и эта информация автоматически поступает в компьтер. Здесь на основе полученной информации рассчитываются измеряемые геометрические параметры.

Результаты измерения могут быть представлены в виде печатных протоколов, а также в виде графиков, на которых изображаются: номинальный контур измеряемой поверхности, его номинальное положение, график погрешностей формы фактической поверхности, представленный относительно номинального, отклонения положения фактической поверхности. Может быть графически изображен эскиз измеряемой детали с необходимыми обозначениями, например, положения измеряемого сечения.

Программа статистической обработки позволяет анализировать протекание технологического процесса по результатам измерения, например, его стабильность.

КИМ выпускают обычно двух версий: ручные и автоматические. Выбор зависит от целей их использования. Если вы контролируете геометрию и размеры несложных деталей или измеряете небольшие группы различных деталей, наиболее рационально использовать ручную КИМ. Программное математическое обеспечение ручных КИМ позволяет решать метрологические задачи различной сложности. При необходимости измерения большого количества деталей средней сложности или требования повышенной точности измерений, целесообразно использовать автоматические КИМ. Они ведут процесс измерения автоматически и исключают влияние оператора на результаты измерений.

Точность измерения КИМ в абсолютных величинах относительно невысокая. Колеблется от 0,0002 м до 0,2 мм. Но относительная погрешность (отношение к перемещению) вполне достаточна для линейных измерений деталей сложной формы.

Современные КИМ оснащены электронно-вычислительными машинами, которые управляют процессом измерения и обрабатывают полученные результаты.

Применение ЭВМ в современных КИМ, кроме всего прочего, позволяет:

1. Применять математическое базирование детали независимо от ее действительного расположения относительно элементов измерительной машины;

2. Проводить измерения по типовым программам;

3. Составлять протоколы на результаты измерения;

4. Составлять программы измерения для деталей оригинальной формы;

5. Вводить корректировку в существующий технологический процесс с целью повышения точности обработки.

Глава 16.

Дата добавления: 2014-11-18