книги из ГПНТБ / Регулирование качества продукции средствами активного контроля

Особенностью системы является использование индуктивного датчика ЗП в качестве задатчика перемещений, совмещающего за­ дание величины перемещений рабочих органов станка с одновре­ менным контролем их положения. Проведенные исследования по­ казывают, что при указанном способе реализации задающего и воз­ мущающего воздействий точность установки инструмента не зависит от жесткости привода и зоны нечувствительности в кинематике при реверсах подачи и определяется исключительно чувствительностью, а также точностью работы задатчика перемещений ЗП в зоне око­ лонулевых смещений. В качестве датчика размеров ДР использует­ ся виброконтактный датчик генераторного типа.

команд на подналадку смена деталей происходит в соответствии с циклом работы измерительной станции. При этом рамка 3 отжата пружиной 6, и между соплом 11, включенным в ветвь противодавле­ ния дифференциального сильфонного датчика /, и заслонкой (пле­ чом рычага 9) установлен начальный зазор. При выходе размера детали 13 за один из установленных контрольных пределов, опреде­ ляемых зоной нечувствительности, блок управления подает команду на начало подналадочного цикла. Деталь 13 остается на позиции измерения.

318

ствует действительной величине перемещения бабки.

В датчике / показания отсчитываются от зафиксированного от­ клонения размера детали 13, и при достижении разностью показа­ ний нулевого значения, т. е. при равенстве величины подналадочного перемещения и отклонения размера детали, подналадочный цикл прекращается. Освободившийся рычаг 9 возвращается в на­ чальное положение с помощью одной из пружин 12. Деталь 13 сбрасывается. Устройство готово к продолжению работы. Рассмот­ ренный порядок работы системы обеспечивается с помощью элек­ трорелейной схемы.

Более простое решение подналадочной системы с обеспечением

представляет электродвигатель и подналадочное перемещение про­ порционально времени вращения двигателя, величина отклонения регулируемого параметра (размера обработанных деталей) долж­ на преобразовываться в блоке управления в пропорциональный этому отклонению интервал времени, в течение которого работает двигатель исполнительного механизма. Для такого преобразования возможно использование инерционных свойств пневматики.

изводстве применяется метод селективной сборки, а в серийном — метод пригонки. В последнее время разработаны управляющие приборы, обеспечивающие автоматически заданный зазор или натяг между двумя сопрягаемыми деталями, причем первая из них

Эти приборы рационально использовать в серийном и мелкосе­ рийном производстве, так как они позволяют получать цилиндриче­ ские! сопряжения высокой точности без ручной пригонки. Необхо-

319

димым условием при этом является обеспечение круглошлифовальным станком точности получения размера, правильной геометри­ ческой формы и шероховатости поверхности обрабатываемой дета­ ли, соответствующих допуску на зазор (натяг) в сопряжении.

Приборы для комплектного шлифования состоят из двух изме­

Рис. 144. Прибор «Дельталимит» фир­ мы «Мовоматик»

Приборы для шлифования по сопряженной детали выпускает значительное количество зарубежных фирм. К ним относятся: «Мо­ воматик» (Швейцария), выпускающая специальный прибор «Дель­ талимит»; «Мерцер» (Англия), «Марпосс» (Италия), «Индастриэл Гейдж Корпорейшн» (США), «Ковентри Гейдж» (Англия), ЕАМ (Франция), выпускающая приборы «Стоп-Кот» и др.

Прибор «Дельталимит» фирмы «Мовоматик» (рис. 144) основан на емкостном методе измерения и позволяет непрерывно опреде­ лять разницу в размерах сопрягаемых деталей. Измерительное устройство «Интерлимит» 3 для внутренних измерений, с помощью которого определяется диаметр заранее обработанной сопрягаемой детали (втулки), устанавливается на специальном столе вблизи

320

шлифовального станка и может снабжаться различными измери­

ров. Измерительное устройство «Моволимит» 1 для контроля валов в процессе обработки содержит двухконтактную скобу, переключа­

заданный характер измерений: автоматический контроль вала по сопрягаемой детали, контроль только размеров отверстий и конт­ роль валов при шлифовании обычным методом. Измерительное усилие в приборах регулируемое и может быть уменьшено до 50 г. Приборы практически безынерционны.

Система «Дирак» фирмы «Марпосс», осуществляющая сопря­ женное шлифование деталей, может быть построена с использова­

ность пригонки деталей определяется погрешностью измерительных

кается пневматический прибор БВ-4009. Прибор выпускается в двух исполнениях: дифференциального типа (БВ-4009Д) и недиффе­ ренциального (БВ-4009НД). Принципиальная схема прибора пер­ вого типа показана на рис. 145. Прибор состоит из отсчетного устройства 3, в одну из ветвей которого включено утройство / для

даточные отношения обеих ветвей измерительной схемы были рав­

пробкой. Недифференциальный прибор позволяет иметь более про­ стую измерительную станцию универсального назначения.

Бюро взаимозаменяемости разработало прибор для сопряжен­ ного шлифования мод. БВ-4125, основанный на индуктивном прин­ ципе измерения. Погрешность сопряжения, обеспечивающаяся этим прибором, не превышает 0,5 мкм.

§ 42. СИСТЕМЫ Н Е Р А З Р У Ш А Ю Щ Е Г О АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛ Я

Важной стороной, характеризующей качество изделия (его на­ дежность и долговечность), является физико-химическое состояние материала, деталей, частей и машины в целом. Не обнаруженные скрытые пороки деталей приводят к резкому ухудшению эксплуата­ ционных свойств машины даже при идеально выдержанных всех размерных допусках. Для определения отклонений в структуре металлов, незначительных изменений качества обработанной по­ верхности, обнаружения трещин или других дефектов, для измере­ ния толщины материалов и покрытий, а также для определения других характеристик изделий широкое распространение получили методы неразрушающего контроля (рентгено- и гаммаграфический, магнитный, электроиндукционный, ультразвуковой, люминесцент­ ный и т. д.). Так, благодаря внедрению ультразвуковых дефекто­ скопов, предназначенных для автоматизации контроля структуры металлов в производственных условиях, а также изделий с необ­ работанной поверхностью, контроль качества валов турбогенера­ торов, гребных валов судов, турбинных дисков и других крупных металлических деталей стал более надежным и эффективным. Созданы различные дефектоскопы для автоматического определе­ ния качества сварных швов, литья и т. д. При помощи дефектоско­ пов выявляются расслоения в прокатных стальных листах и трубах любой толщины. Внедрение дефектоскопов на железнодорожном транспорте позволило осуществлять контроль качества рельсов на протяжении всего пути. Замена обычного метода контроля твердо­ сти прибором Роквелла магнитными методами ускоряет процесс контроля более чем в 100 раз.

За последние годы все более широко применяется электроиндук­ ционный (электроиндуктивный) метод, известный под названием метода «вихревых токов». Этот метод успешно применяется для выявления различных дефектов при измерении диаметра проволоки, труб и толщины полос, контроля качества металлического и неме­ таллического литья и измерения толщины покрытий, измерения напряжений и предупреждения усталостного разрушения, обнару­ жения ферромагнитных включений в алюминиевых листах, конт­ роля структуры материалов и т. п.

Существенное преимущество электроиндукционного метода по сравнению с другими методами неразрушающего контроля состоит

Рис. 147. Блок-схема системы автоматического контроля и регули­ рования толщины стенки труб на стане ХПТ

в том, что при относительно небольших габаритных размерах из­ мерительной аппаратуры он обеспечивает возможность скоростно­ го стопроцентного непрерывного автоматического контроля изго­ товляемых изделий.

На рис. 147 показана блок-схема системы неразрушающего ав­ томатического контроля и регулирования толщины стенки немаг­ нитных труб на стане холодной прокатки валкового типа. Эта сис­ тема реагирует на все не поддающиеся учету изменения процесса прокатки, приводящие к отклонению толщины стенки трубы от за­ данного значения, регулируя процесс прокатки по отклонению тол­ щины стенки от номинального значения. Сущность процесса регули­ рования заключается в изменении кольцевого зазора между ручьем

ройства 3. Регулирующее устройство определяет время и направле­ ние вращения привода накопителя перемещения 5. Необходимость

3 2 4

i

в накопителе перемещения вызвана тем, что отработка сигнала рассогласования осуществляется не непрерывно, а лишь в моменты, когда оправка освобождается и имеет возможность передвигаться. Одновременно включается привод механизма зажима упорного под­ шипника каретки стрежня 6 и привод 4 механизма перемещения оправки 7.

После перемещения оправки на заданную величину зажимается упорный подшипник каретки стержня, и система отключается на время, необходимое для подхода исправленного участка трубы к месту установки датчика. По истечении этого времени, называе­ мого интервалом регулирования, система оказывается в исходном

Рис. 148. Схема яеразрушающего блокировочного конт­ роля сверла с помощью индуктивного датчика

положении, и в случае повторного отклонения толщины стенки от номинального значения процесс повторяется.

На станах холодной и теплой прокатки невозможно полностью исправлять поперечную разностенность. Поэтому в процессе регу­ лирования устраняется лишь продольная разностенность. Для этого необходимо получать информацию о среднем значении толщины стенки в каждом сечении прокатываемой трубы. В системе ис­ пользован фазочувствительный измеритель толщины стенки трубы. Для измерения усредненной по периметру толщины стенки трубы в приборе применены проходные кольцевые индукционные датчики, основанные на методе «вихревых токов».

На автоматических линиях применяются также косвенные мето­ ды контроля глубины просверленных отверстий путем определения положения режущего инструмента. Характерным примером приме­ нения устройства, основанного на таком неразрушающем методе контроля, является устройство фирмы «Бур Машин-Тул» (рис. 148), которое применяется при контроле глубоких отверстий малого диа­ метра (длина этих отверстий превышает диаметр более чем в 60 раз). Над каждым сверлом (в том месте, где при полном его отводе находится конец сверла / ) помещается малогабаритный

325

электроиндуктивный датчик 2. Если отверстие просверлено на пол­ ную глубину, то при отводе сверла его конец, являющийся якорем» окажется под датчиком. Датчик подает сигнал на перемещение де­ тали 3 на следующую операцию. В случае поломки сверла при от­ воде его из кондукторной втулки 4 под индуктивным датчиком не оказывается якоря-сверла, цепь управления станком размыкается и станок автоматически останавливается.

Г л а в а IX. НАДЕЖНОСТЬ СИСТЕМ РЕГУЛИРОВАНИЯ РАЗМЕРОВ

§ 43. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И О П Р Е Д Е Л Е Н И Я .

КЛАССИФИКАЦИЯ ОТКАЗОВ СИСТЕМ Р Е Г У Л И Р О В А Н И Я Р А З М Е Р О В

Надежность, как один из важнейших показателей качества изде­ лий, имеет большое значение при оценке работоспособности и ис­ правности приборов и аппаратов. При этом под надежностью обыч­ но понимается способность технических устройств безотказно рабо­ тать в течение определенного отрезка времени в заданных условиях. Безотказной работой считается нормальное выполнение прибором всех своих функций в пределах заданных допусков.

Впрактической работе с приборами на различных стадиях их разработки, изготовления и эксплуатации нас прежде всего интере­ суют количественные показатели надежности. При этом имеется не­ которое различие в количественной оценке надежности для групп восстанавливаемых и невосстанавливаемых изделий. Имеется в ви­ ду, что изделия первой группы в условиях эксплуатации могут вос­ станавливаться, т. е. ремонтироваться или заменяться на годные.

Втеории и практике надежности восстанавливаемых изделий широко используется понятие «надежность в широком смысле» как свойство изделия, определяемое его безотказностью, ремонтопри­ годностью и долговечностью. Каждая из этих характеристик имеет самостоятельное значение и соответствующие количественные пока­ затели. Системы автоматического контроля и регулирования разме­ ров относятся к разряду восстанавливаемых изделий, и их надеж­

ность может описываться также указанными характеристиками. В соответствии с принятой терминологией система считается рабо­ тоспособной, если она в данный момент времени удовлетворяет всем требованиям, установленным в отношении ее основных функ­ ций и параметров. Событие, заключающееся в полной или частичной потере работоспособности, называется отказом. Свойство системы сохранять свою работоспособность в течение заданного времени на­ зывается ее безотказностью. Под ремонтопригодностью понимается приспособленность системы к предупреждению, обнаружению и устранению отказа. Долговечность — свойство системы длительно

326

(с возможными перерывами на ремонт) сохранять работоспособ­ ность в определенных режимах и условиях эксплуатации до разру­ шения или другого предельного состояния. Каждая из характе­ ристик надежности имеет свои количественные показатели.

Количественными показателями безотказности системы являют­

оценки точностной надежности уровня настройки систем регулиро­ вания размеров.

общего времени безотказной работы к суммарному времени без­ отказной работы и времени, затраченному на обнаружение и устра­ нение отказов. Долговечность характеризуется техническим ресур­ сом (суммарным временем нахождения в рабочем состоянии за время эксплуатации) и сроком службы (календарной продолжи­ тельностью эксплуатации системы).

Автоматические системы контроля и регулирования размеров должны обладать высокими показателями точностной надежности *. Если последствия ненадежности технологического оборудования, приводящие к появлению брака, в дальнейшем могут быть ликви­ дированы путем отделения брака при окончательном (приемочном) контроле, то ошибки автоматических контрольных устройств, при­ водящие к пропуску бракованных изделий в группу годных, неис­ правимы.

Системы регулирования размеров, как и вообще системы авто­ матического контроля, при эксплуатации подвергаются воздействию механических и электрических нагрузок и работают при различных окружающих условиях. Влияние указанных факторов в совокупно­ сти с механическими и электрическими характеристиками прочности и другими свойствами составных элементов и узлов системы про­ является в виде медленного или скачкообразного отклонения па-

1 Основным показателем точностной надежности считается вероятность рабо­ ты системы без отказов точности, т. е. вероятность того, что за время от начала нормальной работы или испытаний системы уровень ее настройки ни разу не вый­ дет за допустимые пределы [80].

327