книги из ГПНТБ / Якушев А.И. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения учебник

тролирующие положение режущей кромки инструмента по отно­ шению к станку или обрабатываемой поверхности детали (рис. 51,в).

Наибольшее распространение получили двух- и трехконтакт­ ные устройства, основанные на прямом методе контроля, так как они обеспечивают наиболее высокую точность и на их работу мало влияют жесткость технологической системы и другие факторы.

\

д)

Рис. 51. Классификация средств активного контроля:

а —- прямой метод; б , в — косвенный метод; г — контроль до обработки; д — кон­ троль в процессе обработки; е — контроль после обработки; ж — самонастраиваю­ щееся устройство

Активный контроль размеров деталей на металлорежущих станках может осуществляться до обработки, в процессе обра­ ботки и после обработки деталей. Средства активного контроля могут управлять работой станка и его подналадкой, управлять механизмом для сортировки обработанных деталей на размерные группы и выполнять другие функции. Классификация средств активного контроля по методу воздействия их на ход технологи­ ческого процесса представлена на рис. 51, г, д, е, ж.

141

Устройства для контроля деталей до их обработки называют защитно-блокирующими (рис. 51, г). Они позволяют контроли­ ровать поступающие на обработку детали 2, чтобы избежать повре­ ждения режущего инструмента 4 или механизмов станка 5. Эти устройства не допускают на станок негодные заготовки (при по­ мощи механизма 3, управляемого датчиком 1 контрольного уст­ ройства) или останавливают его. Иногда такие устройства назы­ вают измерительными заслонами. Они могут быть одно- и много­ мерными. На рис. 51, д показана схема устройства для автомати­ ческого контроля в процессе обработки. При помощи датчика 4, установленного в трехконтактной скобе 5, фиксируется изменение размера детали 6 в процессе ее обработки. По мере съема припуска датчик 4 через усилитель 1 подает команды исполнительному уст­ ройству 7 станка, которое изменяет режимы обработки (произво­ дится черновое, чистовое шлифование и выхаживание). По дости­ жении деталью 6 заданного размера станок автоматически выклю­ чается. О размере детали 6 в процессе обработки можно судить но загоранию сигнальных лампочек 3 и показаниям шкального прибора 2.

Устройства для автоматического контроля размеров деталей после их обработки (рис. 51, ё) устанавливаются на станке или рядом с ним. При помощи контрольного устройства, снабженного датчиком 1, они проверяют размеры каждой обработанной детали и выполняют ряд других важных функций: сортируют годные де­ тали на размерные группы, удаляют негодные детали, выключают станок после обнаружения негодных деталей, компенсируют по­ грешность обработки путем автоматической подналадки станка. Такие устройства называют подналадчиками, которые обычно бы­ вают одномерными. Послеоперационный активный контроль мо­ жет быть применен для большинства операций механической об­ работки, в том числе и для таких, где невозможно использовать устройства для контроля непосредственно в процессе резания (например, на токарных, расточных, зуборезных и других стан­ ках).

Большой интерес представляют автоматические самоподналаживающиеся средства активного контроля (рис. 51, ж). На станке устанавливают два контрольных устройства; одно из них 1 обеспечивает автоматический контроль размеров деталей 2 в про­ цессе обработки, а другое 3 производит повторное измерение об­ работанных деталей 4 и, таким образом, проверяет работу первого контрольного устройства. В случае необходимости устройство 3 для послеоперационного контроля автоматически поднастраивает устройство 1 для контроля в процессе обработки. Поднастройка может производиться на определенную часть поля допуска или пропорционально величине отклонений, измеренных устройством 3. Этот вид самонастраивающихся (самоподналаживающихся) уст­ ройств пока не получил широкого распространения, но является весьма перспективным, так как обеспечивает наиболее надежную,

142

стабильную работу автоматических станков и автоматических линии.

Па рис. 52 показана принципиальная схема самонастраиваю­ щейся измерительной систему,! автоматического управления ИСАУ при шлифовании деталей (авторы Л. II. Воронцов и А. И. Набе­ режных). В системе имеются два контура управления. Основной контур метрологического воздействия сравнивает текущий размер обрабатываемой детали 3 с размером эталона 7 (по эталону устройство заранее настраивается), изменяет режим работы станка и прекращает обработку, когда деталь достигает размера эталона. Контур самонастройки автоматически, без участия оператора, приспосабливает систему к изменяющимся внешним условиям иутем изменения ее параметров.

Рис. 52. Схема самонастраивающегося устройства активного кон­ троля конструкции МВТУ им. Баумана

При обработке детали 3 ее размер контролируется двух­ контактной головкой 6 с индуктивным или емкостным датчиком. Перемещение измерительных рычагов 4 и 8 (при изменении теку­ щего размера обрабатываемой детали) преобразуется датчиком в пропорциональный электрический сигнал, который усиливается усилителем 9. Усиленный сигнал поступает на показывающий прибор 12.il триггерно-релейные ячейки Тг\—В,; Тг2—Р%и Тг.А—Р.м которые преобразуют непрерывный сигнал в дискретный и управ­ ляют работой станка.

В процессе обработки текущий размер детали 3 непрерывно сравнивается с размером эталона 7, который «запомнила» триггер­ ная ячейка 7>3. При совпадении текущего размера обрабатываемой детали с эталонным триггерная ячейка- Тг3 срабатывает и подает команду на отвод каретки 2 (обработка прекращается). Синхронно (гидроцилиндром 5) отводится измерительная головка в, ее изме­ рительные рычаги находят на автоматически вводимый эталон 7. При смещении уровня настройки (из-за износа измерительных на­ конечников, температурной деформации головки, изменения па­

143

раметров электронной схемы и других причин) логический эле­ мент 11 определяет направление смещения и включает сервомо­ тор 10. Последний смещает движок потенциометра Г1 до тех пор, пока не сработает триггерная ячейка Тг3. На этом процесс само­ настройки заканчивается, т. е. уровень срабатывания триггер­ ной ячейки Тг3, выдающей команду на конец обработки, приво­ дится в соответствие с размером эталона 7.

Цикл самонастройки длится 2—Зс, что гораздо меньше времени установки изделия на позицию обработки. Предельная погрешность

тивного контроля валов с гладкой 3 и прерывистой 4 поверхностью. РаботЬй станка управляет командо-сигнальное устройство 6, связанное с индуктивными датчиками 2.

В последнее время появились устройства, состоящие из двух одноконтактных приборов 1, закрепленных на одной общей стойке 2, которая установлена на штоке гидроцилиндра 3 (рис. 53, б). Эти устройства имеют более широкие пределы измерения, так как их можно переставлять по стойке на большие расстояния. При на­ личии сменных стоек разной высоты одни и те же приборы исполь­ зуют для контроля деталей с малыми и с большими размерами. Здесь также применяют индуктивные (реже пневматические) дат­ чики. Такие устройства применяют для активного контроля валов, отверстий, толщины буртиков и др.

144

1

Все описанные выше средства активного контроля основаны на относительном методе измерения. Они настраиваются по эта­ лонной пли по первой обработанной и точно измеренной детали. Такие приборы широко применяют в массовом и в крупносерий­ ном производстве. Для мелкосерийного и серийного производства они неприемлемы из-за необходимости в частой перенастройке и большом числе эталонов. В этом случае гораздо удобнее исполь­ зовать средства активного контроля, основанные на абсолютном методе измерения. Они имеют большие пределы измерения и циф­ ровой отсчет показаний.

Харьковский станкостроительный завод им. Косиора выпускает круглошлифовальный станок мод. ЗА151Ц с программным управле­ нием и прибором для активного контроля, основанным на абсо­ лютном методе измерения. Станок предназначен для шлифования ступенчатых валов в условиях индивидуального и мелкосерийного производства.

Цикл работы такого станка заключается в следующем (рис. 54,а). На рабочую позицию вручную устанавливают заготовку ступен­ чатого вала 2, после чего включают станок, и все дальнейшие опе­ рации производятся автоматически. К первой шейке вала 2 под­ ходит шлифовальный круг. Пока происходит ее черновое шлифо­ вание, двухконтактная скоба 4 автоматически настраивается (по команде программного устройства) на требуемый размер первой шейки.

Настройка заключается в следующем. Шток датчика 5, закре­ пленного в скобе 4, перемещается так, чтобы расстояние между подвижным 3 и неподвижным 1 наконечниками скобы было равно номинальному диаметру шейки. После этого кронштейн 6, на ко­ тором подвешена скоба 4, автоматически поворачивается из не­ рабочего положения (показано пунктиром) в рабочее, и наконеч­ ники 7 и 3 доводятся до соприкосновения с обрабатываемой шей­ кой вала 2.

По мере обработки датчик 5 переключает поперечную подачу с черновой на чистовую, а по достижении первой шейкой задан­ ного размера подает команду на автоматический отвод круга и скобы. Затем стол станка перемещается вправо так, чтобы против шлифовального круга установилась вторая шейка. Осуществляется подвод круга и начинается черновое шлифование второй шейки вала.

За это время скоба автоматически перенастраивается на раз­ мер второй шейки. Затем повторяется цикл, описанный! выше. По окончании шлифования последней шейки станок автоматически выключается. В данном устройстве использован щирокопредель­ ный емкостный датчик 5, который позволяет измерять диаметры шеек абсолютным методом в диапазоне от 30 до 80 мм. Отсчет пока­ заний датчика осуществляется при помощи стрелочного показы­ вающего прибора 7 (при настройке) и цифрового табло 8. Команды на автоматическую перенастройку скобы, ее подвод и

145

(измеряется в процессе обработки) и вращается вместе с ним. Из­ меряемый диаметр связан с диаметром ролика зависимостью

В этой формуле d и п известны, а т автоматически измеряется при помощи фотоэлектрического (или индуктивного) счетчика оборотов 4. По достижении валом 1 заданного размера число оборотов т ролика 2 достигает определенной величины и станок выключается.

Цифровое отсчетное устройство 3 автоматически производит весь расчет по указанной формуле и сразу выдает абсолютное зна­ чение D. Цена деления прибора 0,01 или 0,05 мм; пределы изме­ рения от 100 до 10 000 мм и (более). Прибор серийно выпускается Челябинским инструментальным заводом (мод. АИД-8, конструк­ ции В. А. Трутня) и применяется на токарных, карусельных и шлифовальных станках для обработки цилиндрических и кониче­ ских валов. Особенно удобны эти устройства для активного кон­ троля валов большого диаметра.

В последние годы средства активного контроля стали шире использовать не только на всех видах шлифовальных и хонинго­ вальных станков, но и на токарных, расточных, зуборезных и других станках. Их применение позволяет автоматизировать ра­ боту станка, ввести многостаночное обслуживание (по 2—4 станка), исключить потери от брака и повысить производитель­ ность на 20—25% за счет ликвидации остановок станка для изме­ рения обрабатываемой детали и ликвидации промежуточных из­ мерений. Средства активного контроля значительно облегчают труд рабочих-станочников, кроме того, они существенно снижают себестоимость выпускаемой продукции и быстро окупаются.§

§ 23. ВЫБОР ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СРЕДСТВ

Выбор измерительных средств зависит от принятых организа­ ционно-технических форм контроля, масштабов производства, конструктивных особенностей контролируемых деталей, точности их изготовления, экономических и других факторов.

Выбор организационно-технических форм контроля. Детали, собираемые методо.м селективной сборки, подвергаются сплош­ ному (100%-ному) контролю и сортировке на группы. Сплошному контролю подлежат также детали и узлы по так называемым ава­ рийным параметрам и таким функциональным параметрам, кото­ рые определяют эксплуатационные показатели машин и приборов в целом (например, размеры сопел пневмо- и гидросистем, поршня и цилиндра в поршневых машинах и т. п.). В зависимости от мас­ штабов производства и конструктивных особенностей деталей

147

этот контроль может быть ручным, механизированным или авто­ матическим.

При стабильном технологическом процессе изготовления дета­ лей и сборки узлов и изделий, когда появление брака малове­ роятно, целесообразно применять выборочный контроль. Наибо­ лее часто используют статистический метод выборочного контроля: для приемки готовых изделий (приемочный контроль) и для уп­ равления точностью в процессе производства (управляющий кон­ троль). Дли этой цели применяют специальные механизированные или автоматические средства.

Рассмотрим систему централизованного статистического кон­

новленных на соответствующих станках, управляющей счетной машины УСМ-5, смонтированной на центральном контрольном пункте. На измерительных позициях определяются отклонения действительных размеров деталей выборки от заданных, которые затем первично преобразуются в соответствующие им числа элек­ трических импульсов. »

Счетная машина имеет два счетчика: счетчик-повторитель (СП), производящий вторичное преобразование отклонений деталей выборок в число импульсов, и счетчик-накопитель, суммирующий все импульсы при измерении всех деталей выборок. Накопленное счетчиком-накопителем число импульсов автоматически сравни­ вается с пределом, заданным для данной измерительной позиции, хранящимся в памяти С11 счетной машины. Если число, накоплен­ ное на счетчике-накопителе, превысит это предельное число, то срабатывает специальная схема совпадения в реле исполнитель­ ного органа ИО, контакты которого включают сигнализацию о браке; подается команда на прекращение обработки или на под­ наладку станка. Связь счетной машины с соответствующими из­ мерительными позициями осуществляется по многоканальной си-

148

Стеме при помощи программного счетчика ПС-1 по определенной программе.

Централизованная система статистического контроля является универсальной, она может обслуживать измерительные позиции, стоящие на любых станках и имеющие любую степень автоматиза­ ции (от ручных до полностью автоматизированных). К счетной машине могут быть подключены построители гистограммы, карты статистического контроля или суммирующая десятиклавишная машина с дистанционным управлением тина СД-107-Д.

Сплошной и выборочный приемочные виды контроля относятся к пассивным формам: они только регистрируют результаты изме­ рения и на х,од технологического процесса с целью изменения дей­ ствительного значения измеряемой величины не влияют. Как уже отмечалось, для повышения качества машин и приборов, сокраще­ ния потерь от брака и повышения производительности труда не­ обходимо применять активные формы контроля, при которых ре­ зультаты измерения используются для регулирования точности технологических процессов.

Выбор измерительных средств в зависимости от масштабов производстба. Масштаб производства определяет тип контрольно­ измерительных средств, а также необходимую производительность контроля и, следовательно, уровень его механизации.

В индивидуальном и мелкосерийном производствах выпускае­ мая продукция часто меняется. Высокое качество изделий зачастую зависит от индивидуальных навыков и квалификации рабочих, не гарантируется принудительным ходом технологического про­ цесса, и поэтому здесь особенно необходимы тщательный поопе­ рационный контроль деталей, соответствующие универсальные измерительные средства и контролеры высокой квалификации. При индивидуальном производстве, как правило, не проекти­ руют специальной контрольной оснастки, что объясняется не только экономической нецелесообразностью, но также во мно­ гих случаях и невозможностью задерживать изготовление деталей на длительные сроки, необходимые для проектирования, изгото­ вления и отладки контрольных приспособлений.

При серийном производстве изготовляют взаимозаменяемые детали, узлы и изделия, номенклатура которых не меняется в те­ чение длительного времени. Однородность деталей по качеству достигается применением специализированного оборудования, ин­ струмента и оснастки, которые чаще всего выполняют в виде сменных приспособлений к универсальным станкам. Работу ведутпо отработанной пооперационной технологии. Поэтому соответствующий пооперационный контроль необязателен. Кон­ трольные операции осуществляют после ряда операций или после окончательного изготовления деталей универсальными из­ мерительными средствами, специализированными контрольными приспособлениями, жесткими предельными калибрами и шабло­ нами.

149

При массовом производстве номенклатура изделий постоянна: в больших количествах в течение длительного времени изгото­ вляются взаимозаменяемые детали, узлы и изделия. Качество из­ делий обеспечивается отработанпойтехнологией, широким примене­ нием специализированного оборудования, приспособлений и ин­ струмента, а также введением контрольных операций, являющихся обязательной составной частью единого технологического про­ цесса. В массовом производстве широко используют высокопро­ изводительные механизированные и автоматические контрольноизмерительные средства. Применение контрольных автоматов должно быть экономически обосновано, так как стоимость их очень высока и для обслуживания требуются квалифицированные на­ ладчики.

Активные средства контроля целесообразно внедрять как в массовом, так и в серийном производствах.

Универсальные измерительные средства в массовом производ­ стве имеют ограниченное применение. Их используют преиму­ щественно при наладке технологической оснастки.

Выбор измерительных средств в зависимости от конструктив­ ных особенностей контролируемой детали. Конструктивная форма,

число контролируемых параметров, габариты и масса детали также влияют на выбор типа измерительного средства. Так, детали больших габаритов и массы контролируют переносными измери­ тельными приборами.

При большом количестве контролируемых параметров реко­ мендуется применять многомерные контрольно-измерительные устройства. Автоматы особенно эффективны при контроле деталей простой геометрической формы, небольшого веса, с малым числом контролируемых параметров и в особенности при многодиапазон­ ной сортировке.

При выборе метода измерения необходимо учитывать также материал контролируемой детали, жесткость ее конструкции и шероховатость поверхности. Размеры тонкостенных деталей и деталей из легких сплавов предпочтительно контролировать бесконтактным методом или на приборах с небольшой измеритель­ ной силой.

Выбор измерительных средств в зависимости от точности изго­ товления изделий Ц6]. При выборе измерительных средств необ­ ходимо установить значение допустимой погрешности измерения, а также определить положение приемочных границ, т. е. опреде­ лить значения размеров изделий, по которым должна произво­ диться их приемка.

Значение допустимой погрешности измерения (Дизм) зависит от допуска на изготовление изделия (8„зд), который, в свою оче­ редь, связан с номинальным размером и классом точности. Для размеров свыше 1 до 500 мм установлено 15 рядов допускаемых погрешностей измерения (табл. 3). Примеры применения этих рядов приведены в табл. 4. Отметим, что не для всех полей допу-

150