Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Автоматизированные координатные измерения резцов на основе CAD-модели. Учебное пособие
.pdf
ство измерения включает в себя командное устройство 3 в виде электроконтактного преобразователя, поэтому усилитель командных сигналов 4, блоки питания
и сигнализации 5, блок электропитания 6 применяют те же, что и для средства
измерения с электроконтактным преобразователем.
Блок питания сжатым воздухом 7 состоит из стабилизатора давления и
фильтра для очистки воздуха, которые выпускают как в виде отдельных узлов,
так и в виде объединенного блока.
Имеются пневматические приборы, включающие блоки для построения
полной схемы средства активного контроля.
Рисунок 1.4 – Схема средства измерения с пневматическим прибором
Пневматический прибор со шкалой 2 позволяет создавать наиболее про-
стую и малогабаритную измерительную оснастку 7, что важно при контроле в
относительно труднодоступных местах. Это объясняется тем, что с измеритель-
ной оснасткой 7 связывается лишь выходное сопло прибора. Кроме того, эти
приборы не чувствительны к вибрациям и не требуют специальной герметиза-
ции. К недостаткам следует отнести необходимость особого наблюдения в про-
цессе эксплуатации за всеми устройствами, обеспечивающими подготовку сжа-
того воздуха.
11
Рисунок 1.5 – Схема средства измерения с индуктивным преобразователем
Средство измерения с индуктивным преобразователем (рисунок 1.5) обла-
дает высокой точностью, малой чувствительностью к вибрациям, габаритные
размеры измерительной оснастки значительно меньше размеров оснастки с элек-
троконтактным преобразователем. Индуктивный прибор выпускают в виде еди-
ного узла, который включает все необходимые, рассмотренные выше функцио-
нальные блоки. Данное средство требует высококвалифицированного обслужи-
вания.
1.2 Средства активного контроля
Средства активного контроля (САК) в процессе обработки характеризуют-
ся тем, что обрабатываемый размер непрерывно измеряется во время обработки
и получаемая информация используется для автоматического или ручного изме-
нения режимов обработки и прекращения ее при достижении обрабатываемым
размером заданного значения. Эти средства используют в тех случаях, когда об-
рабатываемый размер изменяется в процессе обработки за счет перемещения
(подачи) рабочей поверхности режущего инструмента в направлении изменения
обрабатываемого размера относительно установочных баз или обрабатываемой
детали. К таким видам обработки относятся, например, внутреннее шлифование,
круглое наружное врезное шлифование, хонингование, плоское шлифование с
12
многократным проходом шлифовального круга по обрабатываемой поверхности,
врезное точение и т. п.
Средства активного контроля после обработки, называемые также
подналадочными, применяют в тех случаях, когда получение заданного размера
обеспечивается установкой рабочей поверхности режущего инструмента «на
размер», т. е. на определенном расстоянии от установочных баз или от оси
вращения обрабатываемой детали или обрабатывающего инструмента. Инфор-
мацию о размере, получаемую от средства активного контроля и содержащую
сведения о том, находится ли обработанный размер в поле допуска, а также не
приближается ли этот размер к границам поля допуска, используют для измене-
ния положения рабочей поверхности режущего инструмента, прекращения обра-
ботки или остановки обрабатывающего оборудования и подачи сигнала для вы-
зова наладчика. К таким видам обработки относятся, например, бесцентровое
круглое шлифование «на проход», растачивание, в том числе и алмазное, обта-
чивание, плоское шлифование «за один проход», развертывание и т.п. Средства
активного контроля после обработки применяют иногда и в тех случаях, когда
детали обрабатывают инструментом, перемещающимся в направлении изменения обрабатываемого размера, но случайные погрешности обработки невелики по сравнению с допуском, а также при устранении влияния медленно
действующих систематических погрешностей, например вследствие износа
шлифовального круга при наружном бесцентровом врезном круглом шлифова-
нии.
Основной задачей средств активного контроля является устранение влия-
ния на обрабатываемый размер различных факторов, действующих в системе
СПИД (станок - приспособление - инструмент - деталь) систематическим и слу-
чайным образом, таких, например, как износ режущего инструмента, темпера-
турные деформации, упругие силовые деформации в системе СПИД, возникающие из-за нестабильности припуска и механических свойств обрабатываемого
материала, а также затупления режущего инструмента. Иногда средства актив-
13
ного контроля позволяют исключить и температурную погрешность, возникаю-
щую из-за непостоянства температуры обрабатываемой детали в момент окончания обработки. В этом случае средства активного контроля стабилизируют
режимы обработки к моменту ее окончания, чтобы стабилизировать температуру
обрабатываемой детали, или определяют эту температуру по температурным
деформациям обрабатываемой детали или непосредственно и вводят поправку в
свою настройку.
Экономическая эффективность применения средств активного контроля
достигается за счет сокращения и исключения брака, повышения производи-
тельности обработки при многостаночном обслуживании, поддержания опти-
мальных режимов и исключения потерь времени на остановку станка и пробные
измерения, повышения качества выпускаемой продукции.
Основной областью применения средств активного контроля в настоящее
время остается финишная абразивная обработка деталей, в первую очередь
шлифование и хонингование. Это объясняется высокими требованиями к
точности обработки и в ряде случаев относительно малой размерной стойкостью
режущего инструмента. Реже средства активного контроля используют на рас-
точных и еще реже - на токарных работах.
Современным направлением в создании средств активного контроля
является автоматическое управление станками. Это объясняется тем, что в
промышленности значительно возрос парк автоматических и автоматизирован-
ных станков, а все вновь проектируемые станки, в которых предусмотрено ис-
пользование средств активного контроля, рассчитаны на автоматическую связь с
этими средствами и управление с помощью команд, получаемых от них. Сокра-
щается использование жестких калибров в качестве средств активного кон-
троля, так как их применение ограничивает число команд, которые можно полу-
чить для управления станком, лишает возможности точно регулировать уровень
настройки, получать сигнал о значении измеряемого размера в аналоговой
14
форме, затрудняет компенсацию неизбежного износа измерительных поверхно-
стей калибра, не позволяет визуально наблюдать за ходом обработки.
В последнее время широкое распространение получил электронный прин-
цип измерения. Этому способствовали быстродействие, возможность преобразо-
вания сигнала в нужную форму, хорошо развитая для создания прибора
элементная база, а также наличие стандартизованных вторичных устройств для
промежуточных преобразований и получения отсчета, сигнала и команд в
требуемой форме. Использование электронного принципа измерения позволило
расширить область применения средств активного контроля на современные
методы обработки и соответствующие металлорежущие станки.
Электронные приборы активного контроля используют на станках для
скоростного и силового шлифования, где все время обработки составляет не-
сколько секунд. Такие приборы позволяют осуществлять следящую подачу
режущего инструмента, поддерживая реальную подачу в заданных пределах на
станках, где это не удается сделать с помощью обычных механизмов подачи
из-за недостаточной жесткости СПИД или по другим причинам.
Наилучшие результаты по точности и производительности обработки на
внутришлифовальных станках с малой жесткостью шпинделя шлифовального
круга удается получить при так называемой адаптивной системе управления по-
дачей, когда электронный прибор активного контроля следит не только за вели-
чиной обрабатываемого размера, но и за скоростью его изменения, поддерживая
эту скорость на определенном для каждого участка припуска уровне. В этом
случае прибор определяет скорость изменения размера как производную от раз-
мера по времени с помощью дифференцирующего устройства.
В станках с ЧПУ шлифовальной и токарной групп необходимы приборы
активного контроля с большим диапазоном измерений, позволяющие определить
абсолютный размер обрабатываемой (или обработанной) поверхности во всем
диапазоне обработки, для которой этот станок предназначен. Эти приборы
должны быть связаны с системой программного управления станком, выполнять
15
поучаемые от этой системы команды и в свою очередь передавать в эту систему
сигналы о значении измеряемого размера.
Широкое распространение находят средства активного контроля в автома-
тических линиях и гибких производственных системах (ГПС), успешная работа
которых без этих средств была бы невозможна: средства активного контроля
управляют механизмами подачи шлифовальных станков, измеряют диаметры
отверстий после тонкого растачивания или развертывания и подают сигналы на
подналадку инструмента или остановку станка для его замены, управляют
хонинговальными станками, дают команды на подналадку токарных, бесцентро-
вошлифовальных и плоскошлифовальных станков, работающих «на проход».
Средства активного автоматического контроля являются одним из наибо-
лее эффективных устройств для регулирования качества машиностроительной
продукции. Применение их позволяет надежно обеспечить поддержание опти-
мальных режимов обработки на металлорежущих станках, получение
обработанных размеров с нужной точностью.
1.3 Назначение систем автоматического контроля
Системы автоматического контроля гибких производственных систем
(САК ГПС) и станков с числовым программным управлением (ЧПУ) являются
их важнейшим звеном, которое определяет возможности производственного
процесса без участия человека [2]. Системы решают следующие задачи:
получение и представление информации о свойствах, техническом состоя-
нии и пространственном расположении контролируемых объектов, а также о
состоянии технологической среды и производственных условий;
сравнение фактических значений параметров с заданными; передачу
информации о рассогласованиях с моделями производственного процесса для
принятия решений на различных уровнях управления ГПС;
получение и представление информации об исполнении функций.
16
Система автоматического контроля должна обеспечивать:
возможность автоматической перестройки средств контроля в пределах
заданной номенклатуры контролируемых объектов;
соответствие динамических характеристик САК динамическим свойствам
контролируемых объектов;
полноту и достоверность контроля, в том числе контроля преобразования и
передачи информации; надежность средств контроля.
Система автоматического контроля ГПС должна обеспечивать, с одной
стороны, требуемый уровень качества продукции путем контроля параметров
материала, заготовок, инструмента, приспособлений, режима изготовления,
измерения и испытания изделия, параметров технологических средств и изделия
на всех стадиях его изготовления (подсистема контроля), а с другой стороны максимальную эффективность ГПС за счет поддержания ее в работоспособном
состоянии путем контроля и диагностирования робототехнических комплексов и
автоматического обрабатывающего оборудования, вычислительной техники и
программного обеспечения.
По воздействию на объект контроль в гибком автоматизированном произ-
водстве (ГАП) может быть активным и пассивным.
На станках с ЧПУ и в обрабатывающих центрах предусматриваются авто-
контроль и автодиагностирование, что позволяет мгновенно остановить систему
или подать на нее аварийный сигнал в случае разрегулирования серводвигателя,
нарушения сигнала обратной связи, перегрева или температурных перепадов,
сбоев источника питания, перегрузок, ограничения скорости, отклонения вре-
менного интервала между выполнением отдельных функций, разрегулирования
зажимного патрона, появления постороннего предмета в зоне обработки и т.д.
Для обеспечения безопасности работы ГАП требуется постоянно контро-
лировать фактическое положение всех подвижных элементов.
Система контроля строится на базе широкого использования дисплеев и
средств отображения информации коллективного пользования.
17
Контроль процесса производства, состояния оборудования и системы
управления целесообразно осуществлять по обобщенной информации (в основ-
ном аварийно-предупредительного характера), отображаемой, например, на
мнемосхеме.
В автоматическом производстве САК должна обеспечивать не только
получение заданного качества продукции, но и безотказное течение производ-
ственного процесса. Это расширение функций контроля непосредственно
следует из того, что при технологии без участия человека нарушение хода тех-
нологического процесса может привести к аварийным ситуациям. Для ГАП за-
дачи контроля многократно усложняются тем, что соответствующие системы
должны функционировать не при стабильной технологии и установившейся
номенклатуре выпуска продукции, характерных для массового производства, а в
изменяющихся нерегулярным образом от изделия к изделию условиях мелкосе-
рийного или даже единичного производства. Это вызывает необходимость к
переходу от специализированных средств и процедур контроля, получивших
распространение в массовом производстве, к универсальным и, в свою очередь,
к активному внедрению средств вычислительной техники для обеспечения
функционирования производства в изменяющихся условиях.
Внедрение САК позволяет оптимально распределить пооперационный
контроль заготовок и полуфабрикатов и контроль готовой продукции, перенося
центр тяжести на этап изготовления и тем самым, обеспечивая постепенный
переход от контроля качества (разбраковки) готовой продукции к управлению
качеством в процессе ее изготовления. На первом этапе предусматривается
возможность более раннего выявления и устранения брака, на втором - активный
контроль в зоне обработки, исключающий брак продукции.
Система автоматического контроля пронизывает все элементы ГАП и их
связи (материальные и информационные потоки), обеспечивая достоверность
информации, используемой в системе управления.
18
При современном уровне измерительной и вычислительной техники, а
также средств программного обеспечения осуществляется первый этап внедре-
ния машинного контроля - сравнение с образом (моделью), заложенным в ЭВМ.
1.4 Структура систем автоматического контроля
Типовая структура САК ГАП (рисунок 1.6) включает три уровня.
Верхний уровень - обеспечивает общий контроль совокупности автомати-
ческих ячеек (АЯ) для координации их взаимодействия, перенастройки и ремон-
та, выдачу информации на пульт управления ГАП и решение следующих задач:
получение, обработка и обобщение информации, поступающей с нижесто-
ящего уровня (от автоматических ячеек);
Рисунок 1.6 – Типовая структура САК ГАП
контроль объема и качества продукции и материально-технического
обеспечения (материала, инструмента и др.);
19
контроль за исполнением совокупности операций, выполняемых автомаги-
ческой ячейкой;
самоконтроль и контроль функционирований нижестоящего уровня.
Средний уровень - обеспечивает контроль автоматической ячейки и
представление на верхний уровень обобщенной информации о свойствах,
техническом состоянии и пространственном расположении контролируемых
объектов и составных частей ячейки. При этом решаются следующие задачи:
получение и обработка информации о контролируемых параметрах объек-
та, параметрах функционирования ячейки и ее элементов, параметрах техноло-
гической среды;
передача информации на верхний уровень;
контроль качества изготовления объекта обработки на элементарных
автоматических системах, входящих в ячейку;
контроль за исполнением операций;
самоконтроль и контроль функционирования нижестоящего уровня.
Нижний уровень - обеспечивает контроль объектов обработки, техниче-
ского состояния и пространственного расположения составных частей
элементарной автоматической системы (станка с ЧПУ, робота загрузки, автома-
тического средства контроля). На этом уровне САК решает следующие задачи:
получение и обработка информации о контролируемых параметрах и
функциях объекта обработки и составных частей элементарных автоматических
систем (ЭАС), передача информации на средний уровень;
контроль за исполнением переходов;
контроль функционированю. составных частей ЭАС;
представление информации в систему технического обслуживания для
прогнозирования постепенных отказов инструмента и оборудования.
Объектом контроля верхнего уровня является совокупность типовых
автоматических ячеек (обрабатывающей, транспортной, складской, контрольноизмерительной, испытательной) и рабочее место оператора, а средством
20
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]