4.3 Методы измерений в уак

При любом виде контроля измерения могут носить прямой или косвенный характер. При прямом измерении контролируемый параметр определяется непосредственно на объекте производства и в натуральную величину (примеры смотри ниже). Отсюда следует, что прямое измерение дает более объективную информацию о контролируемом параметре.

Косвенное измерение применяется, когда по условиям обработки, конструкции и габаритов изделия не удается осуществить прямое измерение. При косвенном измерении информацию о контролируемом параметре получают через какой-то элемент наладки или обрабатываемой поверхности, который связан определенным образом с контролируемым параметром.

Наиболее часто элементом наладки, который используется при косвенном измерении, является инструмент. На рисунке 4.8 показана схема косвенного измерения диаметра отверстия D^TD детали по положению режущей кромки шлифовального круга. Такую схему рекомендуется применять при обработке отверстий деталей небольшими партиями с широким диапазоном размеров или отверстий с прерывистой поверхностью

.

Рис. 4.8 Схема устройства активного контроля с косвенным методом измерения по положению инструмента

После начала процесса шлифования отверстия измерительная пневмоголовка 1 с помощью гидроцилиндра подводится в положение «измерение» и фиксируется на регулируемом упоре 10. При ходе шлифовального круга вниз он входит примерно наполовину своей длины из отверстия. Связанный со шпинделем 6 валик 7 поворачивает рычаг 8 и блокирующее сопло 2 открывается. В результате давление воздуха в правой полости клапана 3 резко падает, мембрана 4 прогибается вправо и воздух из измерительной головки проходит к преобразователю через сопло 5. Происходит передача информации о величине диаметра отверстия.

При ходе шлифовального круга вверх валик освобождает рычаг, который под действием пружины 9 закрывает блокирующее сопло. Давление в правой полости клапана 3 возрастает, мембрана прогибается влево, закрывая сопло 5. Измерительный сигнал, несмотря на постоянную подачу воздуха в измерительную головку, не поступает в преобразователь. Цикл измерения повторяется при каждом двойном ходе шлифовального круга, пока зазор S не достигнет величины, при которой от преобразователя дается команда на прекращение процесса шлифования.

Рис. 4.9 Схема применения « наездника» при косвенном изменении диаметра вала

Рис. 4.10 Схема измерения диаметра вала с помощью « наездника»

При обработке валов больших диаметров, а также когда обработка ведется в люнетах, УАК устанавливаются в призмах 3, которые в этих случаях называются «наездниками» (рисунок 4.9). «Наездники» обеспечивают центрирование измерительного стержня У относительно оси вала и базируется на хорде «а-б» вала, которая определенным образом связана с диаметром вала. В этом случае перемещение измерительного стержня ∆S связно с диаметром передаточным отношением К_d, т.е. ∆S=K_d∙TD. «Наездники» подвешиваются на стенке с помощью системы рычагов 2.

Для определения K_d рассмотрим схему измерения диаметра вала с помощью «наездника» с углом α (рисунок 4.10). Допустим, диаметр вала изменяется от d₁ до d₂ так, что d₁ – d₂=Td. При диаметре d₁ измерительный стержень АС займет положение А₁С₁, а при диаметре d₂–A₂C₂. Тогда перемещение измерительного стержня состоит

∆S=A₁C₁ – A₂C₂ (4.2),

где A₁C₁=A₁O – d₁/2 и A₂C₂=A₂O – d₂/2

Подставив значения А₁С₁ и А₂С₂ в уравнение (1) получим

,

или

.

Отсюда следует,

.

В автоматизированном производстве применяются также УАК с комбинированными методами измерений.

Рис. 4.11 Схема измерения отверстия каленвала комбинированной измерительной головкой

На рисунке 4.11 показана схема измерения на контрольной позиции автоматической линии механообработки коленчатого вала двигателя КАМАЗ. На позиции контролируется цилиндрическое отверстие в торце коленвала после токарной обработки. Контроль осуществляется с помощью автомата фирмы «Marposs» и измерительной комбинированной головки 1 фирмы «Etamie» (Франция),сочетающей в себе прямой и косвенный методы измерения. Вал базируется в призмах и по торцу А.

Диаметр отверстия D контролируется методом прямого измерения через пневматический преобразователь, а положение торца Б (глубина отверстия Н) – методом косвенного измерения при помощи рычажной системы индуктивного преобразователя 2. Погрешность измерения по диаметру ±2 мкм.

Особенностью данной схемы является то, что ось измерительной пневмоголовки должна совпадать с осью контролируемого отверстия. В противном случае появляется погрешность базирования, связанная с нелинейностью расходной характеристики измерительных сопел (рисунок 4.12).

Рис. 4.12 Расходная характеристика G= f(S) измерительных пневматических сопел

Рис. 4.13 Расходные характеристики G= f(S) измерительных пневматических сопел для диаметра сопел d= 2мм и различных давлений воздуха

Допустим, что при измерении диаметра расточки перед каждым соплом зазоры S₁ и S₂ равны между собой, т.е. S₁=S₂=S. Тогда расход воздуха G будет равен удвоенной ординате в т. С. Если положение головки таково, что один зазор увеличится на ∆S, а другой уменьшится на ∆S (например, S₂=S+∆S и S₁=S - ∆S), то суммарный расход воздуха будет равен сумме ординат в точках А и Б и, следовательно, удвоенной ординате в т. С′.

Таким образом, расход уменьшится на величину 2СС′, что вызовет изменение измерительного давления и приведет к погрешности измерения. Головка покажет диаметр расточки D меньше действительного значения.

Для исключения погрешностей измерения необходимо:

- обеспечивать соосность измерительной головки и контролируемого отверстия;

- чтобы измерительные зазоры находились на прямолинейных участках расходной характеристики.(рисунок 4.13)