Анализ особенностей координатно-измерительных машин

149,9993

-

-

годен

А1

108°(±20`)

108°20`

107°40`

40`

D2₁ и D2_6,

D4 и D2₃

108°00`21``

-

-

годен

L1

83(±0,30)

83,30

82,70

600

Г и лыска

83,1012

-

-

годен

F2

0,1

-

-

Р1, Д

0,1921

-

-

испр. брак

L2

45h11(_-0,16)

45,00

44,84

160

Р1, Д

44,9112

годен

F3

0,08

-

-

Р3, Д

0,1211

-

-

испр. брак

L3

8(-0,36)

8,00

7,64

360

Р3, Д

7,8328

-

-

годен

2 установ на плоскость Р2

F4

0,03

-

-

Р1, Е

0,1275

-

-

испр. брак

D5

Ш145H7 (^+0,04)

145,04

145,00

40

Е

Ш 145,0431

-

-

неиспр. брак

F5

0,05

-

-

Р1, Р4

0,0049

-

-

годен

L4

1,85Н11(^+0,06)

1,91

1,85

60

Р1, Р4

1,8623

-

-

годен

D6

Ш165h8(_-0,063)

165,000

164,937

63

D6

Ш164,9621

3,75

164,9621-0,00375=164,9584

годен

L5(D7, А2)

4,5(_-0,05)

4,50

4,45

50

Р1, Е, А2

4,5454

3,07

4,5423

неиспр. брак

4. Разработка методических указаний к лабораторным работам с целью приобретения обучающимися навыков работы с координатно-измерительной машиной

4.1 Обоснование задачи

Выбор данной задачи обусловлен двумя факторами.

С одной стороны, федеральные государственные образовательные стандарты третьего поколения кардинальным образом изменили ориентиры отечественной системы образования. Если раньше стандарты были ориентированы на получение студентами знаний умений и навыков, то вместо них выдвинули компетенции (в связи с вхождением России в Болонский процесс). Компетенция - характеристика способности выпускника применять полученные знания, умения, а также успешно действовать на основе практического опыта при решении задач. (Компетентность - это интегрированная характеристика подготовки, то есть совокупность компетенций.)

Компетентностный подход является практико-ориентированным к результатам обучения, в отличие от предыдущего подхода, основанного на знаниях (в стандартах второго поколения и ранее). То есть разница в целях образования: ранее целью являлось получение знаний, умений и навыков, а в настоящее время - формирование компетенций. Изменение целей образования привело к постановке проблемы технологий и методов обучения, которыми будет достигаться формирование компетенций.

С другой стороны, актуальной задачей современного машиностроения является стремление измерять ответственные объекты с высокой точностью, так как происходит постоянное развитие технологий с целью совершенствования продукции машиностроительной отрасли. Увеличение требований к точности, широкое применение станков с числовым программным управлением: все это способствует росту потребности в средствах измерения высокой точности и гибкости. Данная потребность нашла свое выражение в появлении координатно-измерительных машин (КИМ), применение которых позволяет производить измерения с высокой точностью без применения дополнительной оснастки.

В связи с этим, была поставлена задача разработать методическое обеспечение для обучающихся с целью приобретения ими практических навыков работы с координатно-измерительной машиной: разработана технология измерения детали «Переходник». На основе данной технологии измерения разработаны методические указания для проведения лабораторной работы под названием «Измерение детали на координатно-измерительной машине».

Кроме того, на основе методики поверки координатно-измерительных машин портального типа разработаны методические указания для проведения лабораторной работы под названием «Ознакомление с методикой поверки координатно-измерительной машины».

Данное методическое обеспечение представлено в разделах 4.2 и 4.3.

4.2 Методические указания к лабораторной работе: «Измерение детали на координатно-измерительной машине»

1) Цель работы

Целью данной лабораторной работы является приобретение практических навыков работы на координатно-измерительной машине портального типа.

2) Теоретическое введение к изучаемому вопросу

Одним из важнейших факторов, оказывающих влияние на качество продукции машиностроения, является технический контроль качества - это процесс получения и обработки информации о контролируемом объекте с целью определения нахождения параметров объекта в заданных пределах.

Процесс контроля заключается в проверке соответствия действительных характеристик объекта установленным техническим требованиям.

Координатно-измерительная машина Aberlink Axiom too (рисунок 1.9) предназначена для измерения геометрических параметров деталей сложной геометрической формы. Технические и метрологические характеристики машины представлены в таблице 1.1. Конструктивные особенности - в разделе 2 данной работы.

Принцип выбора объектов измерения для контроля на координатно-измерительной машине заключается в следующем:

- квалитет точности, установленный для размера, должен совпадать с зоной области применения данной координатно-измерительной машины в таблице 2.3;

- объект может быть сопутствующим, т.е. измеряемым одновременно с другим размером, эффективным по точности, или с отклонением формы или расположения поверхности;

- объект можно проконтролировать только координатным методом.

Чтобы обеспечить надлежащую точность в точке касания, рекомендуется следовать следующим правилам:

- выбирать, по возможности, самый короткий щуп (наибольшая эффективная рабочая длина щупа, предлагаемая фирмой Renishaw - 400 мм);

- стремиться к тому, чтобы количество сочленений было минимальным;

- выбирать, по возможности, щуп с наибольшим диаметром наконечника.

Перед началом измерений должна быть разработана программа, если измерения осуществляются автоматически. При ручном измерении программа составляется и реализуется одновременно. Программа представляет собой последовательность измерения отдельных точек поверхностей детали и зависит от параметров, которые необходимо получить. При автоматическом режиме измерений деталь устанавливается в строго определенное место пространства КИМ, наконечник подводится к исходной точке; далее весь процесс осуществляется автоматически. Запись программы для автоматического режима осуществляется в ручном режиме: оператор, используя джойстик для управления КИМ, выполняет измерение детали.

3) Технология измерения элементов детали «Переходник» на координатно-измерительной машине

Рассмотрим особенности определения размеров и отклонений формы с помощью координатно-измерительной машины Aberlink на примере детали «Переходник». На эскизе (рисунок 3.4) идентификатором L1-L9 обозначены линейные размеры, A1-A2 - угловые размеры, D1-D14 - диаметральные размеры, F1-F2 - отклонения формы и расположения поверхностей. Также введены обозначения торцевых плоскостей Р1 и Р2; Р3 - одна из плоскостей фланца, плоскость Р4.

При подготовке к измерениям необходимо зафиксировать деталь на столе так, чтобы с одного ее установа можно было проконтролировать максимальное количество параметров. В рассматриваемом примере с одного установа проконтролировать все необходимые параметры не представляется возможным, поэтому контроль будет осуществляться в двух положениях: первое из которых - установ на плоскость Р1, второе - установ на плоскость Р2. При этом важно зафиксировать деталь для предотвращения её смещения в плоскости стола (рисунок 4.1).

а б

Рисунок 4.1 - Установка и закрепление детали на столе координатно-измерительной машины: а - установ 1; б - установ 2

Для выполнения процедуры калибровки необходимо вызвать окно настройки измерителя путем нажатия на кнопку калибровки датчика (рисунок 4.2) и ввести данные: в левой секции (рисунок 4.3) устанавливаются параметры щупа - длина, диаметр (для звездообразного щупа указывается также ширина) кликнуть на соответствующую позицию щупа в области с его изображением. Например, в нашем случае длина - 20 мм, диаметр - 1 мм, позиция щупа - 1. Маленький диаметр шарика щупа обоснован необходимостью измерения отверстия Ш6,2 мм, а также ступенчатой поверхности высотой 1,85 мм.

Рисунок 4.2 - Команда калибровки датчика

Рисунок 4.3 - Настройки измерителя

В процессе калибровки определяются величина прогиба стержня и диаметр щупа и учитываются при дальнейших измерениях. Поэтому можно считать, что измерения осуществляются шариком с нулевым радиусом.

Определение размеров детали начнем с размера D1, установив её на плоскость Р1, но для начала необходимо построить систему координат детали в системе координат машины, то есть осуществить математическое базирование, которое позволяет не использовать механическое выравнивание детали на столе машины. Так как в нашем случае плоскость Д и цилиндр Г будут необходимы для измерений при первом установе, а также являются базовыми на чертеже, то используем их для математического базирования.

Для измерения плоскости применим команду «Измерение плоскости» (рисунок 4.4) в секции измерения элементов, после запуска которой откроется окно измерения плоскости (рисунок 4.5).

Рисунок 4.4 - Команда измерения плоскости

Рисунок 4.5 - Окно измерения плоскости

При помощи джойстика коснемся измерительным наконечником не менее четырех точек на плоскости Д, выбрав их так, чтобы они располагались по всему элементу. Построим плоский элемент, предварительно установив в качестве базового путем нажатия кнопки «Базовый» в окне измерения плоскости, затем «ОК». В этом случае графическое изображение плоскости в окне программы будет выровнено.

Завершение построения системы координат детали совместим с измерением размера D1 на основе измерения точек на цилиндрической поверхности Г: необходимо применить команду «Измерение цилиндра» (рисунок 4.6) в секции измерения элементов, после запуска которой откроется окно измерения цилиндра.

Рисунок 4.6 - Команда измерения цилиндра

Построение цилиндра осуществим на основе измерения не менее 5 точек на поверхности Г: количество исследованных точек отображается в разделе «Точек снято» окна измерения цилиндра (рисунок 4.7), в строке «D» отображается текущий диаметр строящейся цилиндрической поверхности. Для завершения построения необходимо нажать «ОК», но, так как данная поверхность участвует в построении системы координат детали, перед завершением процесса измерения задаём команду «Базовый».

Для вывода измеренного размера D1 необходимо выбрать измеренную фигуру двойным кликом левой кнопкой мыши, передвинуть курсор в ту позицию на экране, где хотели бы поместить значение и кликнуть третий раз. Одновременно с диаметром цилиндра будет выведено отклонение от цилиндричности построенного элемента, рассчитанное координатно-измерительной машиной автоматически (рисунок 4.8).

Рисунок 4.7 - Измерение плоскости

Рисунок 4.8 - Фрагмент графического изображения измеренных элементов и измеренный диаметр D1

Измерение биения (F1) плоскости Д относительно цилиндрической поверхности Г (торцевое биение - рисунок 4.9), под которым будет пониматься разность ? наибольшего и наименьшего расстояния от точек реальной поверхности до плоскости, перпендикулярной оси цилиндра - базовой оси, в пределах нормируемого участка [5].

Рисунок 4.9 - Торцевое биение

При этом плоскость Д будем рассматривать в качестве нормируемого элемента, а поверхность Г - в качестве базового элемента. Так как в данном случае поверхности Г и Д уже построены при определении системы координат, то для определения искомого отклонения достаточно вывести его в необходимую область экрана: один клик левой кнопкой мыши на графическое изображение цилиндрической поверхности, второй клик на изображение плоскости (рисунок 4.10).

Рисунок 4.10 - Фрагмент графического изображения построенных элементов и измеренное значение биения плоскости Д относительно цилиндрической поверхности Г

Для измерения размеров десяти отверстий диаметром D2 достаточно построить окружности, измерив на поверхности каждого отверстия не менее четырех точек. Построение окружности осуществим с помощью команды «Измерение окружности» (рисунок 4.11 - а) в левой секции окна программы. Управляя координатно-измерительной машиной с помощью джойстика, коснемся поверхности отверстия в нескольких точках, измерив их координаты. При завершении измерения появится графическое изображение окружности (рисунок 4.11 - б), построенной по измеренным точкам и спроецированным на базовую плоскость Д. Контролируемый размер отображается в строке «D» окна измерения окружности.

а б

Рисунок 4.11 - Измерение параметров D2

Измерение диаметра D3 осуществляется аналогично предыдущему.

Для определения размера D4 необходимо построить элемент - окружность - на основе ранее измеренных и построенных элементов D2 (10 окружностей), D3. Построение элемента D4 выполним при помощи команды «Строить» в окне «Измерение окружности» (рисунок 4.12 - а).

а б

Рисунок 4.12 - Построение окружности на основе ранее измеренных элементов

После запуска названной команды необходимо выделить элементы, через которые будет построена окружность. В нашем случае необходимо выделить ранее измеренные окружности D2 (10 окружностей), D3 и открыть свернутое внизу экрана окно измерения окружности: в разделе «Точек снято» отобразится количество точек - центров окружностей D2 (10 окружностей), D3, через которые будет построена окружность D4 (рисунок 4.12 - б); в строке «D» - её диаметр. Для завершения построения нажать «ОК» - появится графическое изображение окружности D4 (рисунок 4.13).

Рисунок 4.13 - Графическое изображение построенных элементов и измеренное значение диаметра D4

Угловой размер А1 вычислим на основе ранее измеренных элементов D4, D2₃ и D2₁, D2₆. Размер определим как угол между прямыми линиями, построенными через центры вышеуказанных окружностей. Построение осуществляется с помощью команды «Строить» в окне измерения прямой. После запуска данной команды необходимо кликом левой кнопкой мыши выбрать элементы, которые будут использованы для построения: в нашем случае прямая линия соединяет центры окружностей. После выбора данных окружностей откроется диалоговое окно «Построение», где необходимо указать тип строящейся линии - центральная линия через точки (рисунок 4.14).

Для завершения построения необходимо открыть окно измерения линии, которое в данный момент свернуто в нижней части окна программы, и нажать «ОК». Требуется построить две линии: между центрами окружностей D2₁ и D2_6, D4 и D2₃ (рисунок 4.15). Вывести размер в графической области окна программы.

Рисунок 4.14 - Построение линии

Рисунок 4.15 - Фрагмент графического изображения построенных элементов и измеренное значение углового размера А1

Для определения L1 - расстояния от центра цилиндрической поверхности Г (так как она является базовой) до лыски на одном из сегментов фланца - необходимо:

- построить линию - ось цилиндра;

- открыть окно измерения плоскости и выполнить измерение не менее 4-ёх точек на поверхности лыски;

- найти расстояние L1 как расстояние между плоскостью и линией.

Для определения F2 - отклонения от параллельности плоскости Р1 относительно базовой плоскости Д, под которым понимается разность наибольшего и наименьшего расстояний между плоскостями в пределах нормируемого участка (рисунок 4.16) [5].

Рисунок 4.16 - Отклонение от параллельности плоскостей

Базовая плоскость Д построена при предыдущих измерениях и для определения отклонения необходимо построить вторую плоскость - Р1 - на основе измерения не менее 4-ех точек. Для доступа к данной плоскости требуется использовать две дополнительные ориентации измерительного щупа, отличные от нормальной к поверхности стола:

1) относительно поверхности стола 90є, относительно оси измерительного щупа 90є;

2) относительно поверхности стола 90є, относительно оси измерительного щупа -90є (рисунок 4.17).

Рисунок 4.17 - Ориентация щупа при измерении точек на плоскости Р1 с целью определения F2 - отклонения от параллельности плоскостей

То есть необходимо повернуть на заданный угол головку измерительного щупа и зафиксировать её, выполнить настройку в окне настройки измерителя. По окончании измерения вывести значение отклонения от параллельности плоскости Р1 от базовой плоскости Д, вместе с которым будет определен размер L2.

F3 - отклонение от параллельности плоскостей Р3 и Д - определяем аналогично F2; L3 - аналогично L2.

Для последующих измерений размеров рассматриваемой детали (F4, D5, F5,L4) на координатно-измерительной машине потребуется установить деталь на плоскость Р2. Необходимо заново построить систему координат детали в системе координат машины, измерив точки на поверхности детали и задав базовые элементы.

Так как на чертеже детали цилиндрическая поверхность Е является базой, а плоскость Р1 ранее проконтролирована на параллельность с плоскостью Д (для Д осуществлялось измерение торцевого биения), то используем их для построения системы координат. Для этого необходимо открыть окно измерения плоскости и коснуться измерительным щупом поверхности Р1 в нескольких точках (не менее 4-ёх точек), установить базовой путем нажатия на кнопку «Базовый» в окне измерения плоскости. Для завершения построения плоскости Р1 нажать «ОК». На экране появится графическое изображение плоскости.

Для построения цилиндрической поверхности Е открыть окно измерения цилиндра и коснуться измерительным щупом поверхности Е не менее, чем в 6 точках. Для построения системы координат - установить «Базовой» в окне измерения цилиндра и нажать «ОК». На экране появится графическое изображение цилиндра.

На основе данных элементов определим параметры F4 - торцевое биение плоскости Р1 относительно цилиндрической поверхности Е- первым кликом левой кнопкой мыши выбрать цилиндрическую поверхность, вторым кликом - плоскость, вывести значение биения в область экрана; D5 - значение диаметра поверхности Е - выбрав данную фигуру двойным кликом левой кнопкой мыши, выведем размер в свободную область экрана.

Для определения L4 и F5 - отклонения от параллельности плоскостей Р1 и Р4 - необходимо построить плоскость Р4 на основе измерения координат точек, принадлежащих данной поверхности, аналогично предыдущим. Далее вывести отклонение и размер поочередным кликом левой кнопкой мыши в свободную область экрана.

Определение размера D6 осуществляется аналогично D5, но измерение точек осуществляется на внешней цилиндрической поверхности диаметром Ш165.

Размеры D7, L5, A2 проконтролируем комплексно, определив значение размера L5 - расстояние от плоскости Р1 до окружности диаметром D7, лежащей на конусе, угол которого равен А2. Для данного контроля необходимо выполнить следующие действия:

1. Построить плоскость Р1 на основе измерения точек поверхности (построена ранее).

2. Построить цилиндр, измерив точки на поверхности Е (построен ранее).

3. Построить конус: запустить команду «Измерение конуса». Необходимо определить ось конуса, то есть «привязать» его к оси цилиндра. Для этого в окне измерения конуса необходимо кликнуть на кнопку «Ось» - появится сообщение о том, что необходимо выбрать предыдущий измеренный элемент (рисунок 4.18) - выбираем графическое изображение цилиндра в главном окне программы с помощью левой кнопки мыши.

Рисунок 4.18 - Информационное сообщение перед определением оси конуса

После выполненных действий измеряем конус - необходимо коснуться поверхности конуса головкой измерительного наконечника в 8 точках: 4 - в нижней части, 4 - в верхней части. Для окончания измерения нажмите «ОК». На рисунке 4.19 представлен результат измерения конуса. В графической области экрана конус выделен красным цветом.

Рисунок 4.19 - Результат измерения конуса

4. Построить окружность. Так как требуется измерить расстояние от плоскости до окружности фиксированного диаметра, лежащей на конусе, то необходимо построить эту окружность. Для этого необходимо открыть окно измерения окружности и запустить команду «Строить». После выбора элемента, необходимого для построения окружности, в данном случае - конуса, появится диалоговое окно, где необходимо ввести диаметр строящейся окружности согласно чертежу - 162 мм (рисунок 4.20). Для завершения построения нажать «ОК» и окружность станет частью графического изображения в главном окне программы. Она будет изображена пунктирной линией.

Рисунок 4.20 - Окно для ввода диаметра строящейся окружности

5. Вывести значение измеряемого размера. Для вывода значения измеряемого размера необходимо поочередно кликом левой кнопкой мыши выбрать элементы, между которыми выводится размер: плоскость и окружность. Контролируемый размер данной детали равен 4,5454 мм.

4) Порядок выполнения работы:

1. Изучить устройство координатно-измерительной машины, принцип работы.

2. Заполнить метрологическую карту.

3. Определить предельные размеры и значение допуска контролируемых элементов в таблице отчета.

4. Измерить размеры и отклонения взаимного расположения поверхностей детали, заполнить таблицу отчета.

5. На основе измеренных элементов сделать заключение о годности детали в бланке отчета.

5) Контрольные вопросы:

1. Назначение координатно-измерительной машины (КИМ).

2. Устройство КИМ портального типа.

3. Метрологические параметры КИМ.

4. Принцип работы КИМ.

5. Принцип выбора объектов измерения для контроля на КИМ.

6. Процедура калибровки КИМ: назначение, суть процесса.

6) Форма отчета по работе представлена в приложении 1.

4.3 Методические указания к лабораторной работе: «Поверка координатно-измерительной машины портального типа»

1) Цель работы

Целью данной работы является ознакомление с методикой поверки координатно-измерительной машины портального типа, практическое применение данной методики, а также приобретение навыков работы с координатно-измерительной машиной.

2) Теоретическое введение к изучаемому вопросу

Поверка - процесс установления пригодности средств измерений к применению на основании экспериментально определяемых метрологических характеристик и подтверждения их соответствия установленным требованиям. Целью поверки координатно-измерительной машины является определение погрешности измерения длины отрезка при его произвольной ориентации в рабочем пространстве координатно-измерительной машины.

Одной из важных характеристик координатно-измерительной машины является её точность или погрешность КИМ (?_КИМ). Следует отличать данный показатель от погрешности измерения (?_изм). Погрешность измерения - комплексный параметр. Он представляет собой отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины, которое остается неизвестным и устанавливается в результате эксперимента. Погрешность КИМ является частью погрешности измерения.

Точность координатно-измерительных машин чаще всего выражается зависимостью от измеряемой длины L (формула 1.1).

На рисунке 1.16 представлена схема формирования погрешности измерения на координатно-измерительной машине. Составляющие погрешности измерения, процесс ее формирования описан в разделе 1.2 данной работы.

3) Порядок проведения поверки

1. Заполнить таблицу 4.1 «Карта наружного осмотра».

Таблица 4.1 - Карта наружного осмотра

Дата поверки	Наличие дефектов на наружных поверхностях, влияющих на эксплуатационные характеристики КИМ	Наличие царапин, забоин и др. дефектов, влияющих на плавность перемещений подвижных узлов КИМ	Наличие сколов, царапин и др. дефектов на наконечниках щупов	Маркировка и комплектность соответствуют требованиям технической документации
Перемещения узлов КИМ плавные, без рывков и скачков
Вывод: состояние удовлетворительное или неудовлетворительное (нужное подчеркнуть)

Наружный осмотр в соответствии с картой наружного осмотра, а также проверка взаимодействия частей на холостом ходу перемещением подвижных узлов на полные диапазоны, наличие царапин, забоин и других дефектов на наружных поверхностях, в также дефектов, влияющих на плавность перемещений подвижных узлов координатно-измерительной машины; дефектов на наконечниках щупов; проверка соответствия комплектности требованиям технической документации. Сделать вывод на основании осмотра координатно-измерительной машины о её состоянии.

2. Определение погрешности измерений

Определение погрешности линейных измерений осуществляется с использованием концевых мер длины (КМД), аттестованных по 3-му разряду по МИ 1604-87. Измерения проводят при условиях, указанных в таблице 4.2.

Таблица 4.2 - Условия поверки координатно-измерительной машины

Условия поверки	Значение
Температура окружающей среды, єС	20±2
Допускаемое изменение температуры во время измерений, єС/час	±0,5
Допускаемый пространственный градиент температуры	±0,3 град. С/м
Относительная влажность воздуха, %	45±10
Атмосферное давление, мм рт. ст.	760±80
Выдержка КМД в помещении, где проводят испытания КИМ, час	24
Не допускается прямое попадание солнца, близкое расположение источников тепла

Для определения погрешности линейных измерений проводят измерения КМД, расположенных вдоль осей координат КИМ. Должно быть измерено не менее четырех КМД различной длины пять раз. Для удобства используется специальное поверочное устройство с концевыми мерами длины. При установке КМД используют теплоизолирующие перчатки. Обработка результатов измерений представляет собой последовательность действий, представленных ниже [16].

Результат измерений КМД (L_jik) сравнивают с действительным значением (L_дjik) и вычисляют погрешность измерения по следующей формуле:

?_jik= L_jik-L_дjik, мм, (4.1)

где L_jik - измеренное значение длины, мм;

L_дjik- действительное значение длины, мм,

j - номер КМД,

i - номер измерений,

k - номер положения.

Действительное значение длины (L_дjik), определяют по формуле:

L_дjik= L_нk(1+K_t(t_дjik- t_н)), мм, (4.2)

где L_нk - номинальная длина отрезка при температуре t_н,

t_дjik - температура устройства с КМД при проведении измерений номера i меры j в положении k,

t_н - температура, при которой аттестовано устройство с КМД,

K_t = (11,5±1,0)Ч10^-6/єС - интегральный коэффициент теплового расширения КМД.

Так как данное измерение проводится в учебных целях, возможно принять действительное значение равным номинальному.

Результаты измерений и расчетов занести в таблицу «Протокол испытаний» в форме отчета (приложение 2).

Далее вычисляют среднее значение отклонения от действительного значения для каждого измеренного отрезка ?_cpjk по следующей формуле:

?_cpjk =??_jik/n, мм, (4.3)

где n - количество измерений.

Построить график погрешностей измерения (?_cpjk): по оси абсцисс - значение номинальной длины измеряемых КМД (L_нk), по оси ординат - среднее значение отклонения для каждого измеренного отрезка (погрешность) ?_cpjk.

Построить график (на том же поле) погрешности измерения координатно-измерительной машины, заявленной в технической документации:

?L=±(А+L/К), мкм, (4.4)

где А и К - значения постоянной и зависимой от длины составляющих погрешностей измерений координатно-измерительной машины.

Рисунок 4.21 - График погрешностей измерений координатно-измерительной машины, соответствующий погрешности, указанной в технической документации на КИМ

Подсчитывается процентное соотношение количества точек, лежащих выше или ниже указанных прямых, к количеству всех точек:

?%= N_?/NЧ100%, (4.5)

где N _? - количество точек, лежащих выше или ниже указанных прямых,

N - общее количество точек.

Соотношение ?% должно находиться в пределах 5% [16].

На рисунке 4.22 изображен пример результатов измерения отклонений, указание их в области графика (фрагмент области) погрешности измерения координатно-измерительной машины.

4) Контрольные вопросы:

1. Поверка: определение, цель.

2. Погрешность: определение, виды погрешностей и их составляющие.

3. Погрешность измерения и погрешность изготовления прибора: отличия.

4. Факторы, влияющие на погрешность измерения.

5. Способ проведения поверки координатно-измерительной машины.

Рисунок 4.22 - Пример результатов измерения отклонений, указание их в области графика (фрагмент области) погрешности измерения координатно-измерительной машины (меры номиналом 75, 80, 90, 100 мм)



Заключение

В ходе работы достигнута главная цель ВКР - проанализированы особенности применения координатно-измерительных машин, разработана методика подготовки инженерных кадров с целью ознакомления и приобретения ими практических навыков работы с координатно-измерительной машиной.

Для достижения цели были рассмотрены основные базовые средства измерения и контроля линейных, угловых размеров, отклонений формы и расположения поверхностей такие как штангенциркуль, микрометр, нутромер, оптиметр, микроскоп, индикаторные головки, калибры, поверочные линейки и плиты. Также в главе литературного обзора рассмотрены основные типы координатно-измерительных машин: портальные, мостовые, стоечные и мобильные КИМ типа «рука», что достаточно актуально в настоящее время, так как развитие технологий в машиностроении, например, применение обрабатывающих центров с ЧПУ, позволяющих изготовлять детали сложной формы с высокой точностью и производительность, способствовало росту потребности в более универсальных, гибких средствах измерения достаточно высокой точности.

Во второй главе данной работы выделены основные аспекты методики работы с координатно-измерительной машиной, определена область эффективного применения координатно-измерительной машины Aberlink Axiom too: 4-8 квалитеты точности для соответствующих интервалов номинальных размеров с 1 до 640 мм. На примере отверстия детали «Переходник» проведено исследование, показывающее влияние стратегии измерения на результат измерения и производительность процесса измерения: чем больше точек использовано при измерении и чем большую площадь они охватывают, тем точнее результат, но в то же время снижается пропускная способность средства измерения. Таким образом, актуальной задачей является поиск оптимальной стратегии измерения в каждом конкретном случае.

В третьей главе приведены результаты измерения детали «Переходник» на координатно-измерительной машине. На основе данного измерения разработаны методические указания к лабораторной работе «Измерение детали на координатно-измерительной машине». Вторая лабораторная работа посвящена методике поверки координатно-измерительной машины.



Список использованных источников

1. Бриш, В. Н. Выбор универсальных средств измерения линейных размеров: учебное пособие / В. Н. Бриш, А. Н. Сигов. - Вологда: ВоГТУ, 2008. - 64 с.

2. Бриш, В. Н. Методы обеспечения качества машиностроительной продукции: учебное пособие / В. Н. Бриш, А. Н. Сигов, А. В. Старостин. - Вологда: ВоГТУ, 2012. - 112 с.

3. Гапшис, В. А. Координатно-измерительные машины и их применение / В. А. Гапшис, А. Ю. Каспарайтис, М. Б. Модестов. - Москва: Машиностроение, 1988. - 328 с.

4. Горбач, Ф. И. Координатно-измерительные машины: точность нового поколения / Ф. И. Горбач, С. О. Макаров // Оборудование и технологии. - 2009. - № 3. - С. 66-68.

5. ГОСТ 24642-81. Основные нормы взаимозаменяемости. Допуски формы и расположения поверхностей. Основные термины и определения. - Введ. 01.07.1981. - Москва: Издательство стандартов, 1989. - 29 с.

6. ГОСТ 25346-89. Основные нормы взаимозаменяемости. Единая система допусков и посадок. Общие положения, ряды допусков и основных отклонений: утв. Постановлением Госстандарта СССР № 983. - Введ. 11.04.1989. - Москва: Издательство стандартов, 1989. - 26 с.

7. Дивин, А. Г. Методы и средства измерений, испытаний и контроля: учебное пособие: в 5 ч. Ч. 1 / А. Г. Дивин, С. В. Пономарев. - Тамбов: ТГТУ, 2011. - 104 с.

8. Димов, Ю. В. Метрология, стандартизация, сертификация: учебник для вузов / Ю. В. Димов. - Санкт-Петербург: Питер, 2013. - 496 с.

9. Компания Сонатек [Электронный ресурс]: офиц. сайт. - Режим доступа: http://www.sonatec.ru.

10. Координатно-измерительные машины. Измерительное программное обеспечение: каталог. - Москва: Сонатек, 2011. - 33 с.

11. Координатно-измерительные машины и комплексы / А. И. Пекарш, С. И. Феоктистов, Д. Г. Колыхалов, В. И. Шпорт // Наука и технологии в промышленности. - 2011. - № 3. - С. 36-48.

12. Кристоф, Р. Технология мультисенсорных координатных измерений. Измерения форм, размеров и позиций на производстве и в процессе контроля качества = Multisensor-Koordinatenmesstechnik [Электронный ресурс] / Р. Кристоф, Х. И. Нейманн // ЗАО научно-производственная фирма «Уран». - 2004. - 149 с. - Режим доступа: http://uran-spb.ru/.

13. Кулева, Н. И. Анализ погрешностей измерения на координатно-измерительных машинах / Н. И. Кулева; науч. рук. А. С. Степанов // Материалы межрегиональной научной конференции XI ежегодной научной сессии аспирантов и молодых ученых: [в 3-х т.]. Т. 1 / [редкол.: А. А. Синицын, А. Н. Андреев, Д. В. Кочкин и др.]. - Вологда, 2017. - С. 188-192.

14. Кулева, Н. И. Определение области эффективного применения координатно-измерительной машины / Н. И. Кулева, А. С. Степанов, А. В. Старостин // Инновации в информационных технологиях, машиностроении и автотранспорте. - Кемерово, 2017. - С. 336-339.

15. Методические аспекты измерений на координатно-измерительной машине: учебное пособие / С. В. Каменев, А. И. Сердюк, А. Н. Поляков, К. В. Марусич. - Оренбург: ОГУ, 2014. - 118 с.

16. МИ 2569-99. Рекомендация. Государственная система обеспечения единства измерений. Машины координатно-измерительные портального типа. Методика поверки: утв. Директором ВНИИМС 27.12.1999. - Введ. 27.12.1999. - Москва: ВНИИМС, 1999. - 10 с.

17. Полунин, В. М. Физические основы измерений: конспект лекций / В. М. Полунин, Г. Т. Сычев, А. И. Шумаков. - Курск: КГТУ, 2004. - 261 с.

18. Шичков, А. Н. Ситуационный анализ рыночного уклада в муниципальном округе (районе): монография / А. Н. Шичков. - Вологда: ВоГУ, 2013. - 207 с.

19. Шкарин, Б. А. Основы гибких автоматизированных машиностроительных производств: учебное пособие / Б. А. Шкарин. - Вологда: ВоГТУ, 2006. - 84 с.

Приложения

Приложение 1

(обязательное)

Форма отчета по лабораторной работе

«Измерение детали на координатно-измерительной машине»

Работа №____________

Дисциплина: _________________________________________________

Цель работы: ________________________________________________

__________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________

Содержание работы:

1. Ознакомиться с назначением, устройством и методикой выполнения измерений на координатно-измерительной машине, заполнить метрологическую карту

Таблица 1 - Метрологическая карта

Наименование прибора	Пределы измерения, мм	Дискретность отсчета / разрешение линейных энкодеров, мкм	Погрешность измерения

2. Принцип работы КИМ заключается в ______________________________

__________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________

3. Измерение элементов детали _____________________________________

и заполнение таблицы 2.

Выводы по работе:_____________________________________________________

__________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________

Выполнил студент_______________________________ группы____________________

Принял преподаватель______________________________________________________

Отметка о зачете___________________________________________________________

Таблица 2 - Измерение размеров и отклонений взаимного расположения поверхностей детали «Переходник» на координатно-измерительной машине

Размер / отклонение расположения поверхностей	Предельные размеры, мм	Допуск, мкм	Элементы, определяющие размер	Измеренное значение	?изм, мкм рассчитанная для ном.разм 3,0525+L/237,5	Действительное значение (за вычетом погрешности измерения: размер вала-? размер отверстия+?)	Заключение о годности
Идентификатор	Значение
Измерение на координатно-измерительной машине
1 установ на плоскость Р1
D1	Ш120d11)			Г
F1	0,02	-	-	Д Г
D21, D22,D23, D24, D25, D26, D27,D28, D29, D210	Ш6,5(+0,22)			D21, D22,D23, D24, D25, D26, D27,D28, D29, D210
D3	Ш6,2F8)			D3
D4	Ш150(±0,315)			D21, D22,D23, D24, D25, D26, D27,D28, D29, D210, D3
А1	108°(±20`)			D21 и D26, D4 и D23
L1	83(±0,30)			Г и лыска
F2	0,1	-	-	Р1, Д
L2	45h11(-0,16)			Р1, Д
F3	0,08	-	-	Р3, Д
L3	8(-0,36)			Р3, Д
2 установ на плоскость Р2
F4	0,03	-	-	Р1, Е
D5	Ш145H7 (+0,04)			Е
F5	0,05	-	-	Р1, Р4
L4	1,85Н11(+0,06)			Р1, Р4
D6	Ш165h8(-0,063)			D6
L5(D7, А2)	4,5(-0,05)			Р1, Е, А2

Приложение 2

(обязательное)

Форма отчета по лабораторной работе

«Поверка координатно-измерительной машины портального типа»

Работа №____________

Дисциплина: ____________________________________________________________________

Цель работы: ____________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

На поверку представлен прибор____________________________________________________

(полное наименование)

Изготовитель____________________________________________________________________

Заводской номер_____________________, пределы измерения__________________________,

Дискретность____________________, паспортная погрешность_________________________,

Место нахождения_______________________________________________________________,

Место поверки___________________________________________________________________

Порядок проведения поверки

1.Произвести наружный осмотр и заполнить таблицу 1.

Таблица 1 - Карта наружного осмотра

Дата повер-ки	Наличие дефектов на наружных поверхностях, влияющих на эксплуатационные характеристики КИМ	Наличие царапин, забоин и др. дефектов, влияющих на плавность перемещений подвижных узлов КИМ	Наличие сколов, царапин и др. дефектов на наконечниках щупов	Маркировка и комплектность соответствуют требованиям технической документации
Перемещения узлов КИМ плавные, без рывков и скачков
Вывод: состояние удовлетворительное или неудовлетворительное (нужное подчеркнуть)

2. Провести измерения четырех КМД по 5 раз в трех пространственных положениях (по трем осям). Плитки номиналом _______мм, _______мм, _______мм, _______мм.

3. Обработка результатов измерений и заполнение таблицы 2 в соответствии с методикой.

Таблица 2 - Протокол испытаний

Номер измерения, положение	КМД № 1	КМД №2	КМД №3	КМД №4
	Lд1ik	L1ik	?1ik	Lд2ik	L2ik	?2ik	Lд3ik	L3ik	?3ik	Lд4ik	L4ik	?4ik
1	о с ь Х
2
3
4
5
1	о с ь Y
2
3
4
5
1	о с ь Z
2
3
4
5
??jik	-		-		-		-

Среднее значение для каждого измеренного отрезка:

________________________________________________________________________________

1) Построить график погрешностей измерения (?_cpjk).

2) Построить график погрешности измерения координатно-измерительной машины, заявленной в технической документации.

3) Подсчитать процентное соотношение количества точек, лежащих выше или ниже указанных прямых, к количеству всех точек__________________________________________

________________________________________________________________________________

Вывод по работе: ________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

Выполнил студент_______________________________ группы__________________________

Принял преподаватель____________________________ Отметка о зачете_________________

Размещено на Allbest.ru

...