3Экспериментальное определение зависимости компенсационных коэффициентов кругломера от принудительных пригрузов детали
Епифанцев Кирилл Валерьевич
канд. техн. наук, доцент, ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения», epifancew@gmail.com
Кругломер - измерительный прибор для улавливания дефектов геометрии на субмикронном уровне в деталях цилиндрической формы. Метрологические характеристики прибора: точность измерения круглости, биения, концентричности и др. до 0,005 мкм, скорость измерения одной детали - в среднем от 3 минут. В процессе подготовки кругломера к работе одной из важных фаз является его калибровка, заключающаяся в введении компенсационного коэффициента давления щупа и выравнивании стола. Центрирование прибора занимает значительную длительность - до 50% от суммарного времени измерения 1 параметра детали. В статье рассматривается вопрос исследования зависимости значения центрирования прибора от пригрузов. Данный эксперимент был поставлен для понимания работы автоматической системы выравнивания стола для выработки рекомендаций по сокращению времени выравнивания-центрирования, являющегося обязательным элементом предварительной настройки стола перед установкой каждой новой детали.
Ключевые слова: кругломер, калибровка, центрирование стола, пригрузы
В процессе проведения эксперимента, описанного ниже, применялся метод, который позволил исследовать систему компенсации кругломера при прикреплении последовательно к 4 осям детали грузы увеличивающейся массы. На рисунке выше (Рисунок 1) представлена методика установки грузов в верхней части на цилиндрическую деталь и в нижней части цилиндрической детали. При этом контактный щуп кругломера находился в крайней верхней или крайней нижней точке детали, т.к. для результата центрирования-выравнивания прибору было необходимо всегда сравнивать разницу кругового сечения нижней части с верхней. При испытаниях в верхнем положении груза на приборе щуп проходил верхнее сечение в непосредственной близости от него, но не касаясь его.
На рисунке представлено, что высота Н1=2Н2 . Груз крепится строго напротив оси СХ CY LX LY , в программе управления прибора перед началом работы проводится предварительная калибровка усилия щупа по пленочному эталону, после этого начинается процесс центрирования - выравнивания. После каждых двух оборотов с грузом, груз снимается, в ту же точку ставится груз больший по массе предыдущего, снова запускается операция центрирования-выравнивания.
Рисунок 1 - Схема проведения эксперимента (слева), ощупывание детали щупом в верхней плоскости (справа)
Груз представлял собой эталонный набор микропластин и гирь различной массы -от 6750 мг до 7750 мг. Масса детали, с которой проводился эксперимент - 216.65 грамм (алюминиевый сплав).
Мастер калибровки
Лобоо пожаловать а Мастео
Е1 Мастере Калибровки все требуемые задачи могут быть выполнены только после смены щупа.
Если щуп до сих пор не был заменен на необходимый, закройте Мастер Калибровки и заново запустите его после смены щупа.
Во-первых. выберите используемый в данный момент щуп.
Если держатель или датчик изменился, измените конфигурацию а [Настройка оборудования ...[из меню [Настройка].
Используемый щуп Изображение щупа
01.6 ball
Р
¡3
СГсв
ее
| Далее > | Отмена |
I
Рисунок 2 - Параметры используемого щупа (скриншот из мастера калибровки программы RoundPak).
Процесс фиксации груза проводился с помощью мастики, вес который постоянно контролировался. Суммарная масса была посчитана с учетом массы мастики
Рисунок 3 - Приготовление мастики и грузов для эксперимента Таблица 1
Результаты эксперимента
В процессе анализа детали 216,65 грамм был сделан вывод о значительном расхождении осей СY и LY, что говорит о работе алгоритма для компенсации этих осей, т.к. после каждого испытания система введения поправок прибора выдает поправочные коэффициенты, которые должны вводится на микрометрических винтах. (Рисунок 4).
При анализе компенсационных элементов на 2 детали, более массивной нежели первая, но имеющей при этом на испытании совершенно такие же грузы на аналогичной оси проявилось расхождение в осях СХ и СY.
Z 107,0700мм R 20,0000мм Стол 309,6"
I™ 3
4i\
Ш l!ä
P езул ьтат центри ров ан ия/н и вел ир ования
СХ: -0,118 мм
CY: 0,012 мм
LX: 0,495 мм
LY: -0,082 мм
Увел Значение
ЦеНТрирОВаап пн
100 118,927 мкм
ЗАКРЫТЬ
Рисунок 4 - Пример компенсационных поправок по 4 осям, на основании которых строились графики
Рисунок 5 - Схематичное изображение расхождение полярностей
Логично было бы предположить, что все компенсационные коэффициенты должны быть похожи на одной и той же детали, однако, как видно из проведенных исследований, есть оси, отличающиеся от значения других осей. Оси в которых прослеживается рассогласование, выделены в таблице 4 серым цветом. Алгоритм выравнивания осей и приведение к значению менее 5 мкм путем многократно вводимых коэффициентов компенсации является главным алгоритмом программы.
Таким образом представленные расчеты могут быть использованы для разработки программного алгоритма отечественного кругломера, поскольку в процессе обнаружения дефектов месторасположения, ориентации и биения самой стратегической задачей является выровнять деталь и создать для нее идеально ровную поверх-
ность и идеально ровную ось, относительно которых контактным щуповым или бесконтактным лазерным методом можно произвести измерение без предварительно загруженной модели трехмерного эталона, а лишь предварительным заданием конструкторских допусков [5].
Таким образом, как указано в источнике [3-4], остаточный эксцентриситет является важной составляющей инструментальной погрешности прибора, которая уменьшает точность работы встроенных в программный модуль внутренних фильтров прибора. Если ку этому добавить не всегда идеальное состояние по вибрации и запыленности в силу нахождения прибора в центре города, то нужно сказать что он подвержен большой сумме погрешностей, накапливающихся со временем и не позволяющим постоянно использовать одну калибровку на долгий срок измерений.
Литература
1. Е. А. Гущина. Цифровая метрология: учеб.-метод. пособие/Е. А. Гущина, К. В. Епифанцев, Н. Ю. Ефремов. - СПб.: ГУАП, 2022. - 104 с.
2. Е.А. Фролова, Н.Ю. Ефремов, К.В. Епифанцев. Проблемы калибровки кругло-мера
«Roundtest RA-120P» при подготовке к работе. Сборник тезисов докладов I молодежной конференции «За нами будущее». ФГУП «ВНИИМ», 2022.С 219-221.
3. Пугин К.Г. Выбор опорных окружностей при анализе круглости деталей подшипников качения. Захаров О.В., Пугин К.Г. Измерительная техника. 2022. № 2. С. 14-21.
4. Захаров О.В., Бржозовскии Б.М. О точности центрирования при измерении на кругломерах. Измерительная техника. 2006. № 11. С. 20-22.
5. Четвернин М.Ю. Исследование методов определения положения оси вращения и измерение ее координат. В сборнике: Инженерно-физические проблемы новой техники. Сборник материалов XIV Всероссийской научно-технической конференции с международным участием, посвящённой 85-летию со дня рождения заслуженного работника ВШ РФ, доктора физико-математических наук, профессора М.И. Киселёва. Редколлегия: А.А. Крансуцкая, Е.В. Тумакова, Е.В. Кречетова. Москва, 2020. С. 135-136.
Experimental determination of the dependence of the compensation coefficients of the round gauge on the forced weights
of the part Epifantsev K.V.
St. Petersburg State University of Aerospace Instrumentation
Kruglometer is a measuring device for capturing geometry defects at the submicron level in cylindrical parts. Metrological characteristics of the device: measurement accuracy of roundness, runout, concentricity, etc. up to 0.005 microns, measurement speed of one part - on average from 3 minutes. In the process of preparing the round gauge for operation, one of the important phases is its calibration, which consists in introducing the probe pressure compensation coefficient and leveling the table. Centering the device takes a considerable time - up to 50% of the total measurement time of 1 parameter of the part. The article deals with the issue of studying the dependence of the centering value of the device on weights. This experiment was set up to understand the operation of the automatic table leveling system in order to develop recommendations for reducing the leveling-centering time, which is a mandatory element of pre-setting the table before installing each new part. Keywords: round gauge, calibration, table centering, weights References
1. E. A. Gushchina. Digital metrology: textbook.-method. allowance / E. A. Gushchina, K. V. Epifantsev, N. Yu. Efremov. - St.
Petersburg: GUAP, 2022. - 104 p.
2. E.A. Frolova, N.Yu. Efremov, K.V. Epifantsev. Round Gauge Calibration Problems
"Roundtest RA-120P" in preparation for work. Collection of abstracts of reports of the I youth conference "The future is ours". FSUE "VNIIM", 2022.С 219-221.
3. Pugin K.G. Selection of reference circles in the analysis of the roundness of parts of rolling bearings. Zakharov O.V., Pugin K.G.
Measuring technology. 2022. No. 2. S. 14-21.
4. Zakharov O.V., Brzhozovsky B.M. On the accuracy of centering when measuring on round gauges. Measuring technology. 2006.
No. 11. S. 20-22.
5. Chetvernin M.Yu. Study of methods for determining the position of the axis of rotation and measuring its coordinates. In the
collection: Engineering and physical problems of new technology. Collection of materials of the XIV All-Russian scientific and technical conference with international participation, dedicated to the 85th anniversary of the birth of the Honored Worker of the Higher School of the Russian Federation, Doctor of Physical and Mathematical Sciences, Professor M.I. Kiseleva. Editorial Board: A.A. Krasutskaya, E.V. Tumakova, E.V. Krechetov. Moscow, 2020, pp. 135-136.
