CC BY
29
УДК:629.016
ОСОБЕННОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ НА КООРДИНАТНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ МАШИНАХ
Т. А. Борисенко, М. С. Мурашова, М. А. Климовская, А. А. Снежко
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева
Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: tat0401@yandex.ru
Измеренная с помощью координатно-измерительных машин в системе координат системы измерения реальная геометрия элементов отличается от номинальной геометрии. В тезисах представлен алгоритм обработки измерительной информации для определения отклонений формы и расположения пространственных реальных элементов детали. А так же перечислены вероятности погрешности.
Ключевые слова: координатные - измерительные машины, измерение, автоматическое измерение, ручное измерение, полуавтоматическое измерение, датчик, программа.
FEATURES MEASUREMENT ON COORDINATE MEASURING MACHINES
T. A. Borisenko, M. S. Murashova, M. A. Klimovskaya, A. A. Snezhko
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: tat0401@yandex.ru
Measured by coordinate measuring machines in the coordinate system of the measurement system, the actual geometry of the elements differs from the nominal geometry. The abstract presents an algorithm for processing the measurement information to determine the shape deviations and the location of the spatial real elements of the part. And also lists the probability of error.
Keywords: coordinate measuring machines, measuring, automatic measurement, manual measurement, semi-automatic measurement sensor program.
Одним из современных технических средств обеспечения контроля качества на любом высокотехнологичном производстве являются координатно-измерительные машины (КИМ). С их помощью автоматизируются процессы измерения и наладки в автоматизированных комплексах машиностроения [1].
КИМ представляет собой устройство для измерения физических, геометрических характеристик объекта. Машина может управляться вручную оператором или в автоматическом режиме через компьютер.
На КИМ измеряются только координаты в пространстве отдельных точек измеряемой поверхности, а значения размеров отдельных элементов и других нормируемых параметров геометрической точности рассчитываются по этим измеренным координатам [2].
Геометрия детали в системе конструкторской документации задаётся в номинальной системе координат проекта детали номинальными поверхностями. Нормальная поверхность - это идеальная поверхность без учёта отклонений формы и расположения в номинальной системе координат проекта Геометрию детали и реальных поверхностей детали можно представить только в системе координат системы измерения. Реальная поверхность - это поверхность с учётом отклонений формы и расположения в системе координат системы измерения.
В соответствии с ГОСТ 24642-81 [3] отклонение формы реальных поверхностей деталей определяется в системе координат системы измерения координатно-измерительных машин (КИМ)
Секция «Метрология, стандартизация и сертификация»
по расстоянию точек реальных поверхностей от точек номинальных поверхностей, представленных условно номинальными поверхностями в системе координат проекта детали. Поэтому первой и главной задачей является однозначное определение положения номинальной системы координат каждой поверхности с номинальной геометрией поверхности в системе координат системы измерения.
Алгоритмом обработки измерительной информации КИМ является обработка информации, полученной координатно-измерительной машиной в системе координат системы измерения -получение протокола обработки измеренных координат реальных поверхностей деталей с указанием всех геометрических параметров отклонений формы и расположения всех поверхностей детали.
Наиболее общий алгоритм имеет следующий вид:
Вначале требуется создать и сохранить номинальную ЗО-геометрию детали в номинальной системе координат проекта и определить в ней положение номинальной системы координат каждой номинальной поверхности. Для плоскостей это будут координаты точек, принадлежащих плоскостям и направления нормалей к плоскостям. Для поверхностей вращения - координаты точек, принадлежащие осям и направления осей вращения. Для остальных поверхностей детали -координаты точек начал собственных координат поверхностей и направления осей систем координат номинальных поверхностей в номинальной системе координат проекта детали.
Выбрать базу (любую выбранную систему координат или номинальную систему координат одной из номинальных поверхностей) и определить в ней параметры номинального положения нормалей к плоскостям, осей поверхностей вращения и номинальных систем координат номинальных поверхностей. На этом заканчивается предварительная подготовка информации о номинальной геометрии детали.
С помощью КИМ измерить и определить координаты массивов точек реальных поверхностей в системе координат системы измерения. Каждому массиву соответствует реальная поверхность.
По найденным положениям систем координат номинальных поверхностей в системе координат системы измерения определить отклонения формы реальных поверхностей.
Определить координаты точек реальных поверхностей наиболее и наименее удалённых от номинальных поверхностей, размещённых в системе координат системы измерения.
Построить эквидистанты к номинальным поверхностям по наиболее и наименее удалённым точкам. Выделить границы реальных поверхностей детали. Эквидистантой является геометрическое место точек, удалённых от данной плоской кривой или поверхности на данное расстояние в заданном направлении (наружу или внутрь).
Положение нормалей к плоскостям, осей поверхностей, «похожих» на тело вращения, и номинальных систем координат реальных поверхностей всех видов определяет расположение реальных поверхностей детали в системе координат системы измерения.
Выбрав базу в системе координат системы измерения, определить по отношению к ней численные параметры расположения систем координат реальных поверхностей, осей осесимметрич-ных поверхностей и нормалей к поверхностям, «похожим» на плоскости.
Сравнить определённые параметры расположения с аналогичными в номинальной системе координат проекта детали и определить погрешности расположения реальных поверхностей.
Составить протокол результатов определённых погрешностей формы и расположения реальных поверхностей детали.
Сопоставить с требованиями по отклонениям формы и расположения поверхностей детали и оформить результаты измерений детали в соответствии с требованиями [4].
При каждом проведении измерений КИМ существует вероятность погрешности. Но это может повлиять большое количество факторов, например температура помещения, щупы, планирование стратегии измерений и т. д.
Любое изменения температуры помещения, в котором находится КИМ, изменяет геометрию, как структуры машины, так и детали. С этой целью в КИМах присутствует система температурной компенсации, которая уменьшает погрешности, обусловленных изменением температуры и влияющих на результат измерения.
Щуп, прикрепленный к измерительной оси машины, осуществляет сбор данных при соприкосновении с деталью. Для КИМ существует много типов щупов. Стандартные щупы могут быть заменены другими, в зависимости от конфигурации машин. Так как щупы имеют различные уровни повторяемости, что влияет на точность системы, точность машины, к которой прикреплен щуп, является определяющим фактором в общей точности. Имеются и ряд других факторов, влияющих на точность системы, например, способы касания щупом поверхности детали, контактирование щупа с деталью не наконечником, а хвостиком стержня щупа. Загрязнение наконечника щупа хотя бы в один микрон, а так же точность зависит от профессионализма оператора машины.
Планирование стратегии измерения содержит в себе поэтапную подготовку к измерению машиной. Первым этапом является просмотр чертежа и выбор всех размеров, которые нужно проверить. Выделение таких размеров - это лучший способ подтвердить, что все размеры действительно проверены.
Фиксирование детали - это основной аспект планирования стратегии измерения. Неправильная фиксация может привести к деформации детали и перекрытию существенной части допуска детали. Эта проблема может усугубить изменение температуры в момент измерения [5].
Библиографические ссылки
1. Харитонов В.И. Управление техническими системами: М.: ФОРУМ, 2010. - 384 с.
2. Координатно-измерительная техника фирмы Carl Zeiss: Каталог. С. 12.
3. ГОСТ 24642-81 Допуски формы и расположения поверхностей.
4. Кашуба Л.А. Алгоритм обработки информации, полученной при измерении реальной геометрии деталей на координатно-измерительных машинах: Электронный журнал «Системный анализ в науке и образовании» Выпуск №3, 2011 год.
5. Координатно-измерительные машины «Global»: Руководство пользователя.
© Борисенко Т. А., Мурашова М. С., Климовская М. А., Снежко А. А., 2019
