КООРДИНАТНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОТВЕРСТИЙ

В условиях современного машиностроительного производства требования к точности и производительности измерений непрерывно повышаются. Возрастает роль измерительных средств. В настоящее время наблюдается стремительное внедрение координатно-измерительных машин (КИМ) [3].

Преимуществами КИМ по сравнению с другими средствами измерения и контроля являются относительно быстрая скорость получения данных, высокая точность измерений, автоматизированный метод измерения, а так же измерение поверхностей сложного профиля.

Точность измерений на КИМ достигает от 0,2 до 1 мкм. Поэтому, если требуется получить изделие с довольно жесткими требованиями к точности (к примеру оборонная промышленность, медицинское оборудование, аэрокосмическая техника) целесообразно использовать КИМ.

КИМ использует координатный метод контроля, который заключается в замене реальных поверхностей детали их математическим представлением. На основе измеренного облака точек реальных поверхностей детали рассчитываются параметры заменяющих элементов, таких, как линия, окружность, плоскость, цилиндрическая поверхность, сфера и т.д. [1]. Все расчеты геометрических показателей и размеров осуществляются с помощью ЭВМ, без которой не может работать КИМ. Далее ЭВМ использует алгоритм, который содержит формулы или набор формул, по которым осуществляется расчет требуемых параметров с учетом поставленной задачи измерения, рисунок 1 [1].

Рисунок 1. Моделирование геометрических параметров размерных комплексов

Главной проблемой при создании отверстий является «закрытость» зоны резания, что с совокупностью погрешностями инструмента, станка, базирования заготовки и прочими, вызывают погрешности отверстия. Особенно это заметно когда создается комплекс отверстий и требуется их точное взаимное расположение. Поэтому часто отверстия требуют более точных методов контроля, чем и помогает КИМ.

Точность измерений на КИМ зависит от нескольких факторов. Одним из них является выбор методики измерения. Процесс сбора данных различен. В данный момент нет определенной методики измерения, что затрудняет начало работы с КИМ. В зависимости от размеров и доступности отверстий применяют те или иные виды щупов, датчиков, лазеров. В случае использования щупа мы можем проводить непрерывное соприкосновение с поверхностью отверстия. Также существует и точечный сбор, путем многократного точечного контакта рисунок 2 [3].

Рисунок 2. Траектория движения измерительной головки

При многоточечном измерении можно получить более подробную информацию об отклонениях. Это показано на рисунке 3 [2].

Рисунок 3. Измерительные данные отверстий, показывающие необходимость многоточечного измерения

Однако с увеличением количества контролируемых точек повышается и трудоемкость процесса, а стало быть увеличивается стоимость контролируемых операций. Поэтому требуется опытный оператор, который сможет определить нужную методику измерения.

Не мало важным является следующая после замеров обработка облака точек. Многие компании по выпуску КИМ выпускают и программное обеспечение к работе, включающую и обработку полученных данных. В их основе лежат методы аппроксимации измеренных точек. Распространенными методами являются: метод наименьших квадратов, методы описания и вписывания геометрии заменяющего элемента, метод среднего между описанной и вписанной геометриями заменяющего элемента [1].

Расчет средних поверхностей вместо прилегающих объясняется тем, что этот расчет более простой и занимает меньше машинного времени (его часто называют методом наименьших квадратов).

Универсальность КИМ достигается развитым программно-математическим обеспечением с большим набором модульных программ для измерения деталей с различными простыми и сложными поверхностями; системой измерительных головок касания с большим набором щупов различной конфигурации. Измерительные головки оснащаются наборами измерительных наконечников, обеспечивающих возможность контроля максимально большого числа геометрических параметров при одном установе детали, а также контроля диаметров отверстий, концентричности, межосевых расстояний и т.п.

Список литературы:

1. Болотов М.А., Лёзин И.А. Модели и методы оптимизации методик измерения деталей ГТД при их контроле на координатно-измерительных машинах / Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета/ [электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: https://cyberleninka.ru/article/n/modeli-i-metody-optimizatsii-metodik-izmereniya-detaley-gtd-pri-ih-kontrole-na-koordinatno-izmeritelnyh-mashinah (дата обращения: 12.07.17)
2. Братухин А.Г. Координатно-измерительные машины и комплексы / Научно-технический журнал «Наука и технологии в промышленности» / [электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: http://nt.ainrf.ru/NT_3_2011/036.pdf (дата обращения: 15.06.17)
3. Васильева А.А., Абляз Т.Р. Исследование процесса измерения корпусных деталей на координатно-измерительной машине CARL ZEISS CONTRA G2 / Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета/ [электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: https://cyberleninka.ru/article/n/issledovanie-protsessa-izmereniya-korpusnyh-detaley-na-koordinatno-izmeritelnoy-mashine-carl-zeiss-contura-g2 (дата обращения: 16.07.17)