Автоматизированные устройства контроля параметров геометрической формы деталей

В автоматических устройствах измерения параметров геометрической формы деталей, как правило, используются те же самые первичные измерительные преобразователи и отсчетные устройства, что и при контроле линейных размеров. Более того, в случае комплексных измерений контроль размеров и погрешности формы изделий производятся на одной и той же позиции с помощью одного и того же первичного преобразователя. При этом следует отметить, что допуск на отклонение формы и взаимного расположения поверхностей может составлять 20…50% от допуска на размер, т.е. точность измерительного прибора должна быть в 2…5 раз выше, чем при измерении размера. Другим аспектом таких измерений является необходимось либо взаимного перемещения измерительного преобразователя относительно контролируемой детали, либо вращения ее, что требует определенных конструктивных решений и затрат времени.

Рисунок 1.8 – Схема устройства для контроля формы вала

в продольном сечении

Устройство контроля формы цилиндрических деталей в продольном сечении представлено на рисунке 1.8.

Контролируемая деталь 1 устанавливается в измерительные центры 2 и 3. Первичный преобразователь 4 закреплён в кронштейне 5, а его измерительный наконечник 6 контактирует с поверхностью детали 1. Кронштейн 5 установлен на стойке 7 с возможностью перемещения в вертикальном направлении для наладки измерительного устройства на заданный диаметр контролируемой детали.

Для движения измерительного преобразователя вдоль образующей поверхности вала и измерения отклонения его формы в продольном сечении стойка 7 закреплена на подвижной каретке 8 шариковой направляющей. Перемещение каретки осуществляется электродвигателем 9 посредством винтовой передачи 10. Конечные выключатели 11 и 12 служат для ограничения движения каретки 8. Их положение определяется длиной измеряемой поверхности вала.

2. ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №1
«РАСЧЕТ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ ПРИБОРОВ АКТИВНОГО КОНТРОЛЯ ДЕТАЛЕЙ БОЛЬШЕГО ДИАМЕТРА»

Цель занятия

Изучение схем и методов расчета измерительных скоб.

Теоретические положения

При контроле деталей больших размеров и особенно таких деталей, обработка которых ведется в люнетах, применяют измерительные устройства с призмой («наездники»).

Существующие устройства с призмой строят по двум различным измерительным схемам. На рисункае 2.1,а приведена принципиальная схема, в которой косвенное измерение диаметра вала осуществляется измерительной головкой (преобразователем) 2 по биссектрисе угла, образованного опорными поверхностями призмы 1.

Передаточное отношение схемы к изменению диаметра контролируемого вала, показывающее перемещение стержня измерительной головки 2при изменении диаметра вала определяется по формуле

. (2.1)

Передаточное отношение схемы при измерении овальности

. (2.2)

Рисунок 2.1 – Измерительные устройства с призмой

а – схема измерения вала по биссектрисе угла призмы;

б – схема измерения вала перпендикулярно биссектрисе угла призмы.

Изменения показаний ∆П измерительного преобразователя связано с изменением диаметра детали ∆d зависимостью

∆П = k∆d, (2.3)

где k – коэффициент, зависящий от схемы измерения и угла призмы α (таблица 2.1).

Таблица 2.1 – Значение коэффициента k
Схема измерения	Угол призмы α, град
	0,8	0,5	0,21	0,08

Погрешность измерения зависит от погрешности изготовления угла призмы ∆α_рад

∆ = m∆d∆α_рад , (2.4)

где m – коэффициент, зависящий от схемы измерения и угла призмы (таблица 2.2); ∆ α_рад – предельная погрешность угла призмы в радианах.

Если погрешность ∆α задана в градусной мере, то ее нужно перевести в радианную меру по формуле

(2.5)

Таблица 2.2 – Значение коэффициента m
Схема измерения	Угол призмы α, град
	1,94	1,73	1,75	2,16

В другой схеме (рисунок 2.1,б) косвенное измерение диаметра осуществляют по линии, перпендикулярной биссектрисе угла между опорными поверхностями призмы 1, измерительной головкой 2 с помощью передающего рычага 3.

Передаточное отношение такой схемы к овальности, огранке практически равно передаточному отношению при измерении диаметра вала. Поэтому эта схема обладает более высокими метрологическими данными.

Передаточное отношение схемы при измерении диаметра составляет ; при измерении овальности , тогда

. (2.6)

В случае контроля длинных деталей, обрабатываемых с продольной подачей, или деталей с несколькими обрабатываемыми шейками измерительные устройства типа «наездники» обычно крепят к кожуху шлифовального круга. При этом измерительное устройство будет непрерывно вести контроль по всей шлифуемой длине детали.

В других случаях устройства крепят к столу станка или к передней бабке станка.

2.3. Индивидуальные расчетные задания

Исходные данные для расчета передаточных отношений устройств, реализующих схемы измерения диаметра вала по биссектрисе угла призмы и перпендикулярно ей представлены в таблице 2.3 и выбираются по последней цифре номера зачетной книжки.

Порядок выполнения работы

1. Изучить теоретические положения.

2. По таблицам допусков и основных отклонений валов (ДСТУ 2500 – 94) определить предельные отклонения es; ei вала и допуск Тd (Тd = ∆d).

3. Рассчитать по формуле (2.3) диапазон изменения показаний ∆П преобразователя.

4. Рассчитать значения передаточных отношений схемы скобы, представленной на рисунке 2.1,а при измерении диаметра ( ) и овальности ( ).

5. Рассчитать значение передаточного отношения скобы, выполненной по схеме 2.1,б при измерении овальности.

6. Расчетные данные по пунктам 2…5 занести в таблицу 2.4.

7. Сравнить значения передаточных отношений и для схем, приведенных на рисунках 2.1,а и 2.1,б и дать заключение.

8. Рассчитать значения передаточных отношений скоб (схемы 2.1,а и 2.1,б) при измерении диаметра и овальности деталей при различных номинальных углах призмы. Расчетные данные занести в таблицу 2.5.

9. По данным таблицы 2.5 построить графики зависимости ; (рисунки 2.2 и 2.3). Обосновать выбор угла призмы с точки зрения чувствительности схемы измерительного устройства к отклонению диаметра и овальности.

Таблица 2.4 – Расчетные данные ∆d, ∆П, , , ∆
Наименование параметра	Схема «а»	Схема «б»
Допуск вала Тd (Тd = ∆d), мм
Диапазон показаний преобразователя ∆П, мм
Передаточное отношение по диаметру
Передаточное отношение по овальности
Погрешность, связанная с отклонением угла призмы ∆, мм

Таблица 2.5 – Данные расчета зависимостей ;
№ схемы	Передаточное отношение	Угол призмы α, град.
«а»
«б»

Рисунок 2.2 – Графики зависимости

Рисунок 2.3 – Графики зависимости

Содержание отчета

1. Цель занятия.

2. Основные теоретические положения.

3. Таблица исходных данных для расчета.

4. Расчет параметров ∆П, , , ∆.

5. Таблицы 2.4, 2.5 расчетных данных.

6. Графики зависимости и (рисунки 2.2, 2.3).

7. Выводы.

2.6. Контрольные вопросы

1. Каковы достоинства и недостатки 3-х контактных измерительных скоб?

2. Как определить передаточное отношение скоб, выполненных по схеме «а» и «б»?

3. Как рассчитать погрешность измерения от угла призмы?

4. Как зависит чувствительность измерения скоб от угла призмы?

3. ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №2
РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ПОДВОДЯЩЕГО УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПРИБОРОВ АКТИВНОГО КОНТРОЛЯ

Цель занятия

Изучение конструкции подводящего устройства и методик расчета конструктивных параметров гидропривода и его прочности.

Теоретические положения