Вимірювання і засоби для вимірювання

Виміряти який-небудь параметр деталі - значить порівняти його із заданим на робочому кресленні. Під час вимірювання знаходять числове значення параметра і встановлюють придатність контрольованої деталі в межах заданих відхилень. Контроль є інформаційним процесом, що характеризує якість деталей, що перевіряються. Для контролю розмірів використовують різні інструменти і прилади, які можна розділити на дві групи: для абсолютних і відносних вимірювань.

Суть абсолютного методу вимірювання полягає в безпосередньому визначенні вимірюваної величини. Прилади, використовувані при цьому, мають штрихові шкали. Найпростішим інструментом є звичайна металева лінійка. Підвищення точності відліку, зв'язане з оцінюванням частки розподілу шкали, забезпечують за допомогою спеціальних пристроїв, називаних ноніусами. До подібних засобів вимірювання можна віднести штангенінструменти, що мають лінійний ноніус: штангенциркулі, штангенрейсмуси і штангенглибиноміри. Ці інструменти оснащені лінійними шкалами, відлік за якими здійснюється за допомогою додаткової шкали - ноніуса.

Штангенциркуль (рис 5.7) складається зі штанги 1 з нанесеної на ній основною міліметровою шкалою і переміщуваної від руки каретки 2 зі шкалою ноніуса. На штанзі і каретці є нижні губки 3 і 4 (для зовнішніх) вимірірювань і верхні 5 і 6 (для внутрішніх вимірювань). Гвинт 7 слугує для фіксації каретки на штанзі.

Більш точними штриховими приладами з ноніусом є мікрометричні інструменти-мікрометри. Мікрометри за допомогою гвинтової пари перетворюють обертальний рух у поступальний. Основна шкала розташована на стеблі приладу. Дробову частину вимірюваного розміру визначають за додатковою шкалою, нанесеною на барабані. Мікрометром вимірюють розміри з точністю до 0,01 мм (рис. 5.8). Відносний метод вимірювання полягає у визначенні відхилень вимірюваної величини від заданого значення. Даний метод є більш точним у порівнянні з абсолютним. При використанні приладів для вимірювання цим методом визначають відхилення від заданого розміру, на який попередньо налаштований прилад за відповідним еталоном.

Вимірювання зовнішніх поверхонь при цьому можна здійснювати індикаторними скобами (рис. 5.9). При охопленні вимірюваної поверхні п'ятою 2 і упором 6 вимірювальна п'ята 3, переміщуючись в осьовому напрямку передає відхилення розміру на стрілку 8 індикатора 4. Вимірювальне зусилля створюється пружиною індикатора й індикаторної скоби 7. Настроювання скоби на розмір здійснюють за еталоном (або за кінцевими мірами) шляхом переміщення п'яти 2 з подальшою її фіксацією

гвинтом 5. Важіль 1 слугує для відведення вимірювальної п'яти під час установлення скоби на вимірювану деталь. Вимірювання діаметрів внутрішніх циліндричних поверхонь відносним методом здійснюють індикаторним нутроміром, глибини - індикаторним глибиноміром.

Граничні калібри. Калібрами називають безшкальні інструменти, призначені для перевірки розмірів, форми поверхонь деталі і їх взаємного розташування. Вони є найбільш розповсюдженим засобом контролю в умовах серійного і масового виробництв. При використанні калібрів не вимірюють чисельні значення відхилень від заданих розмірів, а лише установлюють факт знаходження розміру поверхні деталі в межах поля допуску. Граничний калібр для валів називають калібром-скобою, а для отворів - калібром-пробкою. Калібри повинні мати дві поверхні - прохідну і непрохідну. Прохідна сторона калібру скоби (ПР) повинна відповідати найбільшому граничному розміру поверхні, що допускається, непрохідна (НЕ) - найменшому. Різниця між розмірами прохідної і непрохідної сторін калібру відповідає допуску на контрольований розмір поверхні деталі. На рис. 5.10 представлені конструкції граничних калібрів і схеми вимірювання ними. Для контролю різьби використовують різьбові калібри. Прохідні різьбові калібри повинні згвинчуватись з деталлю, а непрохідні - не повинні. Широке поширення одержали вимірювальні прилади спеціального призначення, наприклад для контролю взаємного положення поверхонь деталі.

Контрольне пристосування для вимірювання биття отвору А деталі відносно шийок вала показане на рис. 5.11. Контрольовану деталь 1 установлюють шийками на роликові призми 2 і 3. Биття отвору вимірюють індикатором 4 з важільною передачею 5, установленою на стійці 6. Механізація й автоматизація вимірювань забезпечує значне підвищення продуктивності і дозволяє керувати технологічним процесом обробки деталі. Зокрема це можливо з використанням засобів активного контролю.

Під час контролю можна безпосередньо обмірювати оброблювану деталь. Під час експлуатації круглошліфувальних верстатів широко використовують триконтактні скоби (рис. 5.12). Скоба 5 має два базові і один вимірювальний 2 наконечники. Сама скоба шарнірно підвішена на кожуху 8 шліфувального круга і може відкидатися. Відхилення розміру вала під час його шліфування сприймається вимірювальним наконечником 2 і через важіль 6 передається на індикатор 7 або на вимірювальний перетворювач. В останньому випадку, коли розмір деталі досягне заданого значення, перетворювач відключає електроживлення і верстат зупиняється.

Сучасні багатоцільові металорізальні верстати (БЦВ) з числовим програмним керуванням (ЧПК) можуть мати засоби контролю оброблюваної деталі безпосередньо на верстаті. Для цього використовують датчики дотику, змонтовані в інструментальній оправці, встановленої в гнізді магазина інструментів верстата.

Датчик (рис. 5.13, а), що має підпружинений щуп, який може відхилятися в радіальному й осьовому напрямках від середнього положення,

монтують у корпусі 2 конічної оправки 4. Оправка своєю поверхнею базується в гнізді інструментального магазина (коли немає потреби у вимірюваннях) або в отворі шпинделя верстата під час вимірювання. Хвостовик 5 слугує для автоматичного закріплення датчика. Пристрій 3 передає сигнал про дотик датчика до вимірюваної поверхні деталі. За програмою датчик маніпулятором вилучають із гнізда інструментального магазина верстата і встановлюють у шпиндель. Щуп торкається двох протилежних сторін оброблюваної поверхні (наприклад, отвору). Наявний усередині датчика генератор інфрачервоного випромінювання подає сигнали, що посилаються в момент торкання датчиком оброблених поверхонь деталі. Посланий сигнал надходить у пристрій пошуку сигналу 7 (рис. 5.13, б) і далі у лічильник 8, де порівнюється із сигналом зворотного зв'язку 9. Результуючий сигнал запам'ятовується і надходить у блок контролю розмірів 10, звідки направляється в пристрій ЧПК 11 верстата. Система автоматичного контролю здійснює порівняння обмірюваного розміру з заданим і видає команду або на продовження обробки, або її закінчення.

В автоматизованому виробництві доцільне використання контрольно-вимірювальної машини (КВМ), що включає датчик дотику, систему керування, обчислювальний пристрій і математичне забезпечення. Результати вимірювань виводять на принтер (рис. 5.14).

Розвитком КВМ є створення вимірювальних роботів (рис. 5.15). Робот може бути оснащений декількома одночасно працюючими вимірювальними пристроями. Горизонтальне виконання (рис. 5.15) забезпечує гарний доступ до контрольованої деталі і вимірювання з різних сторін за допомогою щупів однієї конфігурації.

Вимірювання шорсткості поверхні здійснюють за допомогою приладів, що підрозділяються на 2 групи: контактні (щупові) і безконтактні. Перші мають вимірювальний наконечник у виді голки, що контактує під час вимірювання з мікронерівностями поверхні, що перевіряються, (профілографи і профілометри). До безконтактних приладів відносяться оптико-механічні.

На робочому місці не завжди зручно користуватися існуючими приладами для вимірювання шорсткості поверхні, тому поширений контроль порівнянням шорсткості поверхні деталі зі стандартним зразком (рис.5.16). Цей метод не дає чисельного значення шорсткості, проте при певних навичках фахівця, що здійснює контроль дозволяє досить точно оцінити шорсткість обробленої поверхні. Оцінювання здійснюють візуально-дотикальним способом.