Разработка автоматизированной системы выбора методов и средств измерений допусков ориентации

Если ощупываемый цилиндр  имеет конусность, то ее можно предварительно измерить и учесть как систематическую  погрешность.

1.4 Отклонение от перпендикулярности двух прямых.

Отклонение от перпендикулярности плоскости или оси (или прямой) относительно оси (прямой) - отклонение угла между плоскостью или осью (прямой) и базовой осью от прямого угла (90°), выраженное в линейных единицах EPR на длине нормируемого участка.[1]

1.4.1 Измерение отклонения от перпендикулярности прямой (оси) относительно прямой (оси) делительной головкой.

Проведение измерения (Рис. 17).

Рис. 17. Измерение  отклонения от перпендикулярности прямой (оси) относительно прямой (оси) делительной  головкой. 1 – измеряемая  деталь; 2 – поверочная плита; 3 –  делительная головка; 4 – контрольная  оправка; 5 – прибор для измерения  длин.

В базовое отверстие измеряемой детали вводят предпочтительно цилиндрическую контрольную оправку с минимальным  зазором или контрольную оправку с малой конусностью. Измеряемую деталь с контрольной оправкой закрепляют на делительной головке. Затем поворачивают измеряемую деталь вместе с контрольной оправкой за счет вращения шпинделя делительной головки до тех пор, пока на приборе для измерения длин значения показаний А₁ и А₂не совпадут (Рис. 37, а). В случае применения контрольной оправки с малой конусностью необходимо учитывать разность диаметром в местах измерения. К угловому значению, отсчитанному на делительной головке, прибавляют 90⁰. Это значение устанавливают путем вращения шпинделя делительной головки. В отверстие, для которого заданы допуски, вводят контрольную оправку, ощупываемую с помощью прибора для измерения длин (Рис. 37, б) на расстоянии L₁. Регистрируют показания А₃ и А₄ прибора для измерения длин.[1]

Область применения.

Метод применим для измерения  отклонения от перпендикулярности между  двумя осями отверстий в деталях, которые могут быть закреплены на делительной головке.

Погрешность измерения.

На погрешность измерения  в особенности влияют:

• Погрешность прибора для измерения длин;
• Погрешность делительной головки;
• Зазор между отверстием и контрольной оправкой;
• Погрешность поперечной плиты.

1.4.2 Измерение отклонения от перпендикулярности прямой (оси) относительно прямой (оси) контрольными оправками и уровнем.

Проведение измерения (Рис. 18).

Рис. 18 Измерение  отклонения от перпендикулярности прямой (оси) относительно прямой (оси) контрольными оправками и уровнем. 1 – измеряемая  деталь, 2 – жесткая подкладка, 3 –  контрольная оправка, 4 – оптический  квадрант

 Измеряемую деталь  размещают на жесткой подкладке  в устойчивом положении. В рассматриваемые  отверстия вводят цилиндрические  контрольные оправки с минимальным  зазором или конические контрольные  оправки с малой конусностью.  С помощью уровня измеряют  угол φ_B базовой оси к горизонтали и угол наклона φ_S рассматриваемой оси к горизонтали. Угол φ между обеими прямыми вычисляют по измеренным углам φ_B и φ_S при соблюдении принятого правила знаков. Если применяют контрольные оправки с малой конусностью, то угол конуса оправок учитывается как систематическая погрешность. Результат измерения необходимо скорректировать на величину этой погрешности. Отклонение вычисляют по формуле (1).[1]

Метод применим для измерения  отклонения от перпендикулярности осей отверстий и валов (наружных поверхностей) крупногабаритных деталей.

На погрешность измерения  влияют: зазор между контрольной  оправкой и отверстием, погрешность  уровня.

1.4.3 Измерение отклонения от перпендикулярности прямой (оси) относительно прямой (оси) контрольной оправкой и прибором для измерения длин.

Проведение измерения (Рис. 19,  20)

Рис. 19. Измерение  отклонения от перпендикулярности прямой (оси) относительно прямой (оси) контрольной  оправкой и прибором для измерения  длин. 1 – измеряемая  деталь, 2 – поверочная плита, 3 –  контрольная оправка, 4 – призмы, 5 – прибор для измерения длин, 6 – элемент, предохраняющий измеряемую  деталь.

Измеряемую деталь помещают в призмах и предохраняют от осевого  смещения. В рассматриваемое отверстие  вводят цилиндрическую контрольную  оправку с минимальным зазором  или с малой конусностью. С  помощью прибора для измерения  длин определяют на протяжении расстояние L1 показание A1 и после поворота измеряемо детали с контрольной оправкой на 180⁰ вокруг базовой оси определяют показание А2. Если предполагается измерить отклонение от перпендикулярности между двумя отверстиями в корпусе, можно использовать схему измерения (Рис. 20).[1]

 

Рис 20. Измерение  отклонения от перпендикулярности между  двумя отверстиями в корпусе 1- измеряемая  деталь, 2 – контрольная оправка, 3 – упор, 4 – прибор для измерения  длин

По показаниям А1 и А 2 вычисляют  разность показаний ΔА₀=А1-А2

Далее вычисляют Δφ.

На погрешность измерения  в основном влияют: погрешность прибора  для измерения длин, отклонение от круглости призмы.

Рассмотрев самые известные  методы измерения отклонения от перпендикулярности, автором работы были рассмотрены  факторы, влияющие на выбор данных средств  измерения.

 

 

 

 

 

Глава 2. Выбор  методов измерения

 

На выбор данных средств  влияют следующие факторы:

1. Точность измерения
2. Возможность расположения на измерительном оборудовании
3. Тип производства
4. Соотношение длины измерения и длины базирования
5. Сложность измеряемой детали

2.1 Влияние точности измерения на выбор метода измерения.

В нормативных документах указано, что точность - характеристика измерения, отражающая степень близости его результатов к истинному значению измеряемой величины. Чем меньше результат измерения отклоняется от истинного значения величины, тем точность выше

Данный фактор является важнейшим  при выборе метода измерений, так  как первоначальной задачей при  производстве является выпуск изделия  с определенной точностью.

Рассмотрим факторы, влияющие на точность перечисленных выше методов  измерений:

2.1.1  Измерение на кругломере

На погрешность измерения  в особенности влияют:

- погрешность прибора  для измерения отклонений формы;

- погрешность, обусловленная  графической оценкой;

- отклонение формы, ощупываемого  элемента (только в том случае, если измеряют разность показаний  прибора)

Рассмотрим каждый фактор в отдельности на примере прибора Абрис К10.2-1 (Рис 21).[10]

Рис. 21. Кругломер, модель Абрис К10.2-1

Технические характеристики кругломера Абрис К10.2-1 указаны в таблице 1.

Таблица 1. Технические  характеристики кругломера Абрис К10.2-1

Допускаемая радиальная погрешность  шпинделя	0,56 мкм
Допускаемая осевая погрешность  шпинделя	0,08 мкм
Погрешность траектории прямолинейного перемещения на всей длине, не более	1,0 мкм
Радиусы кривизны измерительных  наконечников	0,25
Предел допускаемой основной погрешности	10 %

В случае, когда максимальное возможное значение погрешности  составляет, например, 1,64 мкм, функция  зависимости вероятности выбора данного метода измерений и требуемой  точности, будет иметь вид гладкой  убывающей кривой, стремящейся к  нулю с точкой среза, равной максимальной точности прибора. Коэффициенты кривой подбираются вручную, в конечном итоге, функция зависимости приобретает  вид, изображенный на графике 1.

График. 1. Вид функции зависимости вероятности выбора кругломера от увеличения  необходимой точности измерения

Функция зависимости выбора данного метода от точности , при  максимально допустимом значении погрешности, равном 1,64 мкм:

y(x)= (-ATAN(х))/2,7+0,45)

Таким образом, зная точность, с которой необходимо произвести измерение – получим вероятность  выбора данного метода.

2.1.2  Измерение на координатной измерительной машине (КИМ)

На погрешность измерения  влияют факторы:

- погрешность координатной  измерительной машины;

- погрешность, обусловленная  ограничения числа точек измерения;

- отклонение от плоскостности  рассматриваемого элемента и  базы;

- погрешность, обусловленная  методом оценки.

Основной погрешностью, влияющей на точность измерения на КИМ, является инструментальная погрешность.

Рассмотрим характеристики погрешности на примере КИМ-500 (Таблица  2).[11]

Таблица 2. Характеристики погрешности на КИМ-500

Предел допускаемой основной погрешности, мкм	0,5 + L/500
	1,1 + L/350
	1,5 + L/280
	2,5 + L/225

 

Рис. 22. КИМ-500

В случае, когда максимальное возможное значение погрешности  составляет, например, 1,32 мкм, функция  зависимости вероятности выбора данного метода измерений и требуемой  точности, будет иметь вид гладкой  убывающей кривой, стремящейся к  нулю с точкой среза, равной максимальной точности прибора. Коэффициенты кривой подбираются вручную, в конечном итоге, функция зависимости приобретает вид, изображенный на графике 2.

График 2. Вид функции зависимости вероятности выбора КИМ от увеличения  необходимой точности измерения.

 Функция зависимости  выбора данного метода от точности , при максимально допустимом  значении погрешности, равном 1,32:

y(x)= (-ATAN(х-2))/2,7+0,45)

2.1.3 Измерение на приборе для измерения длин (универсальный)

На погрешность измерения  влияет:

- погрешность прибора  для измерения длин;

- торцевое биение поверхности  круглого стола;

- отклонение от круглости  ощупываемого элемента.

Факторы торцевое биение поверхности  круглого стола и отклонения от круглости  ощупываемого элемента устраняются  путем начальной настройки приборов, поэтому основную погрешность при  измерениях вносит инструментальная погрешность.

Таблице 3. Характеристики точности измерения прибора TESA- hite 700 [12]

Предел допускаемой основной погрешности, мкм

2,5

 

Рис. 23. TESA- hite 700

В случае, когда максимальное возможное значение погрешности  составляет, например,  2,5 мкм, функция  зависимости вероятности выбора данного метода измерений и требуемой  точности, будет иметь вид гладкой  убывающей кривой, стремящейся к  нулю с точкой среза, равной максимальной точности прибора. Коэффициенты кривой подбираются вручную, в конечном итоге, функция зависимости приобретает  вид, изображенный на графике 3.

График 3. Вид функции зависимости вероятности выбора прибора для измерения длин (универсальный) от увеличения  необходимой точности измерения.