Современных координатно-измерительных технологий

Объект исследования: конструкции и характеристики современных координатно-измерительных машин.

Результаты, полученные лично автором: проведено исследование современного состояния вопроса координатных измерений, представлен сравнительный анализ различных типов координатно-измерительных машин.

Применение современных координатно-измерительных машин (КИМ) позволяет: оперативно измерять геометрические параметры простых и сложных прецизионных деталей, включая корпусные, измерение которых традиционными способами требует дорогостоящей специальной оснастки или измерение которых невозможно вообще; сокращать время на наладку обрабатывающих станков, центров и модулей за счет быстрого и достоверного контроля первых обработанных деталей из последующей партии; исключать брак, используя постоянный контроль точности процесса обработки деталей, и своевременно корректировать его. КИМ измеряют одновременно в трех декартовых координатах. Традиционная конструкция представляет собой три взаимно ортогональные направляющие. Конструкция обеспечивает перемещение по осям измерительной головки с сенсорным управлением, работающей по принципу касания (контактный способ) или по оптическому принципу (бесконтактный способ). Общий принцип действия КИМ состоит в том, что объект измерения сканируется по точкам щупом со сферическим наконечником на конце. Во время каждого контакта смещение на осях считывается по шкале. Координаты точек, определенных измерительным наконечником затем передаются в компьютер для анализа. В качестве номинала используется электронная 3D-модель детали. Оператор КИМ создаёт измерительную программу непосредственно на компьютере, выбирая на 3D-модели элементы, подлежащие контролю. Программное обеспечение на основании этих данных позволяет автоматически распределить точки измерения по поверхности выбранного элемента, определить номинальные координаты этих точек и направляющие векторы подвода инструмента к точкам. Соединив КИМ с компьютером, оператор получает возможность измерять сложные пространственные детали и сравнивать полученные данные с 3D-моделью. После проведения обмеров компьютер автоматически выдает на монитор или на печать соответствующую стандартную карту измерений. Как правило, в стандартном протоколе измерений указаны фактические и номинальные значения контролируемых параметров, а также получившееся отклонение. Данные могут быть представлены в виде таблиц, диаграмм, графиков с визуальным показом положения и значений отклонений в трехмерном пространстве.

Среди типовых схем современных КИМ можно выделить горизонтальную, вертикальную, мостовую и портальную. Достоинствами первой являются повышенная точность за счет достаточной жесткости системы и возможность доступа к внутренним точкам объекта; второй – обеспечение максимальной точности по сравнению с другими типами КИМ; третьей – повышенная жесткость элементов, поддерживающих измерительную головку и возможность загрузки больших деталей; четвертой – повышенная жесткость, загрузка крупногабаритных объектов, высокая чувствительность и наличие массивной плиты стола, позволяющей улучшить условия измерений. Недостатками первой являются ограниченная возможность вертикальных перемещений и контроль изделий небольших габаритных размеров; второй – необходимость термостатированного помещения, контроль изделий малых габаритных размеров и высокая стоимость; третьей – наличие четырех стоек по углам машины, затрудняющих загрузку крупногабаритных деталей; четвертой – высокая стоимость.

Современные КИМ подразделяются на стационарные и мобильные. Преимущество стационарных КИМ очевидно при измерении точных деталей в стационарных условиях специальных термостатированных помещений. Но в ряде случаев их использование невозможно или неоправданно, например, при измерении крупногабаритных деталей или когда нет возможности доставить деталь в специальное помещение. В этих случаях используются измерительные машины портативного типа, представляющие собой многоосевую измерительную «руку» с шестью степенями свободы, имеющую три подвижных сочленения со сферическим рабочим пространством. Такие КИМ компактны и устанавливаются непосредственно рядом с измеряемым объектом.

В России впервые в мире была разработана и производится в настоящее время КИМ принципиально нового, инновационного типа, значительно превосходящая все зарубежные образцы по своим характеристикам, – это 6-осевая КИМ «ЛАПИК» (г. Саратов). Достаточно сказать, что данная КИМ отнесена комитетом национальной безопасности США к оборудованию двойного назначения, «обладающему особо высокими возможностями» и «способствующему развитию высоких технологий». Перспективы применения современных КИМ тесно связаны с наличием соответствующего высококвалифицированного персонала. Эффективное использование КИМ сегодня заключается не только в автоматизации тех рабочих мест, где устанавливается новое оборудование, но и в обучении людей новым способам работы, переподготовке специалистов и переосмыслении всех процессов, выполняемых на рабочих местах.

Материал поступил в редколлегию 11.04.2017

УДК 621.9

Д. Н. Шауро

Научные руководители: профессор кафедры «Технология машиностроения», д.т.н., В.П.Федоров; доцент кафедры «Триботехническое материаловедение и технологии материалов», к.т.н., Ковалева Е. В.

lenako1965@mail.ru