Проектування автоматизованих пристроїв для контролю розмірів деталей в зоні різання металорізального верстата з ЧПУ. Математичні залежності для визначення похибки вимірювання, залежно від відхилень розмірів, форми і розташування циліндричних отворів.
Аннотация к работе
Вплив різноманітних факторів зменшує точність обробки деталей на металорізальних верстатах з ЧПУ. Сучасні засоби автоматизованого контролю розмірів деталей, що обробляються на металорізальних верстатах з ЧПУ, забезпечують точність вимірювання від 0,001?10-3 м до 0,005?10-3 м. У звязку з цим актуальним науковим завданням є теоретичне обгрунтування створення адаптованих засобів автоматизованого контролю розмірів деталей, що обробляються на металорізальних верстатах з ЧПУ, які забезпечують необхідну точність і надійність автоматизованого контролю в зоні різання. Метою дослідження є теоретичне обгрунтування створення адаптованих засобів для автоматизованого управління точністю розмірів деталей, що обробляються на токарних верстатах з ЧПУ, які дозволяють збільшити точність та надійність вимірювання, збільшити продуктивність процесу контролю і гнучкість автоматизованих машинобудівних комплексів. Ідея роботи полягає в єдиному методологічному підході до створення засобів автоматизованого контролю розмірів деталей, що обробляються на металорізальних верстатах з ЧПУ, і визначенні характеристик точності контролюючих пристроїв шляхом теоретичних досліджень похибок вимірювання, які залежать від точності виготовлення деталей вимірювальних пристроїв.Обгрунтовано важливість і актуальність дисертації, викладено мету роботи та сформулювати основні наукові положення, які виносяться на захист, їх практичне значення та новизну.Аналіз існуючого значного світового і вітчизняного досвіду показав, що є три напрямки досліджень, які орієнтовані на збільшення точності виготовлення деталей на металорізальних верстатах з ЧПУ: збільшення жорсткості технологічної системи "верстат-пристрій-інструмент-деталь" і збільшення точності виготовлення вузлів і деталей металорізального верстата; вибір технологічних режимів і умов протікання процесів металообробки, які забезпечують задану точність; застосування систем автоматизованого управління точністю металообробки. Пріоритет створення систем автоматизованого контролю розмірів деталей, які обробляються на металорізальних верстатах з ЧПУ, належить Науково-виробничому обєднанню ЄНІМС, Всесоюзному науково-дослідному інституту вимірювання, Науково-виробничому обєднанню "Оргстанкінпром", Рязанському верстатобудівному виробничому обєднанню; зарубіжним фірмам "Gildemeister" (Німеччина), "Ikegai" (Японія), "Hitachi Seiki" (Японія), "Marposs" (Італія), "Renishow Electrical" (Англія) та іншим. При виготовленні деталей з меньшим допуском суттєво збільшується вплив складових похибки механічної обробки, які обумовлені похибками геометрії різальної кромки інструмента, похибками налагодження ріжучого інструмента і верстата на розмір, похибками установки, базування і закріплення різального інструмента та іншими факторами. Для автоматизованого контролю розмірів деталей застосовують вимірювальні пристрої, які забезпечують точність вимірювання: 0,001?10-3 м - трьохкоординатний датчик дотику фірми "Renishow Electrical" (Англія), 0,002?10-3 м - двокоординатна головка дотику фірм "Marposs" (Італія) і "Gildemeister" (Німеччина), 0,005?10-3 м - вимірювальний пристрій фірми "LK Tool Compani Limited" (Англія). Тому створення високоточних вимірювальних пристроїв, які мають величину вільного ходу вимірювального накінцівника у межах від 0 до 20?10-3 м, які дозволяють здійснювати контроль розмірів у зоні різання і які забезпечують корекцію розмірів деталей в автоматичному режимі, є актуальною науковою задачею.Сумарна величина похибки головки дотику, яка залежить від установки сферичного накінцівника у вихідне "нульове" положення після закінчення процесу вимірювання, дорівнює , (1) де - величина похибки, яка залежить від відхилень номінальних розмірів шариків і співвісних з ними циліндричних отворів; - величина похибки, яка залежить від відхилень геометричної форми шариків і циліндричних отворів;-величина похибки, яка залежить від розташування осей циліндричних отворів опорного кільця і фланця стакана (див. рис. , (2) де DS R - величина похибки, яка залежить від відхилень номінальних розмірів шариків; DS d - величина похибки, яка залежить від відхилень номінальних розмірів співвісних циліндричних отворів опорного кільця і фланця стакана головки дотику. Максимальна сумарна величина похибки головки дотику, яка залежить від відхилень номінальних розмірів шариків і співвісних з ними циліндричних отворів опорного кільця і фланця стакана, визначиться виразом , (10) де - величина похибки, яка утворюється в результаті неспіввісності циліндричних отворів опорного кільця і фланця стакана; - величина похибки, яка залежить від відхилень розташування осей циліндричних отворів.Аналіз результатів розрахунків, які виконані на основі одержаних математичних залежностей, показав : Зі збільшенням радіусу шариків у межах від 0,065?10-3 м до 0,25?10-3 м, що відповідає 3...10 ступеням точності шарика, похибка головки дотику знаходит