Измерение переменной составляющей радиуса вдоль оси крупногабаритных цилиндрических деталей в цеховых условиях

ИЗМЕРЕНИЕ ПЕРЕМЕННОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ РАДИУСА ВДОЛЬ ОСИ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ В ЦЕХОВЫХ УСЛОВИЯХ С.Ю. Млокосевич

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор Б.П. Тимофеев

В работе рассматриваются наиболее распространенные средства измерения переменной составляющей радиуса крупногабаритных валов вдоль оси (отклонения профиля продольного сечения) в цеховых условиях. Приводятся отличительные характеристики различных систем измерения, области их применения.

Введение

Переменная составляющая размера (диаметра) вала вдоль оси служит для характеристики отклонения формы профиля продольного сечения, в частности, бочкообраз-ности, конусообразности, седлообразности и др., и является компонентом отклонения от цилиндричности. Наиболее актуальна задача измерения и контроля профиля продольного сечения для валов прокатных станов и бумагоделательных машин, пятивал-ковых мельниц.

Средства измерения

Чаще всего в цеховых условиях для контроля и измерения формы профиля продольного сечения используют следующие способы:

• измерение в центрах (центрах детали, на шарах и т.п.) - одноточечное (одна точка контакта между измерительной системой и поверхностью детали);

• измерение скобами (в том числе пассаметрами) - двухточечное;

• измерение «тележками» (двухточечное);

• измерение встроенными средствами станка (двухточечные измерения, реализованы на вальцешлифовальных станках Hercules Maschnenfabrik Gmbh, Waldrich Siegen и др.);

• RollCal - двух- и четырехточечные измерительные системы;

• RON-PilotTM- девятиточечные приборы.

Измерения в центрах

Измерение в центрах (рис. 1) - наиболее простой и доступный способ. Для его реализации контролируемая деталь должна иметь центровые отверстия подходящей степени точности. Если прогиб детали оказывает значительное влияние на результат измерений, например вследствие переменной жесткости (как у коленчатых валов), ось вращения размещают вертикально.

S

Рис. 1. Измерения в центрах

Метод не может использоваться для деталей большой длины.

Часто этот метод используется для измерения деталей конусообразности: датчиком измеряется биение со стороны, обратной положению инструмента. Конусообраз-ность равна половине полученной величины.

Измерения при помощи скоб

Измерение профиля продольного сечения при помощи микрометрических скоб и пассаметров часто используется непосредственно на станке для контроля отклонения размера вдоль оси и проверки его абсолютной величины.

Рис. 2. Микрометрическая скоба завода «Калибр»

Измерение выполняется быстро, в нескольких сечениях и не требует каких-либо дополнительных действий. Для удобства работы скобу оснащают дополнительной опорой между измерительными точками.

С увеличением размера контролируемой поверхности точность результата падает, изготовление скобы и работа с ней становятся все более сложной задачей.

Измерение при помощи «тележек»

Измерение формы крупногабаритных деталей вдоль оси чаще всего осуществляют с помощью модернизированных скоб на роликах, напоминающих тележку. Такие приборы опускаются сверху на деталь и прокатываются вдоль ее оси.

Рис. 3. «Тележки» для измерения бочкообразности

Приборы этой группы просты в эксплуатации, как следствие - надежны и относительно недороги. Однако они не учитывают погрешность формы отдельных сечений (некруглость и волнистость), что снижает точность результата.

Постоянно ужесточающиеся требования по производительности и точности вынудили производителей оснастить станки измерительными системами.

Рис. 4. Вальцешлифовальный станок Waldrich Siegen ProfiGrid 600

Главная их отличительная особенность - в том, что измерения проводятся непосредственно во время обработки. ЧПУ станка управляет инструментом по результатом текущих измерений, формируя необходимую продольную форму детали.

Измерительные системы RollCal

Рис. 5. Измерительная система RollCal-2

Финская фирма RollTest Oy значительное внимание уделяет измерению и контролю формы валков бумагоделательных машин и прокатных станов. Первая двухточечная измерительная система RollCal Classic была выпущена достаточно давно и установлена в 17 странах мира. Принцип измерения не отличается от обычных двухточечных скоб,

однако он автоматизирован: все необходимые перемещения осуществляются средствами измерительной системы, которая встраивается в станок. Результаты измерения выводятся на встроенном компьютере.

Главным недостатком данной измерительной системы (помимо высокой стоимости и достаточно сложной конструкции) является ее нечувствительность к нечетным составляющим отклонений формы поперечных сечений (трехгранности, пятигранности и т.д.), что существенно ограничивает возможности по измерению отклонений от круг-лости отдельных сечений. Этот недостаток был впоследствии уменьшен в приборах Ко11Са1-2ТМ и Ко11Са1-3ТМ введением двух дополнительных точек контакта (у Яо11Са1-2ТМ две точки контакта подвижны (измерительные преобразователи) и две неподвижны (опоры), у Яо11Са1-3ТМ - четыре подвижные точки контакта).

Приборы серии ЯО^ПЫТМ

Приборы серии КОК-РПо1;ТМ являются разработкой отечественной фирмы «Техномаш». С их помощью можно проводить измерение и контроль отклонений формы цилиндрических деталей непостредственно на станке. При этом разделяются отклонения формы вдоль оси детали и в попечерном сечении.

Габариты деталей (длина и диаметр) практически не ограничены, измерения производятся непосредственно на станке. Прибор легко переставляется со станка на станок. Результаты измерений выводятся на портативный компьютер прибора.

Рис. 6. Накладной кругломер РОМ-Р1!о1™

Заключение

Измерение в центрах - наиболее распространенный способ измерения формы деталей относительно малых и средних размеров, имеющих центровые отверстия. Этот способ прост, нагляден и не требует приобретения какого-либо специального, в том числе дорогостоящего, оборудования.

Измерения скобами также отличаются простотой и наглядностью, однако требуют наличия измерительных скоб нужного размера. Кроме отклонения размера (диаметра) вдоль оси, они позволяют также определить абсолютную величину.

Получение информации о размере большого количества сечений при помощи скоб неудобно. Этого недостатка лишены подвижные скобы - приборы-«тележки». Они позволяют получить подробную информацию об измерении размера (диаметра) вдоль

оси, даже на неподвижной детали. Чаще всего такие приборы используются для измерения деталей с l>>R, таких как, например, прокатные валы.

Если скобы, центровые измерения позволяют получить некоторое представление о форме поперечного сечения (по овальности и радиальному биению), то приборы-«тележки» такой информации предоставить не могут.

Все станочные системы позволяют проводить измерения, в том числе, и непосредственно во время обработки изделия. Совместно с ЧПУ станка такие системы позволяют легко (без переналадки) получать продольные профили заданной формы и размера. Системы позволяют также контролировать (а в паре с ЧПУ - устранять) четные составляющие отклонения формы поперечного сечения детали.

Специализированные измерительные системы RollCal позволяют определить параметры геометрической формы более точно. Причем, если RollCal ClassicTM корректно могут измерять только четные составляющие отклонений формы поперечного сечения (прежде всего - овальности), то, по словам фирмы-производителя, RollCal-2TM и RollCal-3TM корректно измеряют отклонения от круглости. Системы автоматизированы, встраиваются в станок.

Приборы серии RON-PilotTM во многом повторяют возможности RollCal-2TM и RollCal-3TM, однако они более ориентированы на измерения формы поперечных сечений. Для этого количество точек контакта увеличено до девяти. Эти приборы конструктивно проще и позволяют обслуживать несколько станков одновременно благодаря возможности быстрой установки.

Литература

1. Авдулов А.Н. Контроль и оценка круглости деталей машин. М.: Изд. стандартов, 1974.

2. Апарин Г.А., Городецкий И.Е. Допуски и технические измерения. М.: Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, 1956.

3. Машиностроение. Энциклопедия. Раздел III. Том III-7. М.: Машиностроение, 1996.

4. Патент №2158895. Способ измерения геометрической формы номинально круглой цилиндрической детали и устройство для его реализации.

5. http://www.ab-systems.ru/rolltest

6. http://www.rondness.net

7. http://www.waldrich-siegen.de