Инструменты измерения деталей - это специальные приборы используемые для определения формы, размеров и точности расположения отверстий и отдельных поверхностей до и после обработки. Штангенциркули, микрометры и нутромеры часто применяются при единичном или мелкосерийном изготовлении токарных деталей. Для массового производства применяют предельные калибры. В этой статье рассмотрим измерительные щупы.
Инструменты измерения деталей на станках ЧПУ бывают нескольких типов, в этой статье рассмотрим один из самых эффективных методов. Первоначальные условия выполнения операции (положение нулевой точки системы координат детали, геометрические параметры инструментов и др.), которые вводятся в систему ЧПУ на этапе пуско-наладочных работ, в процессе выполнении партии деталей могут изменяться от заготовки к заготовке. Это приводит к отклонению исполнительных размеров от номинальных значений, снижению качества продукции и возникновению брака. Для сокращения брака и автоматизации процесса установления рабочей системы координат и проведения измерений деталей на станках с ЧПУ устанавливается специальная система, которая включает в себя измерительный щуп, закрепленный в шпинделе аналогично инструменту и датчикам инфракрасного типа, которые подвешаны на корпусе внутри рабочей зоны.
Оператор станка ЧПУ может подвести инструмент измерения детали, по определенной команде он коснется ее поверхности и определит координаты. С помощью такого подхода, например, можно автоматически измерить диаметр обработанного отверстия и найти его центр. Инфракрасные датчики работают как приемник – они получают сигнал от инструмента измерения в момент его касания с поверхностью детали и передают информацию в систему управления.
В современных станках с ЧПУ широко применяются подобные системы активного контроля, которые отслеживают и автоматически корректируют условия выполнения операций (рис. 1). Рассматриваемая система включает в себя устройство отслеживания перемещений 4, а также электронный датчик контакта (touch probe), производящий измерения в рабочей зоне станка. В состав датчика входят щуп 5, сигнальное устройство 6 и источник питания 7. Каналы передачи информации обозначены на эскизе линиями со стрелками.
Рис. 1. Структурная схема системы автоматизированного активного контроля: 1 – система ЧПУ; 2 – привод движения; 3 – механизм перемещений; 4 – устройство отслеживания перемещений; 5 – щуп датчика контакта; 6 – сигнальное устройство датчика контакта; 7 – автономный источник питания; 8 – преобразователь сигналов
Инструменты измерения деталей (щуп) электронного датчика контакта (рис.2) представляет собой твердосплавный или рубиновый шарик, закрепленный на оконечности валика. Датчик обычно хранится в инструментальном магазине станка, его геометрические параметры вносятся в систему ЧПУ при пуско-наладке технологического процесса. Действуя по принципу замыкания-размыкания электрической цепи, сигнальное устройство датчика реагирует на любой контакт щупа. На рис.3 приведены схемы замыкания электрических цепей, применяемые в сигнальных устройствах датчиков.
Рис. 2. Электронный датчик контакта: 1 – щуп; 2 – валик; 3 – сигнальное устройство; 4 – шпиндель
Рис. 3. Схемы замыкания электрических цепей в сигнальном устройстве датчика: а – схема с внешним контактом; б – схема с внутренним контактом; в – схема индуктивного типа
Система активного контроля работает следующим образом. В рамках автоматического производственного процесса в систему ЧПУ поступает команда вызова датчика контакта на рабочую позицию. Далее система ЧПУ осуществляет специальный цикл измерений (рис. 1): производит «обход» детали датчиком и касание щупом заданных поверхностей. В моменты касания происходит срабатывание сигнального устройства 6 с последующей регистрацией положения датчика отслеживающим устройством 4. Результаты выполненных измерений (рис. 4, рис. 5) передаются через преобразователь 8 в систему ЧПУ для автоматической корректировки условий выполнения операции. Вносимые поправки могут касаться заданных величин длины L и диаметра D фрезерного инструмента; заданных величин вылетов WX и WZ токарного инструмента; констант смещения нулевой точки системы координат детали X0i,Y0i,Z0i.
Рис. 4. Осуществление цикла измерения на станке с ЧПУ токарной группы
Рис. 5. Осуществление цикла измерения на станке с ЧПУ фрезерной группы
Таким образом, инструменты измерения деталей на станках с ЧПУ повышают точность обработки и увеличивают скорость общего технологического процесса.
