Table Of ContentCopyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Оренбургский государственный университет»
С. В. Каменев, К. В. Марусич
АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ
КООРДИНАТНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ
РЕЗЦОВ НА ОСНОВЕ CAD-МОДЕЛИ
Рекомендовано ученым советом федерального государственного
бюджетного образовательного учреждения высшего образования
«Оренбургский государственный университет» в качестве учебного
пособия для студентов, обучающихся по программам высшего
образования по направлениям подготовки 15.03.05,
15.04.05 Конструкторско-технологическое обеспечение машинострои-
тельных производств, 15.03.06 Мехатроника и робототехника и
15.03.04 Автоматизация технологических процессов и производств
Оренбург 2016
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
УДК 621.01:681.2.08(076.5)
ББК 34.41я7+34.9я7
К 18
Рецензент – доцент, кандидат технических наук И. В. Парфёнов
Каменев, С. В.
К 18 Автоматизированные координатные измерения резцов на основе CAD-
модели: учебное пособие / С. В. Каменев, К. В. Марусич; Оренбург-
ский гос. ун-т. – Оренбург: ОГУ, 2016. – 112 с.
ISBN 978-5-7410-1494-3
Учебное пособие содержит основные сведения о средствах активно-
го контроля в машиностроении. Приведены рекомендации по проведению
автоматизированных измерений размерных параметров токарных резцов с
использованием координатно-измерительной машины и оформлению про-
токола измерений с использованием автоматизированной системы «Metro-
soft Quartis» .
Учебное пособие предназначено для студентов направлений подго-
товки 15.03.05, 15.04.05 Конструкторско-технологическое обеспечение
машиностроительных производств, 15.03.06 Мехатроника и робототехника
и
15.03.04 Автоматизация технологических процессов и производств при
изучении дисциплин «Метрология, стандартизация и сертификация», «Ав-
томатизация контрольно-измерительных операций в машиностроении»,
«Технические измерения и приборы» и «Нормирование точности в маши-
ностроении».
УДК 621.01:681.2.08(076.5)
ББК 34.41я7+34.9я7
ISBN 978-5-7410-1494-3 © Каменев С. В.,
Марусич К. В., 2016
© ОГУ, 2016
2
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Содержание
Введение ................................................................................................................................ 5
1 Средства автоматизации измерения и контроля ............................................................ 7
1.1 Общие принципы построения ....................................................................................... 7
1.2 Средства активного контроля ..................................................................................... 12
1.3 Назначение систем автоматического контроля ....................................................... 166
1.4 Структура систем автоматического контроля ......................................................... 199
1.5 Принципы построения систем автоматического контроля .................................... 211
1.6 Режимы функционирования систем автоматического контроля .......................... 222
1.7 Размерная настройка инструмента ........................................................................... 244
1.8 Первичные измерительные преобразователи и приборы ...................................... 277
1.9 Автоматическая контрольно-измерительная ячейка .............................................. 344
1.10 Контрольные вопросы ............................................................................................. 366
2 Автоматизированные измерения резцов с использованием
координатно-измерительной машины ........................................................................... 388
2.1 Импорт геометрической модели ............................................................................... 388
2.2 Выравнивание геометрической модели ..................................................................... 40
2.3 Подготовка к проведению измерений ...................................................................... 477
2.4 Определение размеров корпуса резца ...................................................................... 488
2.5 Определение геометрических параметров режущей части ..................................... 59
2.6 Порядок выполнения работы .................................................................................... 755
2.7 Контрольные вопросы................................................................................................ 777
3 Оформление протокола измерений в автоматизированной системе
«Metrosoft Quartis»............................................................................................................ 799
3.1 Создание нового протокола измерений ................................................................... 799
3.2 Оформление первого листа протокола ...................................................................... 81
3.3 Оформление второго листа протокола ..................................................................... 933
3.4 Оформление третьего листа протокола ................................................................... 977
3
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3.5 Оформление четвертого листа протокола ............................................................... 101
3.6 Аннотирование протокола измерений ..................................................................... 102
3.7 Порядок выполнения работы .................................................................................... 103
3.8 Контрольные вопросы................................................................................................ 106
Список использованных источников ........................................................................... 1088
Приложение А Пример оформления протокола измерений токарного
резца ................................................................................................................................. 1099
4
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Введение
Современное машиностроительное производство характеризуется высоки-
ми требованиями к точности различных высокотехнологичных изделий. Большая
часть этих изделий производится при помощи механической обработки, показа-
тели качества которой во многом зависят от размерных параметров используе-
мого режущего инструмента. По этой причине контроль точности размерных па-
раметров режущего инструмента должен являться неотъемлемой составляющей
жизненного цикла изделия на этапе производства.
В настоящее время для контроля геометрических параметров режущего
инструмента используется различные методы и средства. Однако наиболее эф-
фективным и экономичным подходом представляется использование координат-
но-измерительных машин (КИМ), позволяющих с высокой степенью точности
определять линейные и угловые размеры, а так же отклонения формы и распо-
ложения разнообразных деталей сложной геометрической формы. При этом спе-
циализированное программное обеспечение машин (CAI-система) позволяет вы-
полнять измерения в различных режимах, наиболее удобным из которых являет-
ся автоматический режим, основанный на использовании «электронного этало-
на» измеряемой детали.
Корректная интерпретация полученных данных во многом зависит от того,
в какой форме они будут представлены. По этой причине наиболее эффективным
представляется использование средств измерений, обладающих помимо высокой
степени точности еще и наглядностью визуализации результатов с возможно-
стью их дополнительной обработки. Названным критериям полностью удовле-
творяют КИМ, позволяющие производить высокоточные измерения норм геомет-
рической точности, и с использованием своего программного обеспечения
оформлять информативные протоколы измерений, облегчающие восприятие ре-
зультатов.
5
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В первом разделе учебного пособия кратко изложены общие принципы по-
строения средств активного контроля в машиностроении и представлены систе-
мы автоматического контроля для гибких производственных систем и станков с
ЧПУ. Во втором разделе приведены рекомендации по проведению автоматизиро-
ванных измерений размерных параметров токарных резцов с использованием
координатно-измерительной машины, оснащенной щуповой измерительной го-
ловкой. В третьем разделе рассматриваются особенности оформления протоколов
измерений на координатно-измерительной машине Wenzel XOrbit 55 с использо-
ванием автоматизированной системы «Metrosoft Quartis» для результатов измере-
ний токарного резца.
Данное учебное пособие должно способствовать формированию ряда
профессиональных компетенций выпускника, а именно:
- способности организовывать и эффективно осуществлять контроль
качества материалов, технологических процессов, готовых изделий;
- способности к профессиональной эксплуатации современного
оборудования и приборов;
- способности применять на практике современные методы и средства
определения эксплуатационных характеристик элементов машиностроительных
производств и средств программного обеспечения, сертификационных испытаний
изделий.
6
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1 Средства автоматизации измерения и контроля
1.1 Общие принципы построения
Средства активного контроля выполняют всю совокупность операций, не-
обходимых для сравнения действительного размера обрабатываемой детали с за-
данным размером и в зависимости от результатов этого сравнения управляют
технологическим процессом.
Независимо от технологического оборудования средства активного кон-
троля в общем виде (рисунок 1.1) строят по единой принципиальной схеме, со-
стоящей из отдельных узлов, предназначенных для выполнения определенных
задач [1].
Рисунок 1.1 – Схема средств активного контроля
Измерительная оснастка 1 включает в себя необходимые щуповые меха-
низмы в виде скоб, призм, рычажных устройств и т.д., подвижные элементы ко-
торых воспринимают изменения контролируемого размера и преобразуют их в
удобные для дальнейших измерений перемещения одного или нескольких своих
звеньев. Эти преобразования обычно выполняются без усиления, а в некоторых
случаях даже с понижением чувствительности. К измерительной оснастке отно-
сятся также механизмы отвода и подвода щуповых устройств на позицию кон-
троля, а также механизмы связи этих устройств со станком. Основная задача
7
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
этих механизмов — максимально снизить влияние на результаты контроля слу-
чайных перемещений контролируемой детали относительно узлов станка, вы-
званных силами резания, трения и тепловыми явлениями.
Для получения информации о состоянии контролируемого параметра в ви-
де показаний на шкале перемещения звеньев измерительной оснастки преобра-
зуются в перемещения указателя шкалы, проградуированной в принятых едини-
цах измерения. Эту функцию выполняет измерительный прибор 2.
Измерительную информацию в виде аналогового сигнала пре-
образовывают в дискретный электрический сигнал-команду. При достижении
контролируемого размера определенной величины с помощью сигналов-команд
осуществляют автоматическое управление технологическим процессом.
В некоторых случаях для повышения точности и надежности дискретный
сигнал получают без изменения вида измерительной информации, например в
пневматических приборах, где измерительной информацией является давление
сжатого воздуха. С помощью специальных устройств измерительную информа-
цию преобразовывают в дискретный сигнал в виде скачка давления и только за-
тем этот сигнал преобразовывают в электрический дискретный сигнал-команду.
Задачу получения дискретного сигнала-команды выполняет командное устрой-
ство 3.
Команды прибора на станках выполняют путем коммутации мощных элек-
трических цепей станка, приводящих в действие его исполнительные органы,
поэтому электрический сигнал-команду прибора усиливают, а коммутацию
внешних выходных электрических цепей осуществляют с помощью электромаг-
нитных реле. Все это вместе образует блок усилителя командных сигналов 4.
Для информации об исполнении команды служит блок сигнализации 5.
Средство активного контроля должно иметь источник, а в некоторых
случаях два источника питания (пневматические приборы). Для поддержания
заданных параметров применяют специальные блоки питания 6.
8
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рассмотренная схема построения средств активного контроля решает всю
совокупность поставленных задач. Однако в некоторых случаях, например в
мелкосерийном производстве, где технологическое оборудование не приспособ-
лено для восприятия команд и их реализации, не требуется выполнения всех
задач. Средство контроля упрощается за счет исключения отдельных узлов.
Построение средств активного и автоматизированного контроля из отдельных
самостоятельных узлов экономически выгодно и удобно.
В качестве измерительных приборов, широко используемых в средствах
активного и автоматизированного контроля, применяют механические, электро-
контактные, пневматические, индуктивные и другие приборы. Выбор того или
иного прибора зависит от задач, решаемых средством активного контроля, а
также от технологического оборудования для обработки детали. Средство изме-
рения с механическим прибором (рисунок 1.2) предназначено только для выдачи
информации о состоянии размера обрабатываемой детали в виде показаний по
шкале. Механический шкальный прибор 2 жестко связан с измерительной осна-
сткой 1. Управление технологическим процессом осуществляется вручную по
результатам показаний прибора.
Рисунок 1.2 – Схема средства измерения с механическим прибором
Средство измерения с электроконтактным преобразователем (рисунок 1.3)
применяют для контроля деталей с точностью не выше 7...8 квалитетов.
9
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Из-за отсутствия шкалы в приборе измерительное средство дополнено
механическим шкальным прибором 6. Выпускают также механические шкаль-
ные приборы, включающие в себя элекгро- контактный двухкомандный
преобразователь.
Блок усилителя командных сигналов 3, блок сигнализации 4, блок питания
5 выпускаются серийно промышленностью как в виде отдельных блоков, так и в
едином корпусе, объединяющем эти три блока.
Недостатками измерительного средства с электроконтактным преобразова-
телем являются громоздкость и относительная сложность конструкции измери-
тельной оснастки 1. чувствительность к вибрациям, поэтому возникает необхо-
димость постановки демпфирующих устройств. Кроме того, непосредственная
связь электроконтактного преобразователя 2 с измерительной оснасткой 7,
которая может находиться в зоне обработки, требует надежной герметизации
преобразователя.
Рисунок 1.3 – Схема средства измерения с электроконтактным преобразователем
Средство измерения с пневматическим прибором (рисунок 1.4) обладает
высокой точностью (обеспечивает контроль деталей с точностью 6...7 квалите-
тов), позволяет вести бесконтактные измерения и, что особенно важно, может
быть построено из нормализованных блоков серийного производства. Это сред-
10
