4.2. Технические средства информационной

интерструктуры

Нестандартные технические средства. Для получения оперативной информации о формировании размера детали в процессе ее изготовления предпочтительны технические средства контроля группы 111000 [а. с. 763679 (СССР), рис. 4.2], вопросы создания которых тесно связаны с выбором измерительных преобразователей. При токарной обработке использование контактных измерительных преобразователей затруднено, а из бесконтактных наиболее приемлемы пневматические типа сопло-заслонка. Однако их применение осложняется тем, что показания прибора зависят от кривизны поверхности аттестуемой детали и от ее шероховатости Установлено, что при измерении деталей в интервале диаметров D - 2R = 20÷100_100мм в условиях чистовой токарной обработки (R_z=6,3÷25mkm) доминирующее влияние на суммарную погрешность измерения оказывает составляющая Δ_R— погрешность, вызванная изменением радиуса кривизны по­верхности измеряемой детали по сравнению с ее значением при наладке.

Наличие компенсационного устройства, состоящего из пневматического преобразователя 14 и линейки 13 с переменным по длине радиусом кривизны поверхности, позволяет свести к минимуму данную погрешность. При работе скобы сжатый воздух постоянного давления р через входные дроссели 1 подается к преобразователям измерительных наконечников 8 и 10 и к преобразователю 14. Измеряемое давление pi определяется суммой зазоров Si и S2 между торцами преобразователей 8 и 10 и поверхностью детали 9. Давление р2 в компенсационной ветви схемы зависит от зазора S3 между торцом преобразователя 14 и поверхностью линейки 13, устанавливаемого при наладке котировочным винтом 15.

Рис. 4.2. Двухдетекторная широкодиапазонная измерительная

скоба группы 111000

Изменение кривизны поверхности детали при автоматической переналадке скобы на требуемый размер вызывает изменение зазоров Si и S2 и, как следствие, давления р₁ Изменение диаметрального размера воспринимается также показывающим прибором 2, реагирующим на разность давлений Δр=р₁—р₂ в ветвях схемы.

При переналадке скобы каретка 7 с преобразователями 8 и 14 и Каретка 11 с преобразователем 10 и линейкой 13 перемещаются по цилиндрической направляющей 4 в требуемое положение вращением винта 5 привода, взаимодействующего с гайками 6 и 12. Взаимное перемещение преобразователя 14 и линейки 13 вследствие переменной по длине кривизны поверхности последней приводит к изменению зазора S₃ и давления р₂ что компенсирует влияние изменения кривизны поверхности детали 9. В качестве линейки 13 с переменным радиусом кривизны поверхности используется элемент поверхности конуса. Корпус 3 скобы устанавливается на подвижной поперечной каретке суппорта токарного станка.

При определении величины компенсирующего воздействия пары сопло — конус представим зазор между торцом сопла и поверхностью конуса в виде цилиндра в прямоугольной системе координат xyz (рис. 4.3). Конус представлен в сферической системе координат .

Используя уравнения связи между системами, получим выражение для компенсирующего воздействия

где d_K - диаметр сопла компенсационной пары; а - угол конуса; 1 - расстояние от вершины конуса до оси сопла компенсационной пары; — угловая полярная координата точек поверхности цилиндра; R — радиус кривизны поверхности измеряемой детали.

Варьированием параметров а и 1 определяется требуемое значение ΔSk, а некомпенсированная часть погрешности, вызванная отклонениями параметров а и 1 от заданных, находится как разность

Рис. 4.3. Схема компенсационной пары сопло — конус

Сведение к минимуму предполагает определение оптимальных значений а и 1. Это реализуется в два этапа. Задача первого этапа состоит в нахождении оптимального значения, а при изменении 1 в заданном интервале. Для dк=1,0÷3,0 мм с шагом 0,5 мм при изменении 1 от 6,5 до 100 мм с шагом 1,25 мм и а от 10 до 80° с ее шагом 2° найдены оптимальные значения а_опт = 28 —30°, для которых на втором этапе выявлялась возможность обеспечения требуемой точности компенсации Дл варьированием параметра 1. В интервале значений 1 = 17,5÷99,5 мм с шагом 0,5 мм и а -28÷30° с шагом 24' для d_K = 3,6и d=2,0 мм найдены значения Δ_RH. Результаты расчетов для различных а приведены на рис. 4.4. Видно, что суммарная погрешность ^л" измерения уменьшилась в 3,5—1,5 раза при варьировании R от 10 до 50 мм. Дальнейшего уменьшения Δ_RH можно достичь внесением поправки на ожидаемую шероховатость поверхности аттестуемой детали. Полученные результаты необходимо учитывать при оснащении измерительных приборов бесконтактными преобразователями, наладка на размер которых осуществляется по концевым мерам длины

В другом (рис. 4.5), размещаемом в рабочей зоне станка двухдетекторном широкодиапазонном контрольном устройстве (группа 110000), построенном по типу суммирующего измерительного прибора, применены типовые измерительные преобразователи 8 (например, индуктивные модели Б 1.02.000).

Два преобразователя 8 размещены напротив друг друга в базовых отверстиях держателей 7, жестко закрепленных на кронштейнах 6, имеющих связь со штоками 5 сдвоенного пневмоцилиндра 3. В корпусе 2 устройства помимо пневмоци-линдра 3 и сдвоенных направляющих скалок 4 на оси 12 размещены также жестко связанные делительный 13 и измерительный 1 диски. Диски 13 и 1 приводятся во вращение собачкой 17, закрепленной на штоке 16 пневмоцилиндра 11, жестко связанного с корпусом 2 устройства Достигнутое угловое положение делительного диска 13 фиксируется прижатой с помощью пружин 15 собачкой 14. Измерительные преобразователи 8 имеют связь с отсчетно-командным устройством (ОКУ) 9.

Наличие в конструкции устройства измерительного диска 1 обеспечивает строго фиксированное базовое расстояние между торцами кронштейнов 6, при этом рабочие профили диска 1 образованы цилиндрическими поверхностями, число которых соответствует числу контролируемых шеек вала, а их перепад равен разности диаметров шеек вала. Возможно использование одного измерительного диска 1 для контроля нескольких типоразмеров деталей 10.

Устройство в целом размещается на поперечной каретке суппорта станка, например токарного модели 16К20ФЗ. Для аттестации деталей с диаметрами ступеней более 100 мм может использоваться специальное устройство ввода в позицию измерения.

После завершения механической обработки детали по команде от УЧПУ станка устройство вводится в позицию измерения. Требуемое положение позиционирования, устройства считается достигнутым, если оси симметрии плоских наконечников преобразователей 8 окажутся против образующей аттестуемой детали 10. По команде управления сжатый воздух поочередно подается в полости пневмоцилиндра 11, обеспечивая возвратно-поступательное движение штока 16, в результате чего собачка 17, преодолевая сопротивление плоской пружины 15, поворачивает иски 13 и 1. После совершения необходимого количества двойных ходов против кронштейнов 6 размещаются такие рабочие профили измерительного диска 1, которые в дальнейшем (после взаимного синхронного перемещения штоков 5 пневмоцилиндра 3 навстречу друг другу и соприкосновения торцов кронштейна 6 этими рабочими профилями) обеспечивают контакт наконечников измерительных преобразователей 8 с подлежащей аттестации по техпроцессу i-й шейкой детали 10, а выходной сигнал преобразователей соответствует среднему уровню рабочего участка характеристики преобразователей.

Рис. 4.6. Принцип работы суммирующего

измерительного прибора

Процедура измерения повторяется по отношению ко всем подлежащим аттестации шейкам детали ОКУ регистрирует отклонения действительных размеров контролируемых деталей от номинальных. По полученным результатам детали сортируют на размерные группы.

Построение контрольного устройства по типу суммирующего измерительного прибора исключает влияние погрешности взаимного расположения аттестуемой детали и чувствительных наконечников преобразователей в вертикальной плоскости на точность измерения, а также одновременно увеличивает чувствительность к контролируемому параметру.

Так, при размещении контрольного устройства и детали относительно друг друга без погрешностей (окружность 1 на

рис, 4.6) имеем

D=A₁+A₂,

где D - размер аттестуемой шейки вала; А₁ А₂ - соответственно показания первого и второго преобразователя.

Если контрольное устройство и деталь расположены с погрешностью (окружность 2), то

Аналогичная зависимость имеет место и при размещении контрольного устройства и детали с погрешностью (окружность 3).

Таким образом, для контрольных устройств, построенных по типу суммирующего измерительного прибора, всегда справедливо выражение A₁+A₂ = const.

Размещение контрольных устройств групп 111000 и 110000 в рабочей зоне станка позволяет оперативно вносить коррекции в технологический процесс изготовления деталей, а возможность измерения при этом вращающихся деталей дает исчерпывающую информацию о диаметральных размерах и погрешностях формы их ступеней.

Размещенное в рабочей зоне станка контрольное устройство группы 1000000 (рис. 4.7) позволяет определять пространственное положение размерообразующего зуба много­лезвийного инструмента типа торцовых фрез при работе на станках, например, сверлильно-фрезерно-расточной группы [а. с. 1351711 (СССР)]. Устройство состоит (рис. 4.7, а) из корпу­са 5, электромагнита 1, шток 3 которого связан с корпусом пружиной 4, и передаточно-преобразовательного механизма. Последний выполнен в виде рычага 10, соединенного с корпусом посредством наклонно расположенной пружины И. На противоположных концах рычага размещены чувствительный наконечник 9 и сигнализатор контакта 14, изолированный от корпуса диэлектрической втулкой 15. В боковых гранях корпуса 5 смонтированы ось 17 поворота рычага с подшипниками качения 16, электрический контакт 12, установленный на грани 13 из диэлектрического материала, и винт 8, регулирующий ход штока. В качестве чувствительного наконечника 9 использован твердосплавной ролик, для обеспечения поворота которого плечо рычага 10 сделано разжимным. Угол наклона пружины 11, I равный 3—5°, обеспечен смещением осей крепления пружины, размещенных соответственно на рычаге и корпусе устройства. Корпус 5 I расположен на платформе 6 (рис. 4.7, б) с закрепленными на ней сухарями 7, а все устройство в целом устанавливается на столе станка.

Рис. 4.7. Контрольное устройство группы 1000000 для определения положения размерообразующего зуба многолезвийного инструмента

^{Рис. 4.8. Схема работы пружины (а) и принципиальная схема устройства (б)}

^{Вращающийся многолезвийный режущий инструмент, например торцовая фреза 2 (частота вращения фрезы n}_фр^{, подача S), перемещаясь от УЧПУ по программе, реализующей алгоритм измерения, выставляется над роликом 9 в положение, при котором след окружности вращающихся зубьев находится в пределах образующей ролика, после чего опускается вниз до соприкосновения выступающим размерообразующим зубом с поверхностью ролика.}

^{В исходном состоянии (положение I на рис. 4.8, а) до момента касания составляющие усилия натяжения наклонно расположенной пружины 11 (см. рис. 4.7, а) направлены таким образом, что обеспечивают гарантированное усилие прижима электрических контактов 14 и 12 (полезное действие пружины). Этим усилием определяется и контактное усилие срабатывания устройства. В момент касания возникающая сила трения между зубом и роликом преодолевает усилие натяжения пружины, в результате чего размыкается электрический контакт и в УЧПУ станка поступает сигнал о касании, а рычаг 10 поворачивается на оси 17, перемещая шток 3 в правое положение и сжимая пружину. При этом непродолжительное время, преодолевая усилие натяжения, пружина 4 оказывает отрицательное действие (положение II на рис. 4.8, а). При дальнейшем же повороте рычага пружина создает усилие, действующее в том же направлении, что и вектор скорости перемепрения рычага (положение III на рис. 4.8, а), в результате чего осуществляется быстрый отвод ролика от поверхности зуба. В последнем случае пружина оказывает полезное действие, а наличие полезного момента сил упругости обусловлено Выбором точек закрепления концов пружины на рычаге и корпусе.}

^{Рис. 4.9. Схема работы устройства группы 1000000 в составе станка с ЧПУ}

^{После завершения процедуры определения момента касания и внесения коррекции в управляющую программу рычаг 10 (см. рис. 4.7, а) с помощью электромагнита 1 возвращается в исходное состояние, причем ход штока 3 отрегулирован винтом 8 таким образом, что конечный участок поворота рычага происходит за счет силы упругости пружины, что смягчает удар электрических контактов.}

^{При работе устройства в составе станка с ЧПУ (рис. 4.9)}

^{необходима точная установка вершины размерообразующего зуба многолезвийного инструмента в требуемое по программе положение относительно базы б—б станка, например в положение, определяемое прямой с—с. Прямая а—а условно изображает воспринимающую поверхность чувствительного наконечника (образующую ролика), неподвижно установленного в строго фиксированном относительно базы станка положении А, а прямая в—в определяет плоскость вершины размерообразующего зуба вращающегося инструмента, закрепленного в рабочем органе станка (исходное положение). Расстояние В известно с точностью до погрешности установки инструмента в рабочем органе станка и износа зубьев инструмента.}

^{Для выхода инструмента из исходного (в—в) в требуемое (с —с) положение сначала его перемещают в направлении расположения чувствительного наконечника устройства. Данное перемещение Е принимается большим расстояния В. В ходе перемещения происходит касание вершины размерообразующего зуба многолезвийного инструмента с образующей ролика 9 (см. рис 4.7, а). В момент касания происходит срабатывание устройства и в УЧПУ станка поступает сигнал, задающий начало отсчета корректировочной части перемещения D = Е — В. Для подсчета D находится число импульсов, пропорциональных осуществленному перемещению, или определяется разность координат подвижного рабочего органа станка, зафиксированных в момент касания и в конце перемещения Е. По окончании прямого перемещения Е инструменту задается обратное движение на величину D + С, где размер С задан управляющей программой, a D определяется по результатам корректировочной части перемещения по сигналам устройства и суммируется с С перед началом обратного движения. Таким образом, в результате осуществленной измерительной процедуры происходит совмещение плоскостей в—в и с—с и вершина размерообразующего зуба инструмента оказывается на расстоянии С от поверхности А—А.}

^{Выполнение чувствительного наконечника в виде твердосплавного ролика позволило добиться его инвариантности}

^{по отношению к конструктивным элементам инструмента (числу зубьев, диаметру), что повлекло за собой также уменьшение габаритных размеров устройства в целом.}

^{Высокая точность работы устройства достигнута за счет соблюдения принципа Аббе, т. е. отсутствия смещения места приложения измерительного усилия относительно места его преобразования (образующая ролика находится с точкой касания электрических контактов на одной оси, проходящей через центр вращения рычага), а возможность подналадочного разворота ролика обеспечивает длительное сохранение пространственного положения его образующей Повышение надежности устройства достигнуто введением наклонно расположенной пружины, которая в продолжительной части цикла работы выполняет полезное действие — обеспечивает замыкание контактов в исходном состоянии и быстрый увод ролика от поверхности зуба инструмента в момент срабатывания устройства.}

^{Для анализа погрешностей измерения разработанных нестандартных технических средств контроля и диагностики в соответствии с работой выделим в составе погрешности измерения две труппы первичных погрешностей: инструментальные и методические (рис 4.10).}

^{Доминирующей погрешностью измерения устройства для определения положения размерообразующего зуба многолезвийного инструмента является погрешность схемы измерения , в состав которой входят первичные погрешности ( — из-за разнозначимости зубьев фрезы; — из-за запаздывания сигнала о касании), определяемые как расстояния, пройденные фрезой соответственно за один ее оборот и за время запаздывания сигнала:}

^{где S — подача стола станка, например сверлильно-фрезерно-расточной группы; n — частота вращения многолезвийного инструмента, например фрезы.}

^{При работе устройства из-за наличия порога чувствительности электроконтактного преобразователя сигнал на выходе устройства возникает с некоторым запаздыванием, зависящим от угловой скорости чувствительного наконечника и определяемым на основе известного положения о том, что изменение кинетической энергии в механической системе равно работе внешних сил. Для чувствительного наконечника устройства справедливо равенство}

^{Рис. 4.10. Классификация погрешностей измерения}

^{где J — момент инерции чувствительного наконечника относительно оси вращения; — угловые скорости чувствительного наконечника соответственно в момент фактического его касания с размерообразующим зубом инструмента и в момент выработки измерительного сигнала; A=F}_тp^{a — работа силы трения, F}_тp^{— сила трения между зубом фрезы и чувствительным наконечником; а — длина пути, на котором сила трения совершает работу.}

^{Величина а соответствует большой полуоси эллипса, представляющего собой площадку контакта двух тел.}

^{Срабатывание устройства возможно при условии (см. рис. 4.8, б)}

^{где F}_np ^{— сила упругости пружины; М}_п ^{— момент сил трения в подшипнике; l}₁^{, l}₂^{— плечи действия сил.}

^{Учитывая, что в момент касания =0, из уравнения изменения кинетической энергии можно определить, а из системы уравнений движения найти время запаздывания:}

^{где —угловое ускорение чувствительного наконечника; — угол, при котором вырабатывается измерительный сигнал.}

^{Значение определяется из геометрических соотношений при условии удаления электрических контактов друг от друга на 10-3 мм — установленное в ходе экспериментов расстояние между контактами, при котором вырабатывается электрический сигнал.}

^{Окончательно}

^{Числовые значения остальных доминирующих составляющих инструментальной и методической погрешностей сведены в табл. 4.1.}

^{Измерительные головки. Из автономных средств контроля информационной интерструктуры наибольшей универсальностью обладают измерительные головки, с помощью которых можно с высокой точностью и производительно контролировать положение и размеры аттестуемых поверхностей деталей (группа 110100) положение элементов станка, например приспособлений-спутников (группа 1010100), или геометрические размеры и элементы износа инструментов (группа 1000100).}

^{По функциональным возможностям в составе измерительных головок можно выделить узкоспециализированные индикаторы контакта (нулевые головки), имеющие обязательную связь с УЧПУ и измерительной системой станка, и функционально автономные головки отклонения, фиксирующие отклонения измерительного щупа, пропорциональные положению контролируемой поверхности и отсчитываемые от уровня в пространстве, достигнутого в результате перемещения рабочего органа станка.}

^{В составе практически всех типов измерительных головок имеется узел модульного преобразования, необходимый для преобразовании сложного, произвольно направленного в пространстве, перемещения грибка с измерительным наконечником в однокоординатное перемещение плунжера, фиксируемое стандартным измерительным преобразователем. В узле модульного преобразовании можно выделить подузлы базирования и перемещения. Основная деталь подузла базирования — базирующий грибок. Он имеет различные конструктивные исполнения.}

^{Так, при выполнении грибка с цилиндрической базовой поверхностью взаимодействующей через шарики с внутренней конической поверхностью (рис. 4.11, а), высокая точность центрирования грибка обеспечивается за счет качественного изготовления сопрягаемых деталей подузла, что влечет за собой повышение трудоемкости изготовления деталей.}

^{Контакт конической базовой поверхности грибка с внутренней тороидальной поверхностью сопряженной детали (рис. 4.11,6) происходит по замкнутой линии, что обеспечивает постоянство измерительною усилия. В данной конструкции повышаются требования к точности профиля торовой поверхности и к создающим прижимающее усилие деталям, а в процессе эксплуатации головки к длительному сохранению и (при необходимости) восстановлению точности тороидалного профиля.}

^{Рис. 4.11. Подузлы базирования и перемещения узла}

^{модульного преобразования измерительных головок}

^{Равноценной по характеристикам, но более технологичной является конструкция подузла базирования, состоящая из конической базовой поверхности грибка и сопряженных с ней стандартных шариков, размещенных на внутренней конической поверхности (рис. 4.11, в). Наиболее предпочтительное базирование обеспечивается при взаимодействии базовой плоскости грибка с тремя стандартными шариками. Имеющий место контакт, плоскости и сферы упрощает размыкание базирующих элементов, а входящие в состав подузла детали просты по конструкции и технологичны в изготовлении.}

^{Взаимодействие поступательно перемещающегося плунжера подузла перемещения с сопряженной деталью подузла базирования в целях локализации контакта происходит, как правило, через промежуточную деталь — шарик (рис. 4.11, г).}

^{Сопряженные поверхности плунжера и грибка в простейшем случае-могут быть выполнены плоскими (рис. 4.11,д). Вместе с тем выполнение сопряженных поверхностей с конусным гнездом на одной из деталей (рис. 4.11, е) обеспечивает лучшее преобразование (перемещение плунжера при одном и том же угле отклонения щупа происходит на большую величину).}

^{Анализ конструкции узла модульного преобразования в целом может быть выполнен по структурным схемам (рис. 4.12) при рассмотрении измерительной головки как преобразователя входного сигнала (угла отклонения измерительного наконечника ) в выходной (осевое перемещение плунжера у). Функции преобразования у = f( ) рассмотренных структурных схем сведены в табл. 4.2.}

^{Из табл. 4.2 видно, что наибольшее значение выходного сигнала у при одном и том же значении угла отклонения измерительного наконечника головки достигается при использовании плоской базовой поверхности грибка и конусного гнезда на поверхности контакта его с шариком.}

^{Полученным в результате анализа рекомендациям отвечает конструкция головки (рис. 4.13, а), в корпусе 2 которой расположен узел модульного преобразования, состоящий из двух незамкнутых шарниров. Базирующий грибок 10 первого шарнира, несущий измерительный наконечник 13, базируется на трех опорных шариках 11, размещенных в гнездах крышки 12. В верхней части грибка выполнено конусное гнездо 9, соприкасающееся с шариком 1, связанным посредством клеевого соединения с плунжером 7 второго шарнира. Крышка 4 обеспечивает точное направление поступательного перемещения плунжера и, являясь одновременно регулировочным элементом, создает необходимое измерительное усилие посредством сжатия пружины 3. Замыкание шарика 1 плунжера 7 с конусным гнездом 9 грибка 10 производится пружиной 8. В обойме 5 размещен преобразователь 6 линейных перемещений, шток которого контактирует с плоской поверхностью плунжера 7. Конструкция головки полностью герметизирована.}

^{При соприкосновении наконечника с аттестуемой поверхностью детали сложное, произвольно направленное перемещение грибка преобразуется через шарик в поступательное перемещение плунжера, фиксируемое стандартным измерительным преобразователем, например индуктивным модели Б 1.02.000. В качестве преобразователя могут также использоваться, например, электроконтактные двухпредельные преобразователи моделей 228 и 233, обеспечивающие работу измерительной головки в режиме нулевой двухпредельной головки.}

^{Значения функций преобразования измерительных головок}

^{Таблица 4.2}

^{Рис. 4.12. Структурные схемы узлов модульного}

^{преобразования измерительных головок}

^{Рис. 4.13. Измерительные головки групп 110100, 1010100, 1000100}

^{Простота конструкции головки, наличие в составе узла модульного преобразования обеспечивают универсальность ее работы как технического средства контроля групп 110100, 1010100, 1000100.}

^{Высокая чувствительность (преимущественно в режиме работы технического средства группы 1000100) достигается в конструкции измерительной головки, показанной на рис. 4.13, б. Ее измерительный наконечник оснащен чувствительным элементом в виде тонкостенного кольца со сферической наружной поверхностью и боковыми лысками со стороны предположительного касания вершины инструмента (при условии размещения головки в рабочей зоне станка со строгой ориентацией по координатным осям в пространстве). Для изготовления наконечника использован материал, обладающий после специального режима термообработки упругими свойствами. На внутренней поверхности кольца в зонах деформации размещены малобазные полупроводниковые тензорезисторы 12.}

^{Высокую надежность головки обеспечивает механизм отвода измерительного наконечника, мгновенно срабатывающий после его касания с вершиной инструмента. В состав механизма входят размещенные в стакане 9 и закрытые крышками 11 и 8 шток и электромагнит 5. Пружина 3 возвращает шток электромагнит в исходное положение после завершения цикла измерения вывода инструмента из зоны измерения. При этом базовая коническая поверхность штока в силу свойств самоцентрирования обеспечивает стабильность возврата измерительного наконечник в исходное положение. В конструкции посредством центрально расположенной спиральной 2 и боковых оппозиционно размещенных четырех тороидальных пружин 10 реализована нежесткая связь стакана с размещенным в нем механизмом возврата штока с корпусом головки, что дает возможность углового смещения стакана в сборе относительно сферической опоры 6, ввинчиваемой в крышку 7. В крышке размещен также электрический разъем для связи головки с УЧПУ станка. Конструкция головки полностью герметизирована.}

^{При касании вершины инструментах лыской кольцевого чувствительного элемента последний упруго деформируется. Возникшие деформации воспринимаются тензорезисторами и преобразуются в пропорциональный электрический сигнал, который после преобразования в устройстве управления формирует команды на включение электромагнита.}

^{Входящие в состав головки спиральная и тороидальная пружины улучшают условия отвода инструмента из зоны измерения и одновременно выполняют защитные функции при отказах в работе электромагнита.}

^{Высокой точностью преобразования и чувствительностью обладают измерительные головки групп 110100 и 1010100, работающие в составе координатно-измерительных систем станков.}

^{Корпус головки 13 (рис. 4.14, а) размещен в одной из позиций планшайбы 3 револьверной головки 6 станка токарной группы. Внутри корпуса находятся измерительный наконечник 1, имеющий возможность перемещений в рабочей зоне станка, шток 12 и емкостный преобразователь в виде оппозиционно расположенных и изолированных от штока и корпуса обкладок 4. Узел модульного преобразования представлен размещенным на упругой мембране 14 базирующим грибком 2. В состав системы входят также датчики 5 координатных перемещений узлов станка (технические средства группы 1011111), токосъемник с размещенными на корпусе головки подвижной Ни связанной с корпусом револьверной головки неподвижной 10 частями, измерительный преобразователь 7 в виде сверхрегенератора с контуром автоматического регулирования усиления, а также блок преобразования измерительного сигнала из анализатора 8 и вычислительного устройства 9.}

^{Процедура измерения начинается поиском углового положения планшайбы, при котором координатно-измерительная система выходит в позицию измерения, что фиксируется замыканием подвижной и неподвижной частей токосъемника. Одновременно емкостный преобразователь подключается к сверхрегенератору и передаст в УЧПУ электрический сигнал. По программе от УЧПУ каретка суппорта с револьверной головкой позиционируется в требуемое положение, соответствующее ожидаемой координате контролируемой поверхности детали 15. Измерительный наконечник, коснувшись детали, наклоняет грибок на угол, пропорциональный отклонению действительного положения поверхности детали от ее номинального значения. Этот угол преобразуется в осевое перемещение штока вместе с закрепленной на нем обкладкой емкостного преобразователя. Изменение зазора между обкладками приводит к изменению выходного электрического сигнала. Посредством токосъемника сигнал вводится в контур сверхрегенератора, охваченного положительной обратной связью. Возникает эффект сверхрегенерации, обеспечивающий значительное (в 10 —106 раз) усиление сигнала. Напряжение, снимаемое с контура сверхрегенератора, детектируется и усиливается на частоте модуляции. В анализаторе 8 определяется момент начала касания детали с точностью до дискреты перемещения приводов. В моменты касания по сигналам, поступающим от датчиков координатных перемещений в регистры памяти вычислительного устройства 9, производится запись координат х и z точек касания. Запись производится также в положении, соответствующем ожидаемой координате контролируемой поверхности детали. По разности сигналов находится количество импульсов и , соответствующих перемещениям каретки. В блоке памяти вычислительного устройства содержится таблица соответствия (идентификации) выходного сигнала U}_t ^{сверхрегенератора положению участков оси абсцисс — интервалам по значениям которых вычисляется действительный размер детали (рис. 4.14, б).}

^{Наличие в составе контрольно-измерительной системы емкостного преобразователя минимизирует погрешность измерения, вызванную механическим смещением штока к измерительному преобразователю, а использование сверхрегенератора повышает чувствительность системы в целом и дает возможность компенсировать гистерезисные явления, вызванные неточностями изготовления и сборки деталей системы.}

^{Численные значения доминирующих составляющих инструментальной и методической погрешностей измерения для измерительных головок группы 1000100 приведены в табл. 4.1.}

^{Рис. 4.14. Рабата измерительной головки в составе}

^{координатно-измерительной системы станка: а — схема}

^{размещения головки; б — выходной сигнал сверхрегенератора}