Компоновка базовой части КИМ

Компоновка в значительной степени определяет характеристики КИМ и требования к конструкции и параметрам основных узлов. В свою очередь компоновка зависит от габаритных размеров и массы измеряемых деталей; расположения измеряемых поверхностей; необходимого числа координатных перемещений для реализации оптимально в отношении точности и производительности процесса измерения; имеющихся в наличии у конструктора компонентов узлов КИМ; условий эксплуатации и взаимодействия КИМ с другим технологическим оборудованием. Компоновка КИМ, предназначенной для решения определенных задач, должна оптимально удовлетворять следующим, отчасти противоречивым, требованиям:

Минимальное отклонение от принципа Аббе;

Обеспечение оптимальных динамических свойств;

Минимализация деформаций узлов в КИМ, возникающих из-за действия переменной массы измеряемых деталей, ИГ, перемещения подвижных узлов;

Возможность, удобство и точность компенсации деформаций;

Наличие открытого из мерительного пространства, обеспечивающего удобство установки детали и хорошую ее обозримость в процессе измерения.

Все компоновочные решения КИМ можно разделить на две группы: КИМ с неподвижной и КИМ с подвижной в процессе измерения деталью. Компоновки с неподвижной деталью более универсальны, однако создается сложность обеспечения высокой точности перемещения ИГ по трем осям. У КИМ с подвижной деталь проще обеспечивается точность перемещения ИГ, так как она перемещается только вдоль двух или одной оси [2].

Также сравнительно просто достичь высокой точности перемещения и измерения перемещения подвижного стола, который имеет плоскую конфигурацию. Его ИП устанавливается близко к верхней рабочей плоскости и оси симметрии, а привод - вблизи центра тяжести стола. Однако на точность перемещения и точность измерения данного перемещения существенно влияют масса и конфигурация детали. С увеличением массы и размеров детали возрастают деформации подшипников, направляющих, ухудшаются динамические свойства, вследствие чего теряются точность и производительность измерений [2].

Другим важным показателем компоновок КИМ является направление перемещения узла, несущего ИГ. По этому признаку компоновки разделяют на вертикальные и горизонтальные, перемещение указанного узла которых происходит соответственно в вертикальном или горизонтальном направлениях [2].

КИМ вертикальной компоновки имеют большую жесткость, более высокую точность, менее чувствительны к изменению массы ИГ или других устройств. Они обеспечивают достаточно хороший доступ к измеряемым элементам, расположенным по всей поверхности детали. Как правило, несколько затруднен доступ к глубоким горизонтальным отверстиям. Для измерения таких отверстий требуются ИГ с длинными горизонтальными измерительными наконечниками или установка ИГ на горизонтальные удлинители. Измерительное пространство КИМ вертикальных компоновок ограничивается стойками и подвижными узлами с одной, двух или трех сторон [2].

Вертикальные компоновки по устройству базовых узлов можно разделить на четыре группы: портальные, мостовые, консольные, стоечные.

Портальные компоновки наиболее распространены и представлены рядом различных вариантов. Характерной особенностью этих компоновок является П-образный портал (Рисунок 2). По горизонтальной оси перемещается каретка, несущая подвижную вдоль вертикальной оси пиноль, на которой крепится ИГ. По исполнению, характеристикам и назначению можно выделить две разновидности портальных компоновок:

с порталом, подвижным по направляющим основания вдоль горизонтальной оси;

с жестко установленным на основании порталом и подвижным по направляющим основания столом.

Портальные компоновки обладают высокой жесткостью основных узлов, точностью, хорошими динамическими свойствами, достаточно открытым пространством для установки детали и ее обзорностью в процессе измерения, удобством для развития отдельных КИМ в конструктивно унифицированные типоразмерные ряды, обеспечивающие широкий диапазон габаритов измеряемых деталей [2].

Рисунок 2 - Портальная компоновка

Мостовая компоновка (Рисунок 3) позволяет получить меньшую по сравнению с другими компоновками массу подвижных узлов при высокой их жесткости и устойчивости. Она используется в крупногабаритных КИМ разных классов точности и является для них основной компоновкой. У мостовой компоновки каретка с пинолью перемещается по подвижной траверсе, обеими своими концами базирующейся на горизонтальных неподвижных балках, которые на колоннах подняты над столом для установки детали. Привод и ИП измерительной системы траверсы крепятся к одной из балок. КИМ такой компоновки имеет ограниченный с трех сторон доступ для загрузки деталей и наблюдения за измерением [2].

При большой длине траверсы для исключения ее угловых колебаний в горизонтальной плоскости концы траверсы приводятся в движение своими приводами, а для повышения точности устанавливаются два ИП измерительной системы перемещения траверсы [2].

Рисунок 3 - Мостовая компоновка

Консольные компоновки отличаются наличием подвижной по одной или двум горизонтальным осям горизонтальной консоли, что показано на рисунке 4. Когда консоль подвижна на одной оси относительно основания, по консоли перемещается каретка, несущая вертикально подвижную пиноль с ИГ. Если консоль перемещается в каретке, подвижной относительно основания, то пиноль движется по вертикальной оси относительно консоли [2].

КИМ консольной компоновки обладают лучшими, по сравнению с портальной компоновкой, доступом для установки детали и обозримостью, а также лучшим соблюдением принципа Аббе (если рассматривать только геометрические соотношения). Однако данной компоновке, имеющей консоль со свободным концом, присущи значительные деформации последней, подшипников и узлов их базирования, снижающие точность КИМ. Машины этих компоновок очень чувствительны к изменению массы узлов, подвижных относительно консоли. Масса данных узлов должна быть минимальной, так как в противном случае для достижения высокой точности необходимо увеличение массы консоли, приводящее к увеличению ее угловых колебаний в процессе измерения, снижающих точность и быстродействие машины. Вследствие деформации возникают смещения свободного конца консоли и вертикальном направлении и разворот пиноли в вертикальной плоскости [2].

Рисунок 4 - Консольная компоновка

Стоечные компоновки характеризуются наличием подвижной или неподвижной относительно основания стойки, по которой, как правило, в вертикальном направлении перемещается пиноль как суппорт (Рисунок 5) [2].

Рисунок 5 - Стоечная компоновка

Координатно-измерительные машины часто используются для:

· Измерения габаритов и размеров детали

· Измерения профилей детали

· Измерения углов и ориентации

· Создание рельефной карты

· Оцифровки изображений

· Измерения сдвигов

Особенности

Координатно-измерительные машины предлагаются с функциями, как:

Противоаварийная защита

Возможность программирования и автоматизированного контроля действий машины

Обратное проектирование

Возможность использования в цеху предприятий

SPC программное обеспечение и режим температурной компенсации

Возможность импорта CAD моделей

Соответствие стандартам DMIS

Совместимость с контроллером I++

Координатно-измерительные машины производятся в широком диапазоне размеров и конструкций с различными технологиями зондов. Ими можно управлять вручную или автоматически через прямое управление компьютера. Они предлагаются в различных конфигурациях, таких как настольный, карманный и портативный.

Изучение круга решаемых задач

Координатно-измерительные машины могут решать задачи, связанные с измерениями с помощью специализированного программного обеспечения, главными из которых являются контроль качества производимой продукции и оцифровка изделий. Предлагаемые программные комплексы являются продуктами различных фирм-разработчиков, они отличаются между собой набором функциональности, стоимостью и удобством работы. В зависимости от потребности для решения конкретной задачи, выбирается оптимальный комплект соответствующего программного обеспечения [3].

К примеру, программное обеспечение CAM2 может измерить, отсканировать, проанализировать и получить отчет о трехмерных данных детали или сборки. В процессе работы на экран монитора выводится трехмерная CAD модель, положение щупа в реальный момент времени, расположение измеряемых точек и величина их отклонения. Это упрощает и ускоряет процесс контроля. При проведении измерений программное обеспечение CAM2 способно совмещать детали и модели по точкам, выбранным на реальной модели, и последующей оптимизации методом последовательных приближений. Этот режим, так называемой итеративной привязки, используют для контроля деталей не имеющих реальных геометрических баз (отверстий, слотов, плоскостей и т.п.) [3].