Содержание к диссертации
Введение 8
1. Методологические аспекты проблемы оценки
качества функционирования
технологического оборудования 15
1.1. Основные понятия метрологического обеспечения
измерений при траекторных перемещениях 15
Термины и определения в области измерения перемещений 15
Виды траекторных перемещений 20
Особенности, цели и содержание метрологического обеспечения измерений
при траекторных перемещениях 21
1.2. Общие вопросы точности
технологического оборудования 25
Влияние конструктивных особенностей технологического оборудования на его точность функционирования 27
Геометрическая и объемная
точность оборудования 32
1.2.3. Точность позиционирования 35
1.3. Анализ основных методов обеспечения
единства измерений 3 7
Сопоставительный анализ понятий «калибровка» и «поверка» 39
Обеспечение единства измерений при поверке средств измерений 46
1.4. Особенности формирования информационного
потока о функциональном состоянии
технологического оборудования и
обработки этой информации 48
1.5. Выводы 52
2. Сравнительный анализ возможных способов
осуществления поверки и калибровки измерительных систем при аттестации
технологического оборудования 55
2.1. Обоснование актуальности проблемы 55
2.2.' Методика укрупненной оценки способов аттестации точности измерительных систем
технологического оборудования 59
2.3. Обзор способов аттестации точности
измерительных систем
технологического оборудования 63
Способ аттестации с помощью набора концевых мер длины 64
Способ аттестации с помощью специальной
многозначной меры. 66
2.3.3. Способ аттестации с помощью специальных
объемных мер 67
Аттестация с помощью объемной меры, выполненной в виде параллелепипеда (куба) 68
Аттестация с помощью эталонного
угольника 70
2.3.4. Аттестация с помощью
специального устройства 71
Сравнительный анализ способов по производительности 74
Сравнительный анализ деформаций ] конструктивных элементов различных
эталонных устройств 84
2.6. Выводы 89
3. Исследование особенностей процесса аттестации
измерительных систем технологического
оборудования 91
Предпосылки, обеспечивающие минимизацию проблем аттестации 91
Точность функционирования технологического
оборудования 95
Анализ источников ошибки позиционирования 95
Составляющие геометрической погрешности функционирования технологического оборудования 99
3.2.2.1. Методика определения погрешности
измерений 99
3.2.2.2. Определение погрешности
позиционирования для
технологического оборудования 106
3.3. Исследование возможностей процесса
аттестации с использованием
специальных объемных мер 113
3.3.1. Исследование процесса аттестации
с помощью эталонного угольника 113
3.3.1.1 .Определение размера для аттестации... 113
3.3.1.2. Определение погрешности измерения
при использовании щупа
точечного касания 116
3.3.1.3. Определение погрешности измерения
при использовании щупа
со сферическим наконечником 121
3.3.1.4. Исследование влияния на погрешность
измерения непостоянства величины
радиуса щупа и отклонения угла
при основании угольника 127
3.3.2. Исследование процесса аттестации
с помощью эталонного конуса 133
3.3.2.1. Определение размера аттестации
с учетом погрешности измерения
при использовании щупа
со сферическим наконечником 133
Определение требований по точности установки эталонного конуса в рабочей зоне технологического оборудования 142
Определение аттестуемого размера
на конусе при произвольном
расположении его в пространстве
при использовании щупа
со сферическим наконечником 145
. Исследование изменения размерных параметров
объемного эталона (угольника)
под действием температуры 150
3.5. Выводы 156
. Экспериментальное исследование возможностей
процесса аттестации с помощью объемной меры :.160
Конструктивные особенности объемной меры -эталонного угольника.. 160
Определение метрологических характеристик эталонного угольника 162
4.2.1. Методика определения отклонения
от плоскостности
опорных боковых поверхностей угольника 164
4.2.2. Методика определения отклонения
' от плоскостности
рабочих поверхностей угольника 167
4.2.3. Методика определения отклонения
от перпендикулярности
боковых опорных поверхностей угольника
к его базовой поверхности 170
4.2.4. Методика определения углов
при основании эталонного угольника 172
4.3. Метрологические характеристики эталонного
угольника.. — 174
4.3.1. Методика обработки результатов
измерений 174
4.3.2. Определение метрологических
характеристик эталонного угольника 176
4.4. Метрологическая надежность и
межкалибровочные .интервалы
эталонного угольника .180
4.5. Аттестация измерительной системы станка с ЧПУ
с помощью эталонного угольника 190
4.6. Выводы 194
5. Реализация технологического процесса
оценки точности измерительных систем
производственного оборудования 196
5.1. Организация процесса аттестации
измерительных систем технологического
оборудования 196
5.2. Калибровочные и измерительные
возможности при сличениях 202
Технические аспекты данных сличений испытательных, поверочных, калибровочных лабораторий 204
Особенности оценки данных
региональных ключевых сличений 209
5.3. Предложения по проекту технологического
регламента оценки точности
функционирования измерительных систем
производственного оборудования 212
5.4. Выводы 214
Заключение и общие выводы 215
Список использованных источников 218
Приложения
Введение к работе
Важнейшей проблемой машиностроения на современном этапе является обеспечение качества выпускаемой продукции, которое в основном, зависит от уровня точности технологического оборудования, связанного с технологическим процессом изготовления. При этом характерной особенностью оборудования является то, что при совершенно одинаковых конструктивных компоновках это оборудование часто проявляет различную надежность.
Контроль оборудования на точность дает заключительную оценку его качества - способности производить продукцию с требуемыми параметрами точности элементов обрабатываемых изделий. Чем больше это соответствие, тем выше точность. Погрешности, возникающие на различных этапах технологического процесса, взаимосвязаны. Известно, что все расходы на ремонт и восстановление работоспособности технологического оборудования нередко в несколько раз превышают его стоимость. Поэтому основное внимание должно уделяться обеспечению устойчивой и надежной работы технологического оборудования. С развитием автоматизации производства проблема обеспечения стабильного качества функционирования технологического оборудования становится очень актуальной. Ее решение базируется на глубоком исследовании технологических факторов, влияющих на точность работы оборудования, тщательном изучении условий работы оборудования и изыскании новых прогрессивных технических методов мониторинга состояния этого оборудования.
Отсутствие методик и расчетных данных затрудняет применение аналитического метода установления точности функционирования технологического оборудования.
Отсутствие методик и расчетных данных затрудняет применение аналитического метода установления точности функционирования технологического оборудования.
В настоящее время существует определенный порядок установления точности функционирования через процедуры поверки и калибровки только измерительного оборудования, в то время как параметры технологического оборудования, за счет которого главным образом и обеспечивается качество выпускаемой продукции, никаким образом не аттестуются. Поэтому невозможен выпуск продукции, обладающей стабильными эксплуатационными характеристиками, не говоря о возможности прогнозирования состояния производственного оборудования в будущем и гарантии стабильного функционирования систем качества предприятия в целом. Без должным образом налаженной системы установления точности функционирования всего технологического оборудования и последующего его мониторинга невозможно обеспечение конечных параметров обработанных поверхностей деталей, которые должны рассматриваться во взаимосвязи всего комплекса выполняемых операций.
При этом важным является решение задачи детального анализа условий производства, влияющих на качество выпускаемых изделий, позволяющей стабилизировать функциональные характеристики технологического оборудования в процессе его работы. Основное внимание следует уделять стабильности работы измерительных систем производственного оборудования. При этом следует учитывать, что несоответствие функциональных характеристик оборудования по причине метрологических отказов систем измерения при эксплуатации составляют более 60% на третьем году эксплуатации и достига-
10 ют 90% при работе оборудования более четырех лет. Момент
наступления метрологического отказа можно выявить только при поверках и калибровках систем измерений этого оборудования. Причем особая роль здесь принадлежит оценке соответствия, включающей все виды измерений, контроля и испытаний, результаты которых зависят напрямую от достоверности результатов измерений. Считается, что инвестиции в метрологию и метрологическое обеспечение дают выигрыш в 10... 100 раз более высокий, чем вложенные средства в технологическое оборудование. При этом одним из решающих требований при выборе конструкции эталонного устройства, с помощью которого можно проводить аттестацию технологического оборудования для выявления его характеристик точности, является его способность быстрой переналадки на различные эталонные размеры. Обычно при укрупненных расчетах потери на переналадки не должны превышать 8-12% времени, затрачиваемого на выполнение процедуры аттестации технологического оборудования.
Проводимые на кафедре «Инструментальные и метрологические системы» ТулГУ исследования в направлении создания прогрессивных технологий направлены на повышение надежности и качества работы технологического оборудования за счет своевременного использования специального метрологического обеспечения.
В настоящей работе предложен прогрессивный технологический способ аттестации точности измерительных систем технологического оборудования, проведены теоретические исследования, обосновывающие получение достоверной информации о функциональных возможностях технологического оборудования. Исследованы технологические погрешности, возни-
кающие в процессе аттестации измерительных систем технологического оборудования. Разработана конструкция объемной меры - эталонного угольника.
Актуальность исследований подтверждается участием в работах, связанных с выполнением Федеральной целевой программы «Национальная технологическая база» на 2007 - 2011 годы (утверждена постановлением правительства РФ от 29 января 2007г. № 54).
Целью работы является повышение функциональной надежности и качества работы технологического оборудования за счет своевременного использования специального метрологического обеспечения.
Для достижения поставленной цели были сформулированы и решены следующие задачи:
Анализ основных понятий, связанных с метрологическим обеспечением точности функционирования технологического оборудования;
Создание методики сравнительного анализа различных способов калибровки, использующихся при аттестации точности измерительных систем технологического оборудования;
Теоретическое и экспериментальное исследование характеристик точности разработанного способа аттестации точности измерительных систем технологического оборудования при использовании объемных мер различных видов;
Разработка, изготовление и аттестация объемной меры - эталонного угольника.
В работе использовались следующие методы и средства исследований. Исследование погрешности измерения эта-
12 лонного размера проводилось по одноточечной схеме, обусловленной погрешностями позиционирования по осям координат измерительной системы технологического оборудования. При этом положение основных точек эталонном угольнике осуществлялось методами аналитической геометрии и математического аппарата гармонического анализа функций.
Экспериментальное определение метрологических характеристик объемной меры - эталонного угольника, проводилось по одноточечной схеме при измерении эталонных размеров на оптико — механической машине для измерения длин модели ИЗМ - 1 ОМ.
Автор защищает:
Комплекс научно обоснованных технических и технологических решений, основанный на разработанном технологическом и метрологическом обеспечении, позволяющем добиться максимальной эффективности работы технологического оборудования.
Методику сравнительного анализа способов аттестации точности измерительных систем технологического оборудования.
Разработанный способ определения погрешностей трех-координатных измерительных машин. Теоретически выявленные и экспериментально подтвержденные возможности использования этого метода для аттестации точности измерительных систем технологического оборудования.
Методику определения погрешности позиционирования для технологического оборудования.
5. Методику определения погрешностей измерений при
использовании специальных объемных мер: эталонного уголь
ника и эталонного конуса.
14 нирования и установлено, что их значения находятся в пределах, указанных в технической документации. Материалы диссертации используются в учебном процессе при изложении курсов лекций: «Металлорежущие инструменты», «Автоматизация измерений, контроля и испытаний».
Похожие диссертации на Разработка и совершенствование методов и средств оценки точности функционирования измерительных систем технологического оборудования
