4. Мастеренко Д. А. Статистическое оценивание измеряемых величин по сильно дискретизованным наблюдениям при неизвестном параметре масштаба случайной составляющей // Измерительная техника. 2012. № 6. С. 40—42; Masterenko D. A. Statistical estimation of measured quantities from strongly discretized observations with unknown scale parameter of the random component // Measurement Techniques. 2012. V. 55. N 6. P. 654—658.
5. Мастеренко Д. А. Выбор наилучшей оценки измеряемой величины по сильно дискретизованным наблюдениям // Измерительная техника. 2011. № 7. С. 17—20; Masterenko D. A. Choice Of Best Estimate For The Measured Value From Strongly Discretized Observations // Measurement Techniques. 2011. V. 54. N 7. P. 764—768.
6. Мастеренко Д. А. Статистическое оценивание результатов наблюдений с учетом их дискретизации по уровню // Измерительная техника. 2008. № 7. С. 11 —15; Masterenko D. A. Statistical evaluation of observations with level quantization // Measurement Techniques. 2008. V. 51. N 7. P. 711 —717.
7. Григорьев С. H., Телешевский В. И. Проблемы измерений в технологических процессах формообразования // Измерительная техника. 2011. № 7. С. 3—7; Grigoriev S. N., Teleshevskii V. I. Measurement problems in technological shaping processes // Measurement Techniques. 2011. V. 54. N 7. P. 744—749.
8. Григорьев и др. Проблемы метрологического обеспечения подготовки производства в машиностроении // Измерительная техника. 2012. № 5. С. 27—29; Grigoriev S. N. e. a. The problems of metrological support for the preparation of production in machine construction // Measurement Techniques. 2012. V. 55. N 5. P. 526—529.
9. Максин Ю. А., Телешевский В. И., Темников П. В. Система автоматизированного проектирования и изготовления средств линейно-угловых измерений на основе трехмерного параметрического моделирования // Измерительная техника. 2011. № 8. С. 13—16; Maksin Y. A., Teleshevskii V. I., Temnikov P. V. System for computer aided design and fabrication of means of linear-angular measurement based on three-dimensional parametric modelling // Measurement Techniques.
2011. V. 54. N 8. P. 869—873.
10. Григорьев С. H. и др. Опыт МГТУ «СТАНКИН» в разработке координатно-измерительных машин субмикронной точности // Контроль. Диагностика. 2012. № 12. С. 25—30.
11. Емельянов П. H., Педь С. Е., Холин И. Е. Разработка эталонной координатно-измерительной машины с ЧПУ // Информационно-измерительные и управляющие системы.
2012. Т. 10. № 8. С. 68—73.
Дата принятия 28.08.2013 г.
681.2
Разработка модельного ряда аппаратно-программных комплексов для автоматизированных измерений параметров зубообрабатывающих инструментов
С. Е. ПЕДЬ*, Д. А. МАСТЕРЕНКО*, П. В. ПАНФИЛОВ**, А. В. ЕСЬКОВ**, И. В. СУРКОВ***
* Гэсударственный инжиниринговый центр МГТУ «СТАНКИН», Москва, Россия
e-mail: seped@mail.ru
** ОАО «НИИизмерения», Москва, Россия
*** ЗАО «ЧелябНИИКонтроль», Челябинск, Россия
Представлены результаты работы по проектированию модельного ряда аппаратно-программных комплексов для автоматизированных измерений параметров зубообрабатывающих инструментов. Приведены технические характеристики, конструктивные решения, особенности программно-математического обеспечения.
Ключевые слова: аппаратно-программный комплекс, зубообрабатывающий инструмент, субмикрометро-вая точность, специальное программно-математическое обеспечение.
The results of desing of the family of hardware-software complexes for automated measurement of gear treating instrument are presented. The technical specifications, desing solutions and software details are presented.
Key words: hardware-software complexes, gear treating instrument, submicrometer accuracy special software.
Ужесточение требований к деталям с зубчатыми венцами существенно изменило технологию обработки и точность изготовления зубчатых колес. Это привело к улучшению эксплуатационных характеристик зубообрабатывающих инструментов, к которым относятся червячные фрезы для нареза-
ния зубчатых колес внешнего зацепления, долбяки для нарезания колес внутреннего зацепления, дисковые зубофре-зерные головки для нарезания конических колес. Эти характеристики должны быть обеспечены современными методами, средствами измерений (СИ) и контроля [1—4].
Анализ тенденций развития машиностроительного комплекса показал, что в настоящее время наиболее эффективными средствами измерений и контроля являются координатные измерительные машины (КИМ), приборы и системы различных компоновок и типоразмеров, построенные на координатном методе измерения [5—8]. Этот метод является наиболее универсальным и может эффективно применяться для автоматизированного контроля широкой номенклатуры прецизионных деталей и инструментов, в том числе со сложнопрофильными поверхностями такими, как у зубчатых колес, червячных фрез, долбяков и др.
Выполнение координатных измерений подразумевает две взаимосвязанные технические части [6, 7], образующие вместе единый аппаратно-программный комплекс (АПК).
Аппаратная часть — это комплекс оборудования на основе мехатронных модулей, измерительных устройств, калибровочной и вспомогательной оснастки, который обеспечивает получение массивов значений координат отдельных точек, принадлежащих контролируемым поверхностям детали.
Программная часть — это комплекс математических моделей, алгоритмов и программ для управления измерительным оборудованием, анализа измеренных данных и расчета заданных линейно-угловых параметров. Кроме того, сюда входит специализированное метрологическое программное обеспечение для проведения калибровочных работ и ввода компенсаций на систематические погрешности аппаратной части для повышения точности измерений.
Авторами выполнены работы по разработке модельного ряда АПК для автоматизированного измерения зубооб-рабатывающего инструмента. В данной статье приведены основные результаты этих работ.
Цель разработки — создание универсальных контрольно-измерительных средств для метрологического обеспечения изготовления зубообрабатывающего инструмента, предназначенных для замещения аналогичных зарубежных образцов и ликвидации критической импортной зависимости в
области СИ, отнесенных к технологиям двойного назначения. Внедрение данной разработки позволит оснастить отечественные машиностроительные предприятия и предприятия оборонно-промышленного комплекса универсальными метрологическими средствами для автоматизированного измерения параметров зубообрабатывающих инструментов [1, 2].
Модельный ряд контрольно-измерительных средств для автоматизированного измерения параметров зубообраба-тывающих инструментов включает три в заимосвязанных АПК: БВ-5139 — комплекс для автоматизированного измерения червячных фрез; БВ-5140 — комплекс для автоматизированного измерения долбяков; БВ-5141 — комплекс для автоматизированного измерения дисковых зуборезных головок. Основные технические характеристики указанных АПК представлены в табл. 1 .
В зависимости от модели АПК позволяют проводить измерения следующих параметров точности:
БВ-5139 — радиальное биение по вершинам зубьев; разность соседних окружных шагов; накопленная погрешность окружного шага стружечных канавок; направление стружечных канавок; толщина зуба; накопленное отклонение шага на длине любых трех шагов; винтовые линии фрезы от зуба к зубу на одном и на трех оборотах; погрешность зацепления от зуба к зубу и погрешность зацепления.
БВ-5140 — погрешность профиля немодифицированно-го участка не на режущей кромке; разность соседних окружных шагов и накопленная погрешность окружного шага.
БВ-51 41 — отклонение профиля рабочей стороны резца, радиальное биение по вершинам резцов, биение резцов посередине режущих кромок относительно опорного торца корпуса.
Принципы построения и конструктивные решения являются общими для всего модельного ряда АПК. В работе подробно рассмотрен комплекс БВ-51 39.
Анализ научно-технической информации и изучение опыта применения КИМ на передовых российских и зарубежных
Т а б л и ц а 1
Технические характеристики аппаратно-программных комплексов
Технические характеристики Модель АПК
БВ-5139 БВ-5140 БВ-5141*
Модуль измеряемого инструмента, мм 1 —1 0
Диаметр измеряемого инструмента, мм 40—250 40—400 150, 278, 450
Длина оправок или валов, мм 100—600 1 00—400 21, 45, 47**
Частота вращения шпинделя, мин-1 0,1—6
Шаг измерения, мкм 1
Основная погрешность измерения для модулей (т), мкм, не более Группа точности 2 по [8] при измерении профиля немодифицированного участка ± 2 1 < т < 2 мм ± 3 2 < т < 10 мм при измерении окружного шага ± 3 1 < т < 2 мм ± 4 2 < т < 10 мм ± 4***
* — для зуборезных головок задается профиль рабочей стороны резца 0—5°; ** — ширина зуборезной головки; *** — для всех измеряемых параметров.
предприятиях показали, что для контроля прецизионных осесимметричных деталей и инструментов (особенно со сложнопрофильными поверхностями) применяют специализированные четырехкоординатные измерительные системы и машины. Поэтому при проектировании конструкции механической части комплекса БВ-5139 была выбрана компоновка с вертикальной осью вращения контролируемой детали.
Точное угловое позиционирование и круговое перемещение осуществляется на прецизионном измерительном столе с кольцевой шкалой Renishaw RESM, установленном на литой базовой станине. Для фиксации угловых перемещений стола на станине под углом 180° установлены две считывающие головки Renishaw Sr.
Линейные перемещения измерительной головки в рабочем пространстве выполняет смонтированный на станине комплект из трех взаимно перпендикулярных узлов координатных перемещений (УКП), каждый из которых обеспечивает движение вдоль одной из осей прямоугольной системы координат (линейные координаты X, Y, Z). Диапазоны перемещений составляют 0—300 мм по координатам X, Z и ± 200 мм по координате Y от среднего положения.
Для фиксации координат X, Y, Z используют линейные энкодеры. Металлические линейки энкодеров с нанесенной шкалой монтируют на подготовленных поверхностях неподвижных (при движении по соответствующей линейной координате) деталей УКП. Сч
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.