Никольский С.М., Соловьев С.И.
ОСОБЕННОСТИ РАЗЛИЧНОЙ ТРАКТОВКИ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ, ПОЛУЧАЕМЫХ НА КИМ И С ПОМОЩЬЮ РУЧНЫХ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ *
Аннотация:
в данной работе рассмотрены особенности расхождений результатов измерений, получаемых с помощью метода среднеквадратической аппроксимации по Гауссу и метода прилегающей поверхности, т.е. с использованием координатно-измерительных машин и ручных средств измерений
Ключевые слова:
координатно-измерительная машина, ручные средства измерений, заменяющий элемент, прилегающий элемент, метод наименьших квадратов
В последнее время все большее количество предприятий в целях достижения требуемой точности измерений стремятся внедрить в производство координатно-измерительные машины (КИМ). Данное средство измерений (СИ) является наиболее востребованным среди всех универсальных СИ, предназначенных для определения геометрических характеристик (размеров и параметров формы) детали. Однако, несмотря на все преимущества КИМ, полный отказ от использования ручных СИ на сегодняшний день невозможен. Поэтому на многих предприятиях, изготовленные детали и изделия контролируют как с помощью ручных СИ, так и с помощью координатно-измерительных машин. При помощи последних также выполняют повторный контроль тех геометрических параметров деталей, результаты которых при замере с помощью ручных СИ были неудовлетворительными. Основным правилом, которым руководствуются при выборе СИ, является возможность обеспечения требуемой точности измерений, которая в свою очередь предполагает сравнение существующей предельной погрешности измерения конкретного средства измерения с допустимой погрешностью измерения, регламентированной стандартами или другими требованиями. Опыт прошлых лет показывает, что контроль изделий вручную, т.е. с использованием таких СИ как микрометр, штангенциркуль, нутромер и многих других, дает результаты, отличающиеся от тех, которые получают методом координатных измерений, т.е. с использованием КИМ. Поэтому необходимо изучить причины возникновения расхождений в результатах измерений с использованием различных средств измерений — ручных и КИМ. Затрагивая тему координатных измерений, необходимо четко разобраться в том, на чем они основаны. Их суть состоит в последовательном нахождении координат ряда точек поверхности в пространстве и последующем расчете на их основе размеров и параметров формы изделия. Особенностью координатных измерений является определение координат отдельных точек поверхностей элементов детали и расчет по полученным результатам нормируемых геометрических параметров, а не непосредственное получение размеров в процессе измерений. Координатно-измерительные машины позволяют определять разнообразные геометрические характеристики, в том числе отклонения формы и расположения поверхностей деталей различных типов и сложности. Во время каждого контакта смещение на осях X,Y,Z считывается по шкале. Координаты точек, определенных измерительным наконечником, затем передаются в компьютер для анализа с помощью вычислительного блока. Система координат машины (рис. 1.) — система координат, неподвижная относительно физических или расчетных координатных осей КИМ. На практике, измерение любого геометрического элемента (плоскость, окружность, цилиндр, конус и т.д.) предполагает зондирование поверхности измерительным щупом в нескольких местах. Минимальное количество точек для каждого геометрического элемента указано в руководстве к программному обеспечению измерительного устройства. Так, для окружности и плоскости необходимо всего лишь 3 точки, для конуса и цилиндра 6 точек. Однако, имея дело с деталями и изделиями, содержащими элементы со сложной геометрией, не всегда удается получить удовлетворительные результаты измерений, выполняя зондирование поверхностей согласно руководству. Для каждого элемента детали, количество и расположение точек приходится подбирать эмпирически, т.е. методом проб и ошибок. Особый интерес представляют измерения таких геометрических элементов как окружность и цилиндр, ввиду их широкого применения в конструкторской практике. На примере некоторых деталей было выявлено и установлено следующее. При измерении отверстий небольшой высоты (от 1 до 5 мм) на предмет отклонения от круглости или при определении фактического значения диаметра, При измерении отверстий, высотой от 5 мм и более, контролируемыми параметрами которых являются внутренние и внешние диаметры, а также отклонение от цилиндричности, зондирование поверхности выполняется в нескольких сечениях (рис. 4). Как видно из рисунков 4 и 5, зондирование поверхности происходит в двух сечениях на разной высоте. Количество сечений определяется высотой измеряемого элемента. Чем выше контролируемый элемент детали, тем большее количество сечений необходимо для объективной оценки его геометрических параметров. Однако куда более важной составляющей измерений является метод расчет математической модели измеряемого элемента. В современных КИМ заложены зарубежные стандарты, регламентирующие способы получения мат. модели элемента, а именно ISO 2692 и ISO 1101. Основой данных стандартов является применение метода среднеквадратической аппроксимации по Гауссу (метода наименьших квадратов). При определении геометрических параметров изделий данным методом получают значение и расположение так называемого «заменяющего элемента». По определению, при среднеквадратичной аппроксимации по Гауссу, заменяющий элемент — это средняя поверхность, у которой сумма квадратов расстояний до точек, расположенных с одной стороны и сумма квадратов расстояний до точек, расположенных с другой стороны будет иметь минимальное значение. Измерение окружностей и цилиндров, как внутренних, так и внешних на КИМ предполагает получение математической модели (заменяющего элемента), согласно методу наименьших квадратов, используя для этого координаты точек зондирования. Получившаяся модель элемента (окружность или цилиндр) определяется как фактическое (действительное) значение контролируемого параметра элемента детали (рис. 6).
Номер журнала Вестник науки №6 (39) том 1
Ссылка для цитирования:
Никольский С.М., Соловьев С.И. ОСОБЕННОСТИ РАЗЛИЧНОЙ ТРАКТОВКИ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ, ПОЛУЧАЕМЫХ НА КИМ И С ПОМОЩЬЮ РУЧНЫХ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ // Вестник науки №6 (39) том 1. С. 225 - 234. 2021 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/4566 (дата обращения: 26.04.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2021. 16+