Принципы проектирования средств технических измерений и контроля

Принцип Тэйлора. При наличии погрешностей фор­мы и расположения геометрических элементов сложных деталей в со­ответствии с принципом Тэйлора надежное определение соответствия размеров всего профиля предписанным предельным значениям воз­можно лишь в том случае, если определяются значения проходного и непроходного пределов (ГОСТ 45346—82). Следовательно, любое изделие должно быть проконтролировано по крайней мере дважды, точнее, по двум схемам контроля: с помощью проходного и непроход­ного калибров по действительным значениям наибольшего и наимень­шего размеров.

На определение качественного состояния деталей могут влиять геометрические отклонения: отклонение от круглости, непараллель­ность торцов, несоосность поверхностей, отклонение шага и угла про­филя резьбы и др.

Взаимодействие измерительного средства с контро­лируемым объектом может быть точечным (сферический наконечник), линейным (плоские профильные шаблоны) и поверхностным (калиб­ры-пробки). Большинство универсальных и специальных средств изме­рения имеют точечный контакт с контролируемым изделием и осуще­ствляют локальный контроль размеров в одном или нескольких сече­ниях. Такой контроль не гарантирует попадания бракованных изделий в годные. Контроль значительно усложняется, если к недопустимости попадания в годные бракованных изделий по непроходному пределу предъявляются повышенные требования. В этих случаях либо исполь­зуют двух- или трехкоординатные машины, либо применяют устройст­ва, обеспечивающие последовательный непрерывный контроль с за­данным шагом текущего размера детали.

Методы, основанные на использовании линейного и поверхностно­го контактов средств контроля с поверхностью детали, обеспечивают высокую производительность и универсальность используемых средств измерения, но позволяют надежно отбраковывать детали лишь по проходному пределу. Часто выбор этих методов контроля обуслов­лен видом технологического процесса, обеспечивающего незначитель­ные погрешности формы и взаимного положения поверхностей.

Принцип Аббе. Рассматривая процесс сравнения контролируе­мых и образцовых штриховых мер на продольных и поперечных ком­параторах, сформулирован принцип, в соответствии с которым мини­мальные погрешности измерения возникают, если контролируемый геометрический элемент и элемент сравнения находятся на одной линии— линии измерения. Принцип Аббе справедлив для поступательно перемещающихся звеньев. Его широко используют при выборе схем и конструирования средств измерения, при проектировании стан­ков и т. п. Однако последовательное расположение контролируемого и образцового элемента на одной линии приводят к увеличению габа­ритов измерительных средств, поэтому в ряде случаев применяют па­раллельное расположение сравнительных элементов, но и тогда необ­ходимо соблюдать условия, при которых погрешности измерения ми­нимальны.

Принцип инверсии. Принцип инверсии основывается на существовании преемственности между тремя последовательными процес­сами, в которых участвует деталь: обработки, контроля, эксплуатации. Хотя при расчете погрешностей механизма и самой детали главное значение имеет эксплуатация, тем не менее анализ точности детали не­возможен без совместного последовательного изучения всех фаз про­хождения детали.

Из принципа инверсии (обращений) следует, что для определения погрешностей схема измерения должна соответствовать кинематиче­ской схеме формообразования, а также схеме функционирования дета­ли, откуда вытекает условие правильности измерения.

Измерение считается правильным, если:

- траектория движения при измерении будет соответствовать траек­тории движения при формообразовании;

- линия действия при измерении будет совпадать с линией действия при работе механизма (принцип Аббе);

- базы измерения будут совпадать с конструкторской и технологиче­ской базами (правило единства баз).

Принцип инверсии применим почти при всяком измерении деталей, при котором осуществляется непрерывное перемещение измери­тельного наконечника прибора по поверхности детали. Наконечник при этом образует с контролируемой деталью кинематическую пару. Непрерывное относительное перемещение элементов пары в процессе контроля совершается со сравнительно малыми скоростями и ускоре­ниями.

В тех случаях, когда принцип инверсии не может быть осуществ­лен полностью, следует установить, какой из показателей качества должен быть обеспечен в результате контроля и положить его в осно­ву схемы измерения.