Требования к точности измерений

Очевидно, что применение OMV-технологии требует высокого доверия к станку с ЧПУ, поэтому перед началом работы желательно сначала удостоверится, что он обеспечивает такую же точность и стабильность размеров, как и ранее. Такая проверка особенно актуальна после планового ремонта станка или непредвиденных поломок. В принципе, можно изготовить тестовую деталь, а затем измерить ее на стационарной КИМ, но если у 5-осевого станка возникли проблемы с точностью, то выявить конкретные причины отклонений может оказаться весьма сложно[6]. Альтернативный путь – использование OMV-измерений эталонной тестовой сферы, устанавливаемой перед измерениями в разных точках поворотного стола станка. Специальное программное обеспечение позволяет проанализировать текущее состояние 5-осевого станка и выявить причины отклонений (в том числе биения поворотного стола и т.п.).

При использовании OMV-технологии на 5-осевом станке можно достичь тех же преимуществ, что и при 5-осевой механообработке: уменьшить потребную длину измерительного контактного щупа, тем самым повысив точность, а также проводить замеры в «теневых» и труднодоступных зонах (карманах, отверстиях и т.п.) без переустановки детали на станке. Отсутствие необходимости снятия детали со станка и повторного базирования не только экономит время, но и повышает точность обработки и измерений.

   При использовании устаревших традиционных технологий механообработка и контроль точности рассматриваются как два абсолютно невзаимосвязанных друг с другом процесса, которые выполняются на разном оборудовании и даже в различных цехах. Тем не менее, сложность обрабатываемых деталей и требования к точности обработки с каждым годом растут, поэтому традиционные технологии стали малоэффективны. Если раньше математическая CAD-модель использовалась только для подготовки управляющих ЧПУ-программ и последующего сравнения с обработанной деталью, то прогрессивные методы подразумевают более продуктивное использование CAD-модели в процессе механообработки. Эти инновационные методы, обеспечивающие увеличение производительности труда и сокращение затрат, можно сгруппировать под названием «адаптивная механическая обработка».

   При обработке крупногабаритных и/или тяжелых изделий их установка на станок и точное базирование занимает много сил и времени. Отчасти эта задача может быть решена с помощью специальных крепежных приспособлений, выполняющих также и базирование заготовки. Изготовление вспомогательной технологической оснастки может потребовать производственных затрат больше, чем само изделие. Но что делать в том случае, если заготовка вообще не имеет выраженных технологических баз?

Разработка управляющих программ для станков с ЧПУ ведется на основе точных математических моделей детали и заготовки. При этом программист-технолог сам выбирает положение начала системы координат, которое впоследствии должно быть совмещено с «нолями» станка. В результате готовая ЧПУ-программа оказывается привязанной к некой системе координат, задающей необходимое положение на станке заготовки и детали, которая получится в результате обработки. Однако с точки зрения математики готовую ЧПУ-программу можно практически без потери точности пересчитать в любую другую пользовательскую систему координат, расположенную произвольным образом относительно начальной. Следует особо отметить, что для таких преобразований нет никакой необходимости использовать CAM-систему и пересчитывать всю ЧПУ-программу заново. Таким образом, если при помощи рассмотренной ранее OMV-технологии точно измерить положение и ориентацию заготовки (детали) на станке, то мы сможем точно вычислить, насколько ее реальное положение отличается от теоретически заданного CAD-моделью. Зная точное положение заготовки (детали) при данном конкретном установе, путем математических преобразований можно как бы адаптировать ЧПУ-программу под конкретный установ. В этом и заключается технология виртуального базирования – не заготовка (деталь) закрепляется в теоретически заданном положении, а ЧПУ-программа пересчитывается под текущее положение заготовки (детали). Конечно же, OMV-измерения перед началом фрезерования занимают какое-то время, но эти затраты намного меньше чем при ручном базировании. Кроме того, при виртуальном базировании достаточно применения универсальных крепежных приспособлений[7].

Технология виртуального базирования уже отлично зарекомендовала себя при изготовлении металлических деталей из поковок и литых заготовок сложной формы. Эту же проверенную высокоэффективную технологию можно успешно применять и при производстве изделий из композитов, например, при 5-осевой обрезке или сверлении крупногабаритных формованных элементов.

  Компенсация анизотропности и пружинения композитных материалов

   Большинство композитных материалов, таких как стекло- и углепластики (карбон) имеют ярко выраженную анизотропность механических свойств, вызванную особенностями укладки (намотки) армирующего материала. Например, у углеродного волокна прочность на разрыв гораздо выше, чем на сдвиг (именно поэтому при аварии детали из карбона крошатся на множество острых осколков, опасных для человека). Соответственно, процесс механообработки карбона представляет собой не пластическую деформацию, как у металлов, а грубое механическое размалывание. Как правило, матрица из полимерных смол, соединяющая армирующие волокна, обладает относительно низкой собственной прочностью. В результате при механической обработке композита более прочные волокна в зоне обработки продавливают более мягкую матрицу, а после разрыва стремятся восстановить свою первоначальную ориентацию. Как следствие, все размеры получаются в различной степени недообработанными. В зависимости от локальной ориентации волокон, разные части одной и той же детали по-разному реагируют на нагрузку от режущего инструмента. Кроме того, детали из одной партии могут иметь незначительные локальные отличия в направлении укладки волокон. В результате обработка каждой конкретной детали из анизотропного композита требует сугубо индивидуального подхода.

Заключение

Для улучшения метрологических измерений сегодня можно ввести понятие качественного метрологического изделия — МКИ. Это объект, удовлетворяющий всем метрологическим требованиям. Требования эти, в принципе, просты.

Измерительный прибор для массового, непроизводственного использования (весы, бытовые электроизмерительные приборы, приборы для измерения линейных размеров и т.д.) должны иметь четкое обозначение метрологического поля, в области которого рекомендуется производить измерение, и описание этого поля в маркировке прибора.

Производственные метрологические приборы должны иметь специальную шкалу для определения метрологической характеристики измеряемой величины — шкалу индексов точности.

Цифровые измерительные устройства должны обладать устройством выбора точности измерения и автоматической системой измерения с соответствующей точностью. Чертежи, схемы и т.д. должны содержать метрологическую характеристику всех номиналов.

Справочники и иные книги, в которых используются метрологические величины, также должны содержать метрологические характеристики номиналов. Изделия с номиналом должны иметь ясную метрологическую маркировку. Проекты, включающие в себя наличие измерений и контрольно-измерительных приборов, должны содержать метрологическое описание используемых метрологических полей.

В настоящее время требованиям КМИ удовлетворяют только математические таблицы. В этих таблицах точно определено количество значащих разрядов, и абсолютная погрешность равна половине последнего значащего разряда. В них используется метрологическое описание через абсолютную погрешность. Но это описание для измерительной практики неудобно.

Стандарты КМИ могут пропагандироваться и внедряться коммерческой компанией, получив предварительно патенты и зарегистрировав полезные модели и товарные знаки.

Однако, для массового внедрения в жизнь концепций КМИ, сделать их стандартами, вести компанию по повышению метрологической культуры общества на государственном уровне требуются уже усилия государственных органов и прежде всего Госкомстандарта РФ.

Установив стандарты КМИ, Россия может начать распространение их по всему миру. Причем не только их пропагандой в среде мировой метрологической общественности, но и конкретными действиями. Например, Госкомстандарт вполне может либо своей властью, либо через постановления Правительства, либо, наконец, даже через закон ввести требования к импортируемой продукции о ее соответствия требованиям КМИ. Есть ведь положение, что вся ввозимая продукция должна иметь надписи на русском языке. И ничего, импортеры подчинились и стали размещать русские подписи. Точно так же им придется соответствующим образом оформлять свои метрологические изделия, тем более, что особых затрат для этого и не требуется. Правда, для этого им придется купить лицензию у владельцев интеллектуальной собственности на это оформление. А затем и сама мировая метрология естественно будет переходить на эти стандарты. Ведь это стандарты качественной метрологии, в которой Запад заинтересован не меньше, чем Россия.

Двадцать первый век — век информатики и век измерений. Метрология стала сферой не только производственной, но и массовой, бытовой, публичной деятельности. И перед нею стоит задача повышения общей метрологической культуры общества. Россия может стать ведущей страной на этом общемировом пути.

Список использованной литературы:

1.                  Абрамов В.А. Сертификация продукции и услуг. М., 2000.

2.                  Анухин В.И. Допуски и посадки. М.: Питер, 2003, 208с.

3.                  Димов Ю.В. Метрология, стандартизация и сертификация, М.: Питер, 2004, 432с.

4.                  Исаев Л.К., Малинский В.Д. Метрология и стандартизация в сертификации. М.: ИПК Издательство стандартов, 1996-169с.

5.                  Крылова Г.Д. Основы стандартизации, сертификации, метрологии. М.: ЮНИТИ, 1998, 465 с.

6.                  Лифиц И.М. Основы стандартизации, метрологии и управления качеством товаров. М.: ТОО «Люкс-арт». 1994-168 с.

7.                  «Метрология и стандартизация» электронное издание. Каллиников П.Ю., Петров А.М., Лещенко А.М., Баринова Е.В., Соловьева А.В., Соловьева А.В.

8.                  «Метрология, стандартизация и сертификация» Никифоров А.Д., Бакиев Т.А., М.: Высшая школа, 2005. – С .200.

9.                  Палей М.А., Романов А.Б., Брагинский В.А. Допуски и посадки. Справочник в 2 томах. М.: Политехника, 2001, 1184с.

10.             Попов Ю.П., Кузнецова И.А. Метрология, стандартизация и сертификация, М.: Форум, 2003, 256с.

11.             Радченко Л.А. Основы метрологии, стандартизации и сертификации. М.: Дашков и Ко, 2005, 320с.

12.             Соломахо В.Л., Цитович Б.В. Основы стандартизации, допуски, посадки и технические измерения, М.: Дизайн Про, 2004, 296с.

13.             Стандартизация и управление качеством продукции в легкой промышленности: Учебник для вузов/ М.И. Круглов и др. - М.: Легпромбытиздат, 1991. С 130.

14.             Чижикова Т.М. Стандартизация, сертификация, метрология: Учебное пособие. - М.: Колос, 2002 

1

[1] Соломахо В.Л., Цитович Б.В. Основы стандартизации, допуски, посадки и технические измерения, М.: Дизайн Про, 2004, С. 180.

[2] Радченко Л.А. Основы метрологии, стандартизации и сертификации. М.: Дашков и Ко, 2005, С. 45.

[3] «Метрология, стандартизация и сертификация» Никифоров А.Д., Бакиев Т.А., М.: Высшая школа, 2005. – С .200.

[4] Стандартизация и управление качеством продукции в легкой промышленности: Учебник для вузов/ М.И. Круглов и др. - М.: Легпромбытиздат, 1991. С 130.

[5] «Метрология и стандартизация» электронное издание. Каллиников П.Ю., Петров А.М., Лещенко А.М., Баринова Е.В., Соловьева А.В., Соловьева А.В.

[6] Крылова Г.Д. Основы стандартизации, сертификации и метрологии. - М.: «ЮНИТИ», 1998г.

[7] Димов Ю.В. Метрология, стандартизация и сертификация, М.: Питер, 2004, 112с.