Способ измерения несоосности отверстий

Способ измерения несоосности отверстий

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам измерения несоосности отверстий. Сущность изобретения заключается в том, что в измеряемые отверстия вставляют с зазором измерительные ролики, обкатывают их по поверхности отверстий, измеряют на базовых длинах экстремальные отклонения поверхностей измерительных роликов от номинальной общей оси отверстий, по которым определяют несоосность отверстий и отклонение осей отверстий от общей оси. 1 з.п. ф-лы., 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам измерения несоосности отверстий.

Известен способ измерения несоосности двух поверхностей вращения детали относительно их общей оси (авт.св. N 448346, кл. G 01 B 5/24, 1974 г.), заключающийся в том, что деталь базируют по среднему сечению одной поверхности и ее торцу и измеряют несоосность второй поверхности относительно общей оси при вращении детали относительно оси, проходящей через центр базирующей поверхности и перпендикулярной ее торцу, причем отклонение общей оси от оси вращения детали в среднем и крайнем сечении второй поверхности измеряют и получают результат.

Недостатком этого способа является большая погрешность измерения из-за того, что на результат измерения влияет неперпендикулярность оси отверстия торцу детали, по которому ее базируют, отклонение оси оправки от оси вращения, отклонение оси базового отверстия от оси вращения. Кроме того, не решена задача определения величин, входящих в формулу для определения несоосности.

Известен способ измерения отклонения от несоосности отверстий относительно их общей оси (авт. св. N 605073, кл. G 01 B 5/24, 1978 г.), заключающийся в том, что для каждого отверстия подбирают свою оправку, устанавливают их в отверстия без зазора, базируют деталь оправками на ножи, выполненные в виде двух качающихся относительно осей коромысел, перпендикулярных к общей оси отверстий, вводят в контакт с концами оправок измерители линейных перемещений, поворачивают деталь на 90^o и по результатам измерения судят о несоосности.

Недостатком этого способа является невысокая точность измерения, так как способ не позволяет различить, сместилась ли ось отверстия параллельно или изменилось ее направление. Изменение направления оси отверстия относительно точки контакта измерителем линейных перемещений с концами оправок дает вклад в погрешность измерения таких деталей. В результат измерения вносят погрешность и зазоры коромысел в осях, различная их деформация под весом детали с оправками. Необходимость подбирать под каждое отверстие свою оправку тоже влияет на погрешность, так как диаметр подобранной оправки зависит от усилия соединения ее с деталью.

Задачей, решаемой предлагаемым способом, является повышение точности измерения и расширение функциональных возможностей.

Это достигается тем, что в способе измерения несоосности отверстий, заключающемся в том, что в них вставляют измерительные ролики, базируют их по поверхности измеряемых отверстий, после чего измеряют на базисных длинах положения поверхностей измерительных роликов относительно номинальной общей оси отверстий, по результатам измерения определяют их несоосность, измерительные ролики вставляют в отверстия с зазором, обкатывают их по поверхности измеряемых отверстий, при этом определяют на базовых длинах экстремальные отклонения поверхностей измерительных роликов от номинальной общей оси отверстий во взаимно перпендикулярных плоскостях, пересекающихся по номинальной общей оси отверстий, по которым определяют несоосность отверстий.

Кроме того, по экстремальным отклонениям на базовых длинах поверхностей измерительных роликов от номинальной общей оси отверстий определяют отклонение осей отверстий от их фактической общей оси.

На чертеже представлена схема, поясняющая реализацию способа.

На основании 1 устанавливают датчики 2-9 линейных перемещений следующим образом и настраивают их по эталонной детали.

Задают прямоугольную систему координат, помещая начало на номинальной общей оси отверстий эталонной детали, установленной на основании 1. Ось Y направляют по этой номинальной оси отверстий, ось Х в дополнение до правой системы координат (например, ось Z перпендикулярно плоскости основания, ось Х вдоль этой плоскости).

Датчики 2 5 линейных перемещений устанавливают на основании 1 с возможностью измерения в плоскостиyz} нормально оси Y на заданных базовых расстояниях b₁, b₂, b₃ между ними.

Датчики 6-9 устанавливают на основании 1 в плоскостиX, Y} с возможностью измерения нормально оси Y на тех же базовых расстояниях с теми же координатами по оси Y, что и датчики 2-5 в паре с ними. При этом датчики 2 и 6 устанавливают по осям координат Z и Х соответственно.

Каждый измерительный ролик 10, 11 имеет диаметр, близкий к нижней границе допуска на соответствующее измеряемое отверстие 13, 14.

Диаметр каждого ролика измеряется с высокой точностью известными методами.

Все датчики 2-9 настраиваются по измерительным роликам 10, 11, установленным в отверстия эталонной детали.

После настройки на основание 1 устанавливают измеряемую деталь так, чтобы общая ось измеряемых отверстий располагалась примерно по оси Y с фиксацией детали при необходимости, например, по упорам 12. Затем в измеряемые отверстия 13, 14 вставляют измерительные ролики 10, 11. Их базируют по поверхности измеряемых отверстий, прижимают эти ролики к поверхностям отверстий с заданным усилием.

Затем измеряемые ролики обкатывают по поверхности измеряемых отверстий и по датчикам 2-9 определяют координаты точек экстремумов перемещения поверхности каждого измерительного ролика 10, 11 при обкатывания.

На чертеже пунктиром показана поверхность, которую описывает каждый измерительный ролик 10, 11 при обкатывании отверстий 13, 14 соответственно.

При использовании в качестве датчиков 2-9 линейных перемещений стрелочных приборов (например, типа индикаторов) значения координат экстремальных отклонений поверхностей измерительных роликов 10, 11 определяются следующим образом. При настройке по эталонной детали датчики настраивают так, чтобы начало отсчета находилось в середине диапазона измерения. На пути возможного перемещения стрелки с обеих сторон от нее устанавливают флажки с возможностью перемещения по пути перемещения стрелки и взаимодействия с ней. При обкатывании стрелка каждого датчика 2-9 раздвигается флажки, и после завершения процесса обкатывания флажки показывают координаты экстремальных отклонений, а расстояние между ними в единицах шкалы датчика дает размах биений измерительных роликов 10, 11. Координаты положения самих датчиков 2-9 известны из их установки.

Величина отклонения поверхности каждого измерительного ролика 10, 11 от оси Y в определенном направлении измерения каждого датчика 2-9 равна сумме диаметра измерительного ролика 10, 11 с результатом измерения соответствующего датчика.

Пусть определенные таким образом координаты точек минимального и максимального отклонения поверхностей измерительных роликов будут соответственно , где i 2, 3.9 номер датчика.

Учитываем, что для i 2-5 и , для i 6-9, , для i 6,7 и , для i 8, 9, , для i 2, 3, , для i 4, 5, Y₂ Y₆ 0, Y₃ Y₇ b₁, Y₄ Y₈ b₁ + b₂, Y₅ Y₉ b₁ + b₂ + b₃.

Здесь X_in; X_ix, Z_in, Z_ix показания датчиков 2-9, d₁ и d₂ диаметры роликов 10, 11 соответственно.

Тогда координаты точек O₁, O₂ и O₃, O₄, лежащих на осях соответственно отверстий 13, 14 в плоскостях, перпендикулярных оси Y и расположенных на базовых расстояниях, определяются по показаниям датчиков и равны: Координаты точек O₅ и O₆, лежащих на общей оси отверстий 13, 14 и на осях этих отверстий, соответственно будут Через пары точек O₁, O₂ и O₃, O₄ проведем прямые L₁, L₂, соответствующие осям отверстий 13 и 14 соответственно.

Через точки O₅, O₆ проведем прямую L₃, соответствующую общей оси отверстий 13, 14.

Расстояние от точки Р (X₀, Y₀, Z₀) до прямой, проходящей через точки P₁ (X₁, Y₁, Z₁) и Р₂ (Х₂, Y₂, Z₂), определяется по формуле (Г.Корн, Т.Корн. Справочник по математике. М. Наука, 1968, с.81-83).

где направляющие косинусы прямой, Преобразуя, получаем: По этой формуле находим последовательно расстояния от точек O₃, O₄, лежащих на оси отверстия 14 на базовых расстояниях до оси базового отверстия 13 где Аналогично определяется по той же общей формуле (2) расстояние H_L1,04 от другой точки O₄, расположенной на базовом расстоянии O₃, до оси L₁ отверстия 13.

Несоосность отверстия 14 относительно оси отверстия 14, являющегося базовым, определяется согласно ГОСТ 24642-81 как H_1,2 max (H_L1,03, H_L1,04).

Отклонение осей отверстий 13, 14 от фактической общей оси этих отверстий 13, 14 от фактической общей оси этих отверстий определяется как максимальное расстояние от точек O₁, O₂, O₃, O₄ до прямой L₃ по этой же формуле (2) согласно тому же ГОСТ.

Диаметр отверстий 13, 14 определяется как сумма минимального размаха биения поверхности измерительного ролика и его диаметра: При отличии базовой длины от базы расположения датчиков 2 9 результаты измерения легко пересчитываются на новую базовую длину. Например, если для отверстия 13 координаты концов базовой длины будут (O, Y₀,O) и (O, Y_b,O) b₁>Y₆>Y_O>O, то результаты измерения на этих базовых длинах (со штрихом) связаны с результатами измерения на начальной базовой длине соотношением Таким образом, способ позволяет более точно измерять несоосность отверстий, а также отклонение осей отверстий от их общей оси, поскольку учитывает направление оси каждого отверстия, позволяет исключить влияние несоосности оправки и отверстия на результат измерения, а также устранить погрешности, указанные в критике прототипа.

Способ позволяет также расширить функциональные возможности и одновременно с несоосностью определять отклонение от общей оси отверстий, измерить диаметр, овальность и конусность отверстия.

Формула изобретения

1. Способ измерения несоосности отверстий, заключающийся в том, что вставляют в контролируемые отверстия вспомогательные приспособления, измеряют их положение и по результатам измерений определяют несоосность, отличающийся тем, что в качестве вспомогательных приспособлений используют измерительные ролики, производят обкатывание ими поверхности измеряемых отверстий, диаметр роликов выбирают меньше диаметра контролируемых отверстий, измерение положения роликов осуществляют на базовых длинах относительно номинальной общей оси отверстий во взаимно перпендикулярных плоскостях, а определение несоосности производят по экстремальным значениям отклонений поверхностей роликов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что по экстремальным значениям отклонений поверхностей роликов от номинальной общей оси отверстий дополнительно определяют отклонение осей отверстий от их фактической общей оси.

РИСУНКИ

Рисунок 1