Особливості програмно-математичного забезпечення та основи роботи оператора координатно вимірювальної машини моделі квм-р.

 

Мета роботи: ознайомитися із основами програмно-математичного забезпечення КВМ; отримати елементарні навики роботи оператора координатно - вимірювальної машини моделі КВМ-Р.

 

Устаткування та матеріали

1.Контрольно-вимірювальна машина КВМ – Р.

2. Персональний комп`ютер IBM PS-286.

3.Набір кінцевих мір довжини.

4.Еталонний шар.

5. Еталонний циліндр.

6.Технічний опис, інструкція з експлуатації КВМ – Р.

 

 

Загальні відомості

Аналіз існуючих параметрів сучасних вітчизняних та іноземних КВМ показав, що розмір сумарної приведеної похибки машин із L до 1000 мм становить 9-10 мкм. Наприклад, у таблиці 3.1 наведені дані про похибки іноземних координатних вимірювальних машин, що підтверджують сказане вище.

Таблиця 3.1. – Похибки сучасних координатно – вимірювальних машин

Фірма	Марка КВМ	Переміщення по координатах	Об’ємна похибка	Приведена похибка
DEA	SCIROCCOSP	1000*860*660	£2.5+3L/1000	D=2.5+3.0
DEA	MISTRAL SP	1000*650*460	£3.0+4L/1000	D=3.0+4.0
DEA	SCIROCCO	1000*800*660	£3.5+4L/1000	D=3.5+4.0
DEA	MISTRAL	665*665*465	£5.0+4L/1000	D=5.0+2.66
OPTON	PMC 500	500*850*400	£3.5+5L/1000	D=3.5+4.25
OPTON	HMM 965	900*600*500	£4.0+5L/1000	D=4.0+4.5
KARL ZEISS	C 700	700*700*600	£5.0+5L/1000	D=5.0+3.5
DEA	JOTA – B	665*665*465	£5.0+6L/1000	D=5.0+4
POLI	SKY	500*400*350	£6.0+10L/1000	D=6.0+5

 

З таблиці 3.1 випливає, що для машин, де довжини виміру до 1 метра, перша і друга частини складових похибок приблизно однакові.

ОСТ2-БВ86-2-84 “Координатно-вимірювальні машини високої точності із максимальним координатним переміщенням не більш 1000 мм”, розділив зазначені машини на три рівні точності:

1 похибка < 1.5 + 2,5L/1000 мкм (L - розмір, що вимірюється);

2 похибка < 2.5 + 3,5L/1000 мкм;

3 похибка < 4.5 + 6.5L/1000 мкм із довірчою можливістю 0,95.

При цьому максимальна швидкість переміщення рухомих вузлів КВМ має бути > Зм/хв.

За ступенем впливу на похибку КВМ, зумовлену апаратурною її частиною, практично рівноцінними компонентами є механічна конструкція, що реалізує координатну систему КВМ, і вимірювальна головка.

Відомо, що похибка виміру КВМ визначається як сума двох складових:

, (3.1)

де С - коефіцієнт складової похибки виміру, який не залежить від вимірюваної довжини й зумовлений складовою механічної похибки вимірювальної головки; похибкою, викликаною електричною інерційністю вимірювальних пристроїв: короткоперіодичними похибками вузлів координатних переміщень; похибкою, зумовленою дискретністю; короткоперіодичними похибками вимірювальних систем; похибками, пов'язаними з динамічними явищами;

S - коефіцієнт, який залежить від довжини виміру і характеризується такими компонентами: періодичними похибками вимірювальних систем і вузлів координатних переміщень; впливом температури навколишнього середовища; деформацією пристроїв координатних переміщень; деформацією вузлів некоординатних переміщень та ін.

Відомий спосіб компенсації другої складової похибки виміру, що лінійно залежить від довжини, що вимірюється. Суть цього способу полягає в множенні результатів вимірів усіх координат на коефіцієнт корекції. При цьому коефіцієнт корекції визначається за формулою:

, (3.2)

де L_д і L_і- дійсний і отриманий при вимірі паралельно координатним осям розмір кінцевої міри довжини [].

З огляду на те, що складові похибки формули (3.1) приблизно однакові, для підвищення точності вимірювання КВМ необхідно зменшити і першу складову похибки, зберігши при цьому високу швидкість виміру. Досягти позитивних результатів при розв'язанні поставленої задачі дозволяє двоканальний спосіб вимірювання форми поверхні деталі. Суть цього способу полягає в тому, що встановлюють додаткову систему координат вимірювальної КВМ. осі якої рівнобіжні відповідним осям координат КВМ або сполучені з ними, визначають положення точок поверхні в додатковій системі координат. Щуп вимірювальної головки, жорстко закріплений, переміщується у бік деталі, при його зіткненні з деталлю відповідний координатний блок вимірювальної головки починає перемішуватися протилежно прямуванню щодо каретки першого каналу КВМ у діапазоні, що вимірюється. У випадку визначення форми поверхні враховується алгебраїчна сума однойменних координат точок в обох системах координат.

У цій системі похибка буде зменшуватися за рахунок зведення до нуля першої складової формули (3.1), оскільки рухома конструкція додаткової системи координат виключає похибки вимірювальної головки, зумовлені компонентами, що не залежать від довжини, що вимірюється. Проте в запропонованому способі вимірювання з'являється додаткова похибка Л_ь що залежить від довжини виміру, математичну модель якої можна записати аналогічно до другої складової формули (1)

, (3.3)

де S₁- коефіцієнт, що визначається компонентами, які залежать від довжини другого каналу, що вимірюється; L₂ - довжина другого каналу, що вимірюється.

Додаткову похибку, що залежить від довжини вимірювання, можна компенсувати відомими методами []. Коефіцієнт компенсації k₁ визначається за формулою:

, (3.4)

де L_д1 i L_і1 - дійсний та отриманий при вимірюванні паралельно координатним осям другого каналу КВМ розмір кінцевої міри довжини. Похибку D_z запропоновану двоканальною КВМ, можна визначити з урахуванням коефіцієнтів компенсації таким чином:

, (3.5)

З формули (3.5) очевидно, що з уведенням додаткової системи координат похибку КВМ можна компенсувати і тим самим підвищити точність.

З огляду на те, що довжина другого каналу вимірювання на порядок менша (до 100 мм) порівняно з максимальною вимірюваною довжиною (до 1000 мм) першого каналу, першу складову похибки формули (3.5) можна скоротити приблизно в 30-40 разів, при цьому приведена похибка двоканальної КВМ зменшується на 40-50%.

Таким чином, запропоновано алгоритм розрахунку похибки вимірювання оригінальної двоканальної координатно-вимірювальної машини, що характеризується високою продуктивністю і високою точністю.

Більш складні методологічні параметри, такі як розміри геометричних елементів і їх відхилення від форми, взаємне положення різних геометричних елементів в просторі можуть бути визначені лише за допомогою математичних розрахунків з використанням різних видів функцій (тригонометричних) векторної і лінійної алгебри. Ємність даних розрахунків дозволяє їх виконати тільки за допомогою швидкодійних ЕОМ, тому люба координатно-вимірювальна сучасна система має ЕОМ, яка оснащена системою програм (ПМО) по виконанню алгоритмів необхідних розрахунків координатних вимірювань. Якщо відволіктися від структури способів кожної конкретної системи ПМО, то можна затверджувати, що головною характеристикою любої ПМО є її метрологічні можливості.

ЕОМ, крім керування вимірювальними органами КВМ, виконує опрацювання даних вимірювань. Це опрацювання містить такі операції:

1. Визначення координат і поправок окремих вимірювальних наконечників вимірювальних головок.

2. Формування систем координат деталі.

3. Виконання розрахунків геометричних параметрів деталей.

4. Виконання статистичного опрацювання результатів.

5. Підготовка даних для автоматичного керування з урахуванням уже виконаних операцій і отриманих результатів вимірювання.

6. Представлення результатів виміру в необхідному обсязі й у зручному для користування вигляді.

Порядок вимірювань на КВМ залежить від будови КОК, базової частини, засобів і методів підготовки програм і передбачає операції:

1. За кресленням або зразком деталі визначаються і позначаються з використанням відповідної символіки параметри для контролю.

2. Визначається послідовність вимірювань і розрахунків; системи координат деталі; необхідна кількість, форма й орієнтація вимірювальних наконечників; спосіб встановлення і кріплення деталі; форма представлення результатів вимірів.

Найбільш сучасні КВМ можуть вимірювати деталі зі спеціальними складними криволінійними поверхнями, наприклад, зубчате колесо, лопатки турбін, розподільчі вали тощо, а також довільні криволінійні поверхні, які не описуються аналітично. Склад поверхонь, які вимірюються, і розмірів, що розраховуються, параметрів відхилень форми і взаємного розташування залежать від можливостей програмно-математичного забезпечення і потужності засобів обчислювальної техніки.

 

Порядок виконання роботи

1. Ознайомиться з основними функціями і командами ПМО «КВМ-Р»;

2. Атестувати наконечник вимірювальної головки.

3. Провести вимірювання в стандартних геометричних елементів

4. Проаналізувати і записати результати вимірювань, оцінити їх похибку.

5. Скласти звіт про виконання роботи.

Зміст звіту

1. Назва роботи.

2. Мета роботи.

3. Теоретичні відомості.

4. Хід виконання та результати виконаної роботи.

5. Висновки та пояснення отриманих результатів.

Контрольні питання

1. Похибка вимірювань на КВМ.

2. Застосування КВМ.

3. Особливості ПМО КВМ Р.

4. Основні прийоми вимірювання базових геометричних елементів.

Лабораторна робота N4

ОСНОВНІ ФУНКЦІЇ СИСТЕМ ЧПК. СПОСОБИ ВВЕДЕННЯ – ВИВОДУ ІНФОРМАЦІЇ В ПАМ’ЯТЬ СИСТЕМИ ЧПК ТИПУ “МІКРОЛІД”

 

Мета роботи: ознайомлення студентів з основними функціями систем ЧПК, методами кодування та запису технологічних керуючих програм. Отримання практичних навиків роботи з системами введення – виводу інформації в пам’ять системи ЧПК типу “МІКРОЛІД”

Устаткування та матеріали

 

1. Електроерозійний верстат СЕЛД-02 з системою ЧПК “МІКРОЛІД”.

2. Заготовка для маркування.

3.Персональний комп’ютер IBM PC 286.

 

Загальні відомості

Система ЧПК представляє собою сукупність пристроїв, методів та засобів, необхідних для числового програмного керування верстатом. Конструктивно системи ЧПК, за звичай, виконуються в вигляді окремої шафи.

Системи ЧПК були вперше використані в електроерозійних верстатах на початку 60 –х років минулого століття для циклового програмного управління однією координатою в копіювально – прошивних верстатах та для програмного керування по двох координатах в вирізних верстатах.. За останні 10 років в автоматизації електроерозійних верстатів відбувся якісний стрибок пов’язаний з інтенсивним розвитком електронних компонентів та засобів обчислювальної техніки. Для оптимального керування сучасні системи ЧПК використовують мікро – ЕОМ, що дозволяють реалізовувати різні необхідні алгоритми функціонування основних технологічних систем верстатів: приводів подачі; генератора імпульсів; системи перемотування та натягу дроту, системи прокачування робочої рідини.

Для кодування технологічної інформації для верстатів з ЧПК, використовують набір символів, який називають алфавітом коду, а число символів в алфавіті – основою коду. Будь – яка впорядкована вибірка символів з алфавіту є кодовою комбінацією. Довжина кодової комбінації визначається числом символів в ній. Під кодом розуміють впорядковану множину кодових комбінацій. Число кодових комбінацій в коді визначає його потужність та об’єм.

Керуюча програма (КП) кодується та записується на перфострічці, магнітній стрічці чи в пам’яті зовнішнього комп’ютера в вигляді послідовності фраз чи кадрів. Кожна фраза (кадр) містить інформацію про геометричні та технологічні дані і вид інтерполяції необхідні для обробки певної ділянки деталі. Послідовність кадрів програми задає послідовність обробки деталі на верстаті.

Розглянемо основні функції систем ЧПК на прикладі системи ЧПК “МІКРОЛІД” електроерозійний технологічного комплексу СЕЛД-02.

Система ЧПК “МІКРОЛІД” забезпечує:

1). Введення КП в пам’ять;

2). Виведення КП на перфоратор або інший зовнішній носій;

3). Відображення інформації на дисплеї;

4). Тестування електронних блоків;

5). Управління переміщенням стола i роботою генератора оптичного імпульсного по заданій програмі, забезпечуючи виконання.наступних технологічних параметрів:

1. F - швидкість подачі (мм\хв) від нуля до 3000 з дискретністю 0.001;

2. Р - струм накачки в (А) вiд нуля до 40 з дискретністю 0.001;

3. W - частота заповнення пачок в (КГц) від нуля до 50 з дискретністю 0.001;

4. U - коефіцієнт заповнення пачок від нуля до 1 з дискретністю 0.001;

5. V - частота проходу пачок в (КГц) від нуля до 50 з дискретністю 0.001.

В технологічній системі СЕЛД-02 передбачено три види блокувань:

1) аварійний СТОП, який вимикає весь комплекс вiд живлення;

2) аварійне відключення ланцюгів живлення генератора імпульсів;

3) аварійне відключення ланцюгів живлення системи числового програмного керування.

Аварійне відключення виконується за рахунок кнопки аварійного відключення що розташована на передній панелі комплексу.

Система живлення генератора імпульсів має наступний захист:

- реле типу KV, спрацьовує при перевантаженні ланцюгів живлення;

- контакти мікровимикача, що знаходяться в стійці генератора i спрацьовують при відкриванні бокових панелей генератора;

- контакти мікровимикача, що знаходяться в робочій зоні i спрацьовують при відкриванні дверцят робочої ванни;

- контакти термореле, що спрацьовують при перегріві або переохолодженні робочої рідини;

- контакти реле використання омиваючої рідини, що спрацьовують при падінні використання омиваючої рідини нижче допустимого рівня.

При розмиканні контактів будь якого елементу, що стоїть в ланцюгу блокувань знімається живлення з обмотки магнітного вимикача i відключаються силові ланцюги живлення генератора.

Правила техніки безпеки

1. До обслуговування та експлуатації комплексу допускаються особи, що вивчили інструкцію з експлуатації та технічний опис, пройшли підготовку з техніки безпеки при експлуатації електроприладів з напругою до 1000 В, атестовані кваліфікаційною комісією та мають кваліфікаційну групу з техніки безпеки не нижче 3.

2. Перед експлуатацією комплекс необхідно заземлити. Опір між шпилькою заземлень та будь-якою неструмопровідною металевою частиною комплексу не повинний бути більше 0,1 Ом.

3. Категорично забороняється:

1) працювати при відчинених кришках, дверцятах або знятих кожухах;

2) проводити монтаж, роз’єднувати роз’єми, торкатися елементів, що знаходяться під напругою;

3) встановлювати захисні елементи, номінали яких не відповідають документації.

 

Порядок виконання роботи

1. Установити заготовку на робочому столі;

2. Ввести керуючу програму в пам'ять системи ЧПК;

3. Включити системи живлення електроерозійного комплексу;

4. В автоматичному режимі провести виконання технологічної програми контролюючи на екрані системи ЧПК основні параметри технологічного процесу i їх зміну по командах системи ЧПК;

5. Після закінчення програми провести візуальний контроль обробленої заготовки.

5. Скласти звіт про виконану роботу.

Зміст звіту

1. Назва роботи.

2. Мета роботи.

3. Теоретичні відомості.

4. Хід виконання та результати виконаної роботи.

5. Висновки та пояснення отриманих результатів.

Контрольні питання

1. Оцінити загальний рівень автоматизації те електроерозійний технологічного комплексу СЕЛД-02.

2. Визначити основні функції та оцінити технологічні характеристики системи ЧПК “МІКРОЛІД”.

3. Способи кодування та вводу – виводу КП системи ЧПК “МІКРОЛІД”.

4. Правила техніки безпеки при роботі з системою ЧПК “МІКРОЛІД”.

 

 

 

Лабораторна робота N5