Методы и средства автоматического контроля

Введение

Одной из важнейших проблем станкостроения является повышение производительности металлорежущих станков в 1,3-1,6 раза, а также повышение их точности не менее чем на 20-40 %.

Согласно долгосрочному прогнозу Международного центра технологических исследований (ГИРП) к 2000-2010 гг. системы активного контроля будут применяться более чем на 70% металлорежущих станков. Активный контроль направлен на обеспечение трудосберегающей технологии, а также на повышение интенсификации производства и качества выпускаемой продукции.

Активный контроль деталей непосредственно в процессе обработки на станке или вне станка, дающий информацию о необходимости изменения режимов обработки или подналадки станка (изменение положения между инструментом и деталью). Название "активный" этот вид контроля получил по степени участия в технологическом процессе обработки .А.К применяется, главным образом ,при окончательной обработке деталей на шлифовальных, хонинговальных станках. Отдельно выделяется подналадочный А.К, при котором измерительная информация, основанная на результатах измерения окончательно обработанной детали или группы деталей вне станка, используется для автоматической подналадки или остановки станка. Устройства для подналадочного А.К иногда выполняют функции контрольных автоматов. А.К может осуществляться методом косвенных измерений, когда контролируется положение элементов станка (шлифовального круга, суппорта и т. д.), определяющих размер детали, и чаще методом прямых измерений, когда контролируют непосредственно деталь.

 Приборы А.К разделяют на командные, сигнал которых поступает в систему автоматического управления станком, показывающие, сигнальные и сигнально-показывающие, которые позволяют оператору использовать информацию прибора для ручного управления станком. Командные приборы могут иметь отсчётные или сигнальные устройства.

По способу установки измерительных элементов на станке приборы А.К разделяются на приборы с навесной скобой , которые обычно устанавливаются на деталь и снимаются с неё оператором, и с настольной скобой,  которые устанавливаются на детали и снимаются с неё автоматически.

Применение активного контроля нередко заставляет предъявлять высокие требования и к точности самих станков, особенно к порогам чувствительности их исполнительных органов.

Большинство используемых станков плохо приспособлены для осуществления медленных  и малых перемещений, что не позволяет им  качественно воспринимать импульсы, получаемые от измерительных  приборов. Поэтому существенное значение имеет жесткость цепи привода исполнительных органов станков, качество их направляющих и др. факторы, зависящие от конструкции станков. Важное значение имеет точность самого станка при создании систем регулирования, основанных на косвенных методах измерения, при которых имеется ряд звеньев размерной цепи, не охваченных измерительной системой.

Существенное значение имеет также стабилизация температуры охлаждающей жидкости, что позволяет в некоторых случаях  обходиться без систем температурной коррекции.

Чтобы чрезмерно не усложнять функции систем активного контроля, необходим поиск оптимального экономического варианта, который позволил бы ответить на вопрос, в какой части точность обработки должна обеспечиваться сам станком, а в какой-системой регулирования. Слабым звеном в системе СПИД является в настоящее время и режущий инструмент, повышение качества которого также значительно упростило бы функции активного контроля.

Системы регулирования повышают технологическую надежность станков. Однако при разработке этих систем следует учитывать, что каждое новое звено в системе станок-инструмент-деталь-прибор  может являться источником дополнительных отказов. Поэтому системы регулирования должны быть достаточно простыми и надёжными. Таким образом, следует там, где это возможно, избегать сложных многоконтурных систем регулирования, используя одноконтурные системы, основанные на прямых методах измерения, осуществляющих комплексную компенсацию технологических погрешностей. Вместе с тем при использовании прямых методов измерения нередко целесообразно объединять принципы управления по отклонениям и возмущениям, когда кроме основного контура регулирования, замыкаемого главной обратной связью, имеются и вспомогательные контуры, предназначенные для компенсации самих возмущений, т.е. для коррекции главной обратной связи. Примерами таких комбинированных систем являются системы активного контроля ОКБ СА Минстанкомпрома с температурной коррекцией обратной связи  и другие. Согласно теории управления к системам с основным контуром регулирования, замыкаемым главной обратной связью, относятся такие, у которых компенсация отклонений осуществляется вне зависимости от причин, вызывающих эти отклонения. Целесообразно также использовать комбинированные двухступенчатые системы регулирования, представляющие собой комбинацию контроля в процессе обработки с подналадкой. Эти системы обладают наивысшей точностью. Перспективными являются устройства для стабилизации упругих перемещений системы СПИД, осуществляющие компенсацию силовых деформаций технологической системы (такие системы относятся к системам с вспомогательным контуром регулирования). Вместе с тем необходимо подчеркнуть, что любая система регулирования не должна снижать технологические возможности станков (жесткость, виброустойчивость и т.д.)