Управление качеством функциональных поверхностей механообрабатываемых деталей на основе применения модернизированных по точности щуповых профилометров

• Автор: Платонов, Андрей Валерьевич
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 134 с. : ил.

1. Область исследования и задачи по управлению качеством шероховатых механообработанных поверхностей деталей машин
Ш 1.1. Обзор методов контроля микронеровностей
механообработанных поверхностей деталей машин
1.2. Формирование микрорельефа поверхности при различных способах механической обработки
1.3. Параметрические, непараметрические характеристики микрогеометрии механообработанных поверхностей деталей и проблемы их определения
Выводы по главе
2. Формализация микрогеометрии функциональных поверхностей деталей при механической обработке
2.1. Математическая модель формообразования микрогеометрии функциональной поверхности изделия при обработке точением
0 2.2. Возможности фильтрации суммарного сигнала с помехами
при измерении шероховатости механообработанной поверхности с целью выделения информативного сигнала для определения регламентированных параметров шероховатости
2.3. Возможности управления технологическим процессом механической обработки по данным измерения микрогеометрии функциональной поверхности
Выводы по главе
3. Структура модернизированного по точности и автоматизированного по быстордействию щупового профилометра
и алгоритмы обработки суммарного сигнала
3.1. Структура модернизированного профилометра контроля параметров шероховатости механообработанной поверхности
3.2. Алгоритмы обработки суммарного сигнала в модернизированном профилометре при измерении шероховатости механообработанной поверхности
Выводы по главе
4. Метрологическое обеспечение щуповых профилометров, обладающих повышенной точностью
4.1. Стоимостные и технические ограничения при модернизации щуповых профилометров
4.2. Методики контроля шероховатости механообработанных поверхностей с применением модернизированного профилометра
4.3. Калибровка модернизированного профилометра контроля шероховатости функциональных поверхностей
4.4. Суммарная погрешность измерения модернизированным профилометром контроля шероховатости поверхностей
Выводы по главе
5. Некоторые результаты экспериментального применения модернизированного профилометра по контролю шероховатости механообработанных поверхностей и управлению технологическим процессом
5.1. Принципиальные решения, отличающие модернизированный профилометр от исходных аналогов
5.2. Методика экспериментального исследования модернизированного профилометра контроля шероховатости механообработанных поверхностей
5.3. Экспериментальные исследования шероховатости
ФП, полученных различными методами механической обработки
5.3.1. Калибровка модернизированного профилометра по стандартным и специальным эталонам
5.3.2. Экспериментальная проверка эффективности фильтрации получаемого суммарного сигнала при контроле шероховатости типовой механообработанной поверхности
5.3.3. Результаты измерения частных параметров шероховатости ФП, полученных различными методами механической обработки
5.4. Экспериментальное исследование шероховатости поверхностей деталей, полученных точением, и возможность коррекции технологического процесса изготовления этих деталей с применением результатов контроля модернизированным профилометром
5.5. Экспериментальное подтверждение соответствия метрологических характеристик модернизированного» профилометра контроля шероховатости расчетным данным
Выводы по главе
Заключение
Литература . Приложение

Эффективность эксплуатации изделий машиностроения существенным образом зависит от качества изготовления входящих в из состав деталей, которые имеют функциональные поверхности (ФП), подвергаемые в процессе эксплуатации повышенным механическим, температурным и триботехническим нагрузкам. Физические характеристики функциональных поверхностей всех типов и различного назначения, получаемых, как правило, посредством механической обработки, в значительной степени предопределяются формой и величиной микронеровностей (шероховатостью) последних. Требования по качеству функциональных поверхностей, а также возможности эффективного управления их механической обработкой в значительной степени зависят от технических средств контроля и измерения.
Микрогеометрия ФП механообрабатываемой детали как одно из определяющих отображений эксплуатационных свойств изделия измеряется с использованием давно применяемого метода контактно-щупового контроля. В его основе лежит контактное движение датчика-преобразователя (Д-П) по шероховатой поверхности, которое дает информативный сигнал о ее характеристиках. Обработка этого информативного сигнала с целью определения количественных характеристик шероховатости поверхности может проводиться различными способами с различной точностью и трудоемкостью.
Соответствие фактически получаемых физико-технических параметров изделия заданным нормам (т.е. допускам на соответствующие параметры), как правило, обеспечивается техническим контролем, который может быть встроен в технологический процесс или в его отдельные операции. Он может осуществляться на завершенном производством изделии.
Контроль может быть сплошным, когда контролируются все изделия в партии или серии, или выборочным, когда контролируется только часть изделий, например, каждое десятое или сотое. Различают еще два вида контроля - пассивный и активный. При пассивном контроле просто формируется массив данных контроля, анализ которого позволяет выявить бракованные изделия и вносить коррекцию в режимы технологического процесса. Результаты активного контроля в качестве управляющего фактора по месту и времени используется для коррекции и управления отдельными технологическими операциями в реальном масштабе времени. Понятно, что активный контроль считается наиболее эффективным, и поэтому методы и средства технического контроля в производстве различных изделий, когда это возможно, всегда стремятся строить по активному принципу, хотя его реализация более технически сложная, а следовательно, и более дорогостоящая.
Все выше сказанное относится к машиностроению, которое включает обширный класс изделий различного назначения. В любом, даже самом простом изделии и в его отдельных частях имеются функциональные поверхности, ре-

тель и фильтр. Синхронный детектор формирует огибающую модулированного сигнала, которая представляет собой отклик подвижного элемента (иглы) Д-П при его перемещении по шероховатой поверхности. Детектированный сигнал поступает в усилитель, который в зависимости от схемы включения в блоке управления с учетом коэффициента передачи усиливается. Из усилителя предусмотрено два выхода:
- выход усиленного детектированного сигнала (УДС);
- выход, по которому сигнал поступает на вход фильтров.
Д-П > Формирователь (Е1)
і к

Генератор (Е2)
і -> і Детектор ► Усилитель ► Фильтр
! Измерительный усилитель (ЕЗ)

Индикатор (Е5)
Интегратор (Е4)
Рис.3.3. Функциональная схема профилографа-профилометра К-296, принятого
в качестве базовой конструкции
Выход УДС используется при выполнении служебной функции при настройках прибора. При прохождении сигнала через фильтр вырезается низкочастотная составляющая, которая частично компенсирует отклонение контролируемой поверхности от плоскостности.
В интеграторе (Е4) сигнал приводится или нормируется к требуемым значениям тока и напряжения с блоком цифровой индикации (Е5) и преобразуется к числовому значению параметра Ид.
Общий анализ погрешностей электрической схемы прибора показывает, что они формируются в измерительном усилителе ЕЗ при детектировании, усилении и фильтрации информативного сигнала. Погрешности усиления напрямую связаны с величинами температурных коэффициентов сопротивлений резисторов, формирующих коэффициент передачи. В соответствии с требованиями, предъявляемыми к подобной измерительной технике [104], при включении прибора необходим его прогрев в течение 20 минут.
Для выявления отдельных составляющих погрешностей измерительной системы базового прибора рассмотрим его укрупненную функциональную схему (см. рис.3.3). Вначале перечислим составляющие погрешностей каждого функционального блока базовой конструкции, которые могут иметь место:
Ад-п — погрешность Д-П;
Аген - погрешность генератора;
Аформ - погрешность формирователя;
Адетект - погрешность детектора;
АурИЛ - погрешность усилителя;