Метрологическое обеспечение средств контроля

ВВЕДЕНИЕ

Основные задачи, поставленные перед промышленной отраслью Республики Казахстан - это повышение качества продукции, эффективности производства, производительности труда. Важная роль в решении этих задач отводится  метрологическому обеспечению. В машиностроении и станкостроении широко внедряются средства автоматического контроля. Первостепенное значение приобрел активный контроль линейных размеров, который призван обеспечить высокое качество изделий непосредственно в процессе их изготовления. Решение этой задачи связано с постоянным ростом требований к точности и производительности изготовления деталей машин.

Проблема обеспечения  заданной точности изготовления деталей  в настоящее время приобрела  особую остроту, так как именно от ее решения зависит дальнейшее повышение качества и эффективности процессов обработки на современных автоматических станках.

Решение задачи обеспечения, поддержания и проверки выполнения заданного качества продукции на всех этапах ее изготовления осуществляется с помощью систем контроля и управления качеством, для создания которой необходимо располагать подробной информацией о точности процесса обработки. По характеристикам точности процесса устанавливается необходимость применения средств автоматического активного контроля, определяются режимы обслуживания, количество наладчиков и другие показателе необходимые для управления процессом. Особое место в системе контроля занимает операционный активный контроль качества обработки, результаты которого используют для корректировки настройки обрабатывающего оборудования или устройств, управляющих процессом обработки.

Одной из самых важных проблем, значительно влияющих на эффективность  работы металлообрабатывающего оборудования, является проблема повышения точности обработки деталей.

Наиболее эффективные методы повышения точности и качества работы технологического оборудования связаны с автоматическим получением и использованием дополнительной информации об отклонениях выходных параметров.

Активный контроль и  управление выражает общую тенденцию, свойственную современной науке и технике. Получаемая измерительная информация о величине и направлении изменения размеров позволяет оптимизировать технологический процесс и обеспечить заданный уровень качества. Использование активного контроля и управления позволяет повысить технологическую точность путем компенсации погрешностей, обусловленных в основном износом инструмента и другими факторами. Средства активного контроля и управления позволяют совместить процессы обработки и измерения, исключая необходимость периодических остановок станка для измерения, Особенно велика роль этих средств в автоматизации производственных процессов, когда они выполняют роль устройств обратной связи. Автоматизация процесса обработки на базе измерительных систем активного контроля и управления резко повышает производительность труда станочников, снижает уровень требований к их квалификации и позволяет осуществлять многостаночное обслуживание.

Средства автоматического  контроля и управления сокращают  объем последующих контрольных операций и, что особенно важно, предупреждают появление брака. Таким образом, автоматический контроль и управление позволяют решить комплекс технологических, метрологических и экономических проблем, направленных на повышение качества продукции и эффективности производства. Положительный эффект от применения средств контроля и управления определяется не только их точностью, надежностью, простотой обслуживания и ремонта, но и в значительной степени качеством станка, режимом обработки, стойкостью инструмента, качеством заготовок.

Внедрение высокопроизводительных методов заключительной обработки  детали (скоростное и силовое шлифование, хонингование), когда традиционные средства активного контроля не обеспечивают эффективного управления процессом, привело к появлению принципиально новой их разновидности — адаптивных (самонастраивающихся) систем, для которых характерно получение дополнительной информации об условиях работы системы СПИД (станок — приспособление — инструмент — деталь) и использование ее в процессе управления. Объектами дополнительной информации обычно бывают скорость резания, усилия деформации, скорость снятия припуска, температура детали и окружающей среды и т.д. Самонастраивающиеся системы включают в себя элементы счетно-решающих устройств для обработки информации.

Современное состояние  технологии металлообработки (интенсификация технологических процессов, расширение масштабов производства, рост требований к точности, качеству, надежности и  долговечности изделий) предполагает комплексный подход к решению научно-технических проблем в области активного контроля для оптимизации технологических процессов.

В последнее время  в промышленности начинают применяться  самонастраивающиеся (адаптивные) системы  активного автоматического контроля и регулирования. Такие системы управляют ходом технологического процесса с учетом внешних условий, обеспечивая на этой основе наивыгоднейший режим протекания процесса. За рубежом в последнее время стали также появляться сообщения о подобных системах. Однако эти сообщения относятся в основном к патентам или кратким описаниям элементов конструкций этих устройств. Зарубежные авторы дают высокую оценку таким системам, считая их наиболее прогрессивными и наиболее полно отражающими перспективы развития комплексной автоматизации технологических процессов. Самонастраивающиеся системы призваны обеспечить достижение наибольшей эффективности автоматических машин, которая характеризуется точностью, производительностью и экономичностью.

Одним из наиболее эффективных  методов повышения точности обработки является использование систем активного контроля с элементами адаптивного управления циклом обработки, обеспечивающих существенное повышение точности изготовления при заданной производительности. Разработка таких систем должна осуществляться с учетом закономерностей процесса резания и характеристик используемого оборудования.

Данная курсовая работа посвящена вопросам метрологического обеспечения средств автоматического  контроля. Эта проблема непосредственно  вытекает из решения и управления регулирования качеством продукции, одним из основных методов осуществления которой является всемерное развитие всех форм управляющего активного контроля, т.е. контроля, результаты которого используются для своевременного оперативного и объективного вмешательства в технологический процесс.

Развитие самонастраивающихся (адаптивных) систем, предназначенных  для комплексного решения вопросов регулирования качества продукции, а также разработка их теории и  способов реализации является наиболее прогрессивным и перспективным направлением развития метрологии и измерительной техники в машино- и приборостроении. Самонастраивающиеся системы обладают большими потенциальными возможностями.

Фундаментальные исследования вопросов активного контроля и управления позволили создать в метрологии новую научную школу, которая, в отличие от старой, основанной на разбраковке, направлена на технологическое обеспечение качества продукции, его управление и регулирование. В рамках этой научной школы решаются задачи создания средств регулирования и управления технологическими процессами на основе синтеза прикладной метрологии, технологии машиностроения и станковедения.

Для дальнейшего развития самонастраивающихся систем большое  значение приобретают вопросы их теории и расчета. Изыскание новых, более глубоких методов расчета позволит найти оптимальные решения при разработке общих принципов и конкретных систем. Разработка теории точности систем активного контроля и регулирования размеров имеет большое практическое значение, так как с ее помощью обеспечивается выявление резервов точности и возможность разработки более совершенных систем. Опыт показывает, что неудачи с внедрением автоматического контроля часто вызываются неумением правильно оценить точность автоматических измерительных средств. Применение современных методов исследования точности, позволяет получить объективное представление о системе и оценить ее возможность для осуществления функции контроля и регулирования. Трудности расчета систем регулирования размеров при механической обработке деталей связаны со значительной сложностью математического описания, как самого процесса обработки деталей, так и всей системы регулирования размеров в целом.

1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТОДОВ  И СРЕДСТВ  АВТОМАТИЧЕСКОГО  КОНТРОЛЯ

1. Классификация методов и средств контроля

 Качество  продукции формируется на стадиях  ее разработки, обеспечивается в производстве, поддерживается в эксплуатации. Известно, что при оценке качества продукции  применяют дифференциальный, комплексный  или смешанный методы.

Оценка уровня качества – это совокупность операций, включающая выбор номенклатуры показателей качества оцениваемой продукции, определение значений этих показателей и сопоставление их с базовыми. Под базовым значением показателя качества продукции – понимают значение показателей качества продукции, принятое за основу при сравнительной оценке ее качества. Оценка уровня качества продукции может производиться различными методами в том числе методами квалиметрии.

Технический контроль –  это проверка соответствия продукции или процесса, от которого зависит ее качество, установленным требованиям. Он включает три этапа:

1) получение первичной информации о фактическом состоянии объекта контроля, контролируемых признаках и показателях его свойства;

2) получение вторичной информации – отклонений от заданных параметров путем сопоставления первичной информации с запланированным критериями, нормами и требованиями;

3) подготовка информации для соответствующих управляющих воздействий на объект, подвергавшемуся контролю.

Объектами технического контроля могут быть изделия или процессы, влияющие на качество.

Контролируемый признак  – это количественная или качественная характеристика свойств объекта, подвергаемая контролю.

Метод контроля – это  совокупность правил применения определенных принципов для осуществления контроля. В метод контроля входят основные физические, химические, биологические и др. явления, зависимости (законы, принципы), применяемые для получения первичной информации относительно объекта контроля.

Под системой контроля понимают совокупность средств контроля и исполнителей, взаимодействующих с объектом по правилам, установленным соответствующей документацией.

Средства контроля –  это изделия (приборы, приспособления, инструменты, испытательные стенды) и материалы, используемые при контроле.

По степени использования  средств контроля он может быть: измерительный, регистрационный, органолептический, по контрольному образцу; технический  осмотр (при помощи органов чувств, в необходимых случаях с привлечением средств контроля, номенклатура которых установлена соответствующей документацией); органолептический контроль осуществляется только по результатам анализа чувствительных восприятий (оценка световых оттенков, оценка запаха, вкуса, аромата и т.п.)

В зависимости от исполнителя контроля – ведомственный (осуществляется органами министерства и ведомства), государственный надзор (осуществляется специальными государственными органами).

В зависимости от уровня технической оснащенности контроль может быть – ручной, механизированный, автоматизированный, автоматический, активный (непосредственно воздействует на ход реализации технологического процесса и режимов обработки с целью управления ими).

По структуре организации  – самоконтроль (контроль качества исполнителем, имеющим личное клеймо), одноступенчатый (контроль исполнителем, работником ОТК), многоступенчатый (контроль исполнителем, операционный контроль, специальные методы контроля, приемочный ОТК).

Повышение производительности и точности обработки деталей  в машиностроении и приборостроении является необходимым условием технического прогресса. Повышение точности обработки сопрягаемых поверхностей деталей обеспечивает улучшение эксплуатационных характеристик изделия, в том числе и его надежности.

Важным резервом повышения  экономической эффективности производства является применение средств активного контроля, так как они позволяют без увеличения количества оборудования и производственной площади увеличить производительность труда и повысить точность обработки деталей на металлорежущих станках, в первую очередь на операциях окончательной обработки, осуществляемых с помощью абразивного режущего инструмента.

Наибольшее распространение  средства активного контроля получили на станках шлифовальной группы вследствие требуемой высокой точности обработки и относительно малой размерной стойкости режущего инструмента,

На станках других групп — токарных, фрезерных, сверлильных, расточных — средства активного  контроля применяют в отдельных  случаях, причем для каждого случая разрабатывают специальный прибор.

Задача средств активного  контроля состоит в выдаче информации, о размере обрабатываемой или  только что обработанной детали. Информация, выданная в нужной форме, используется оператором или автоматически для  управления станком с целью получения  требуемого размера. Это и определило название таких средств, поскольку с их помощью осуществляется активное воздействие на ход технологического процесса. Результаты измерения размера детали активно воздействуют на получение этого размера в заданных пределах и предупреждают брак.

Средства активного  контроля принято разделять на две  основные группы: средства активного  контроля в процессе обработки; средства активного контроля после обработки. В каждой группе могут быть как  визуальные, так и автоматические средства активного контроля.