В видеоизмерениях способ крепления заготовки на измерительном столике напрямую влияет на надежность результатов измерений. Многие нестабильные наборы данных возникают не из-за самого прибора, а из-за неправильной техники крепления. В данной статье анализируется влияние крепления на результаты измерений с трех точек зрения: стабильность крепления, деформация заготовки и сохранение базовых параметров.
1. Стабильность и повторяемость зажима
Основная функция зажима — фиксация заготовки во время процесса измерения. Когда видеоизмерительная машина захватывает изображения и вычисляет координаты, она использует начальное положение заготовки на платформе в качестве опорной точки. Если заготовка смещается во время измерения — даже на несколько микрометров — все последующие измерения, основанные на этом положении, будут смещены.
К распространенным причинам такого смещения относятся: недостаточная сила зажима, позволяющая заготовке скользить под собственным весом или вибрацией платформы; загрязнение, например, маслом или стружкой, между контактной поверхностью зажима и заготовкой, вызывающее нестабильный контакт; и недостаточная жесткость самого зажима, который упруго деформируется под действием внешней силы. Эти факторы часто не видны невооруженным глазом, но проявляются в виде явного разброса данных при повторных измерениях.
Для геометрических допусков, основанных на базовых элементах, таких как положение, параллельность и соосность, точность позиционирования базового элемента имеет решающее значение. Как только базовый элемент смещается во время зажима, все результаты измерений, привязанные к этому базовому элементу, становятся недействительными. Даже если значения кажутся находящимися в пределах допуска, фактическая оценка неверна.
2. Деформация заготовки, вызванная усилием зажима.
Неправильные методы зажима не только влияют на стабильность, но и могут напрямую изменять форму заготовки. Особенно чувствительны к этому тонкостенные детали, детали с тонкими элементами и нежесткие конструкционные компоненты.
Распространенная ошибка — использование станочных зажимов непосредственно для фиксации тонкостенных заготовок. Станочные зажимы обычно создают большие усилия зажима, рассчитанные на сопротивление силам резания, в то время как измерительные приспособления не требуют таких усилий. Чрезмерное усилие зажима вызывает упругую деформацию тонкостенных деталей — например, тонкостенное кольцо, сжатое зажимом, меняет свое поперечное сечение с круглого на эллиптическое, и измеренный диаметр становится меньше фактического значения; после отпускания зажима заготовка возвращается в исходное положение, и фактический размер больше не соответствует данным измерения. Эта ошибка носит систематический характер и не может быть обнаружена при повторных измерениях; она становится очевидной только при сравнении с другими методами измерения, такими как координатно-измерительная машина.
Ещё один момент, на который следует обратить внимание, — использование магнитных оснований. Для стальных заготовок операторы иногда используют магнитные основания для фиксации. Хотя магнитное зажимание удобно, магнитная сила может наклонять заготовку на ничтожно малую величину, которую трудно обнаружить визуально, особенно если нижняя поверхность заготовки не плоская. Этот наклон приводит к тому, что плоскость измерения становится неперпендикулярной оптической оси, что вносит косинусную ошибку и приводит к завышенным измерениям.
3. Принципы правильного зажима
Для решения вышеуказанных проблем при видеоизмерении с использованием зажимов следует придерживаться следующих принципов:
Используйте специальные измерительные приспособления. Измерительные приспособления предназначены для обеспечения надежной фиксации с минимальным усилием зажима, что отличается от требований к усилию, предъявляемых к приспособлениям для механической обработки. Поверхности позиционирования и точки зажима специальных приспособлений должны быть расположены таким образом, чтобы избежать приложения усилия вблизи критически важных зон измерения.
Контролируйте усилие зажима. Усилие зажима должно быть ограничено тем, что необходимо для удержания заготовки без смещения во время измерения; следует избегать чрезмерных запасов прочности. Для тонкостенных и легко деформируемых деталей для распределения усилия можно использовать многоточечный равномерный зажим или упругую опору.
Поддерживайте чистоту опорных поверхностей. Перед каждым зажимом проверяйте поверхности крепления зажима и опорные поверхности заготовки, а также удаляйте масло, стружку и пыль. Мелкие загрязнения могут наклонить или приподнять заготовку, что повлияет на точность опорных поверхностей.
Своевременно заменяйте изношенные детали. Такие компоненты, как установочные штифты и опорные стойки приспособлений, изнашиваются при длительной эксплуатации, и изношенные установочные поверхности больше не гарантируют первоначальную точность. Их состояние следует регулярно проверять, а изношенные детали следует своевременно заменять, чтобы избежать систематических отклонений, вызванных износом приспособлений.
4. Координация со структурой прибора.
Надежность зажима также зависит от конструкции предметного столика. Предметный столик видеоизмерительных машин JATEN приводится в движение моторизованным механизмом, обеспечивающим плавное перемещение. При зажиме необходимо убедиться, что вес и расположение зажима не влияют на точность перемещения столика; центр тяжести зажима должен располагаться близко к центру столика, чтобы избежать неравномерной нагрузки на направляющие.
Стандартизированная практика зажима является основой для получения надежных данных видеоизмерений. Разумный выбор зажимного приспособления, надлежащий контроль силы зажима, чистые опорные поверхности и своевременная замена изношенных деталей могут эффективно снизить отклонения измерений, вызванные проблемами с зажимом.