Лекция 14. Контроль и диагностика качества продукции

Основой надежной работы автоматизированных технологических си­стем является непрерывный или периодический контроль за ходом ТП, реализуемых в этих системах. При этом решаются задачи по контролю точности деталей, точности работы оборудования, выявлению причин отклонения от заданной точности деталей и оборудования, к определении. методов и средств контроля, а также вопросы защиты от аварийных ситу­аций. Для реализации этих функций в современном производстве активно используют микропроцессоры, лазерные системы и другую технику.

Контроль — проверка соответствия объекта установленным техни­ческим требованиям. Под объектом технического контроля понимают подвергаемую контролю продукцию, процессы ее создания, применения, транспортирования, хранения, технического обслуживания и ремонта, а также соответствующую техническую документацию.

Следовательно, объектом, данные о состоянии и свойствах которого подлежат при контроле сопоставлению с установленными требования­ми, может быть продукция или процесс.

Контроль в АП бывает межоперационный (промежуточный), опера­ционный (непосредственно на станке), послеоперационный, окончатель­ный. Автоматизированному контролю должны подвергаться все элемен­ты технологической системы: деталь, режущий инструмент, приспособление, само оборудование. Предпочтительными являются ме­тоды прямого контроля, хотя методы косвенного контроля шире исполь­зуют при контроле инструментов, диагностике состояния оборудования.

Контроль в процессе обработки является одним из наиболее эффек­тивных методов технического контроля, так как позволяет повысить ка­чество выпускаемой продукции при одновременном увеличении произ­водительности труда. Однако на точность обработки с применением активного контроля оказывают влияние различного рода изменения, про­исходящие в системе активного контроля и технологической системе. Изоляция станка и управляющего контрольного устройства от темпера­турных влияний, вибраций и других внешних воздействий и стабилиза­ция параметров технологической системы дают положительный эффект, но ограничены техническими возможностями. Поэтому разрабатывают­ся самонастраивающиеся системы управляющего контроля. Контроль самонастраивающийся управляющий — управляющий контроль, при котором автоматически изменяются параметры настройки средства кон­троля на основе информации, получаемой при изменяющихся условиях работы, обеспечивая заданную точность при произвольно меняющихся внешних и внутренних возмущениях.

Необходимо отметить, что степень влияния отдельных возмущений (возмущающих факторов) в различной мере сказывается не только на стабильности получения заданного уровня качества обрабатываемого изделия, но и на изменении контролируемого параметра в процессе обра­ботки каждой детали. Поэтому основная трудность создания подобных систем заключается в выявлении доминирующих возмущающих факто­ров, воздействие на которые для управления точностью обработки наи­более эффективно. При этом главная задача — это нахождение алгоритма формирования корректирующего сигнала по изменяющемуся измеря­емому возмущению.

Наиболее часто в промышленности, особенно в серийном производ­стве, применяют самонастраивающиеся управляющие системы контро­ля с коррекцией по отклонению измеряемого (контролируемого) пара­метра качества от заданного значения.

Для реализации функций контроля необходимы различные измери­тельные устройства с датчиками, устройства сбора и обработки инфор­мации, поступающей от измерительных устройств, а также устройства реализации выработанных решений. В качестве последнего используют либо саму систему ЧПУ оборудования, либо программируемый контрол­лер, входящий в систему управления автоматизированного комплекса. Работа контрольных устройств в РТК является главным источником ин­формации для программного управления, в частности в качестве сигна­лов обратной связи.

При выборе методов и средств контроля для конкретных автомати­зированных систем необходимо предварительно определять экономичес­кий эффект от их применения с учетом реализуемых в системах функций, а также условий эксплуатации этих систем.

Для всех видов контроля в каждом отдельном случае должны быть выб­раны наиболее надежные и допустимые по точности приборы и устройства. В силу этого требования контрольные устройства должны быть просты и иметь требуемую точность измерения.

Весьма важно увязать систему авто­матизированного контроля (САК) с ос­новными элементами технологической системы, что позволяет ставить вопрос о разработке технологического процесса измерений, сопровождающего процесс изготовления деталей (рис. 3.35).

Непосредственно на участке механи­ческой обработки осуществляют конт­роль трех видов: установки заготовки в приспособление; изделия непосредствен­но на станке; выходной контроль.

Контроль установки детали в при­способление можно осуществлять на кон­вейере перед станком или на станке не­посредственно перед обработкой. В первом случае можно использовать датчики положения, расположенные на конвейере, или специальные измери­тельные установки с роботами. Бесконтактные датчики положения реги­стрируют отклонение действительного положения измеряемой поверх­ности от запрограммированного или разность условной базы и измеряемой поверхности (датчики касания).

К бесконтактным датчикам относят оптические измерители с погреш­ностью измерений ± 0,005 мм; лазерные датчики с погрешностью измере­ний ± 0,001 мм; датчики изображения (технического зрения) с погрешно­стью измерений ± 0,003 мм. Датчики и принимающие камеры располагают на стойках у конвейеров или над конвейерами. Сигналы датчиков по­ступают в сравнивающее устройство, затем в АСУ, после чего произво­дится корректировка положения заготовки в приспособлении перед ус­тановкой его на стол станка. Датчики касания моделей 19000-19002, выпускаемые ЛИПО, с погрешностью измерений ± 0,002 ... ± 0,005 мм также можно устанавливать на конвейере, однако в основном их приме­няют для контроля положения и состояния заготовки непосредственно перед обработкой на станке, т. е. в зоне обработки.

Измерительные устройства, устанавливаемые на стойках у конвейе­ров, позволяют контролировать не только положение заготовки в при­способлении до обработки на станке, но и параметры детали после обра­ботки при перемещении ее в приспособлении на другую позицию. Такие установки разработаны и изготовляются фирмой «ДЕА» (Италия). Точ­ность их измерения составляет! 0,005 мм при скорости перемещения за­готовки на конвейере до 33 м/мин.

Выходной контроль заготовок деталей в процессе их транспортиро­вания не удлиняет производственного цикла, однако наиболее опера­тивным является контроль заготовок и деталей непосредственно на стан­ке. При небольшом увеличении длительности обработки выходной контроль существенно повышает ее качество.

Для контроля в зоне обработки применяют датчики касания (измери­тельные головки), закрепляемые в шпинделе, суппорте, револьверной головке, как и режущий инструмент. К таким датчикам относят отече­ственные БВ-4281 с погрешностью измерений ± 0,002 мм; МВ-1 фирмы «Ренишоу электрикал» с разрешающей способностью 1 мкм; электрон­ные щупы TF-6, TF-30, TF-56 фирмы «ДЕА», приборы для активного контроля размеров при шлифовании фирмы «Марпос» с погрешностью измерения ± 0,0005 мм.

На токарных и круглошлифовальных станках с ЧПУ применяют индикатор контакта БВ-4271. Индикатор предназначен для выдачи ин­формации о контакте наконечника и его щуповой головки с поверхнос­тью детали и инструмента, используемого для определения размеров де­талей, положения или состояния инструмента. Индикатор состоит из щуповой головки для детали, щуповой головки для инструмента, пере­датчика, приемного устройства и электронного блока. Щуповая голов­ка работает по принципу электроконтактного датчика, обеспечивающе­го выход двух сигналов «да» и «нет».

Щуповую головку для контроля положения и состояния инструмен­та устанавливают на неподвижной части станка и стыкуют с электрон­ным блоком согласования. От системы ЧПУ в электронный блок согла­сования поступает сигнал, определяющий выбор одной из двух головок. Щуповую головку для контроля размеров деталей, передающее устрой­ство, связанное кабелем с датчиком, и приемное устройство устанавли­вают на револьверной головке станка. В соответствующем положении револьверной головки выполняется ощупывание измеряемой детали. Прием информации от выбранной головки осуществляется с приходом сигнала «размещение» от СЧПУ. Далее выполняется формирование вы­ходных сигналов и передача их в СЧПУ.

Контроль с помощью измерительных головок на станке можно рас­сматривать и как выходной контроль детали после конкретной (в том числе и после финишной) операции. Однако в ряде случаев целесообраз­нее и легче организовать специализированную контрольно-измеритель­ную ячейку (КИЯ), обеспечивающую выносной контроль детали, чем контроль в зоне обработки. К таким случаям можно отнести контроль сложных корпусных деталей, например картера двигателя внутреннего сгорания.