Роль КИМ в современном машиностроении
Вот почему с конца прошлого века опорой/камертоном современного машиностроения стали координатно-измерительные машины (КИМ). Они позволяют еще в стадии создания технологии отслеживать правильность принятых технологических шагов.
Необходимость контроля форм
Новые технологии требуют не только контроля размеров, не менее важен контроль форм.
| Деталь | Значение контроля формы | Применение |
|---|---|---|
| Цилиндр шейки коленвала | Правильная форма позволяет оптимально работать «масляному клину» | Двигатели автомобилей, самолетов, ракет |
| ШРУС | Точная геометрия поверхностей | Трансмиссия |
| Гребной вал с винтом и подшипниками | Соосность и балансировка | Судостроение |
Например, только правильная форма цилиндра шейки коленвала позволяет оптимально работать «масляному клину», и двигатель автомобиля, самолета, ракеты на 100% отрабатывает свой ресурс.
Такого же контроля требуют ШРУС, гребной вал с винтом и подшипниками и многое другое.


Шестиосевая КИМ: преодоление ограничений
Прогресс в передовых отраслях техники уже привел к необходимости изготовления деталей сложной формы, находимой часто эмпирическим путем и описываемой математическими моделями.
Для таких сложно пространственных измерений возможностей обычной (трехосевой) КИМ часто не хватает.
Вот почему потребовалось разработать отличную от всех аналогов шестиосевую координатно-измерительную машину.
Преимущества шестиосевой КИМ
Эта машина обладает целым рядом преимуществ перед классическими аналогами:
| Преимущество | Характеристика | Результат |
|---|---|---|
| Шестимерное «ощупывание» | Доступ к ранее недоступным местам — «мертвым зонам» | Внутренние полости, криволинейные каналы, глубокие отверстия |
| Измерение в сканирующем режиме | Плавно-изменяющиеся углы наклона щупа | Поверхности, рассчитанные на основе сплайнов высшего порядка |
| Высокая производительность (точечное) | До 10 точек/сек | Против 1 точки/сек у трехосевых |
| Высокая производительность (сканирование) | До 400 точек/сек | С сохранением точности |
| Система «самокалибровки» | Обеспечивает паспортную точность | В не термостабильных условиях, срок эксплуатации >15 лет |
| Энергопотребление | Только от электросети | Подвод сжатого воздуха не требуется |
- ✓ Шестимерное «ощупывание» ранее не доступных мест — «мертвых зон» детали (внутренних полостей, криволинейных каналов, глубоких отверстий, сопрягаемых поверхностей с R≥0,03 мм и т. п.)
- ✓ Измерение в сканирующем режиме с плавно-изменяющимися углами наклона щупа поверхностей деталей, рассчитанных на основе сплайнов высшего порядка
- ✓ Высокая производительность при точечном измерении детали (до 10 точек/сек против 1 точки/сек в случае трехосевых) с сохранением точности измерения и до 400 точек/сек при сканировании
- ✓ Машина оснащена системой «самокалибровки», обеспечивающей паспортную точность КИМ в не термостабильных условиях на протяжении всего срока эксплуатации более 15 лет
- ✓ КИМ работают только от электросети, подвод сжатого воздуха не требуется
Технические характеристики
| Параметр | Значение | Примечание |
|---|---|---|
| Позиционирование по углу | 1 секунды | Высокая скорость |
| Позиционирование по координатам | 1 микрона | По любой из декартовых координат |
| Измеряемые поверхности | Практически любой сложности | — |
Достигнутые возможности позиционирования щупа в пространстве (менее 1 секунды по углу и менее 1 микрона по любой из декартовых координат) позволяют измерять поверхности практически любой сложности.
Примеры применения
Так, например, шестиосевая КИМ успешно проводит контроль:
- ✓ Конической шестерни с круговым зубом
- ✓ Пары вал-шестерня
Тогда как на традиционных трехосевых КИМ для этого требуется установка дорогостоящего поворотного стола, снижающего производительность и точность.
Сверхточные измерения
Возможности КИМ далеко не исчерпаны. Недавно разработан метод сверхточных измерений.
Качество метода было подтверждено на примере контроля деталей «Плунжерной пары» современного дизеля, создаваемого на заводе «ВДА», г. Маркс.
Измерение плунжерной пары
| Деталь | Размеры | Погрешность измерения |
|---|---|---|
| Цилиндр | L=140 мм, d=16 мм | По диаметру: ≤0,15 мкм |
| Плунжер | L=130 мм, d=16 мм | По цилиндричности: ≤0,25 мкм |
При паспортной погрешности КИМ-1000 (1,5 + L/250) мкм получены результаты:
- ✓ По диаметру с погрешностью не более 0,15 мкм
- ✓ По цилиндричности с погрешностью не более 0,25 мкм
Измерение мелкоструктурных изделий
Для измерения мелкоструктурных изделий с радиусом сочленения поверхностей менее 0,1 мм используется специальная технология измерения щупом-иглой.
Особенности технологии
| Характеристика | Описание | Преимущество |
|---|---|---|
| Проникновение | Острыми щупами в глубину канавок | Доступ к сложным поверхностям |
| Сохранение целостности | Исследуемой поверхности | «Щадящий» режим |
| Прецизионность | Сохранение прецизионности щупа | Высокая точность |
Особенностью этой технологии является проникновение острыми щупами в глубину канавок, сохраняя как целостность исследуемой поверхности, так и прецизионность щупа.
Такой «щадящий» режим обеспечивается КИМ «Лапик» со специальным ПМО для касательных движений.
Патенты и сертификаты
| Тип защиты | Количество | Статус |
|---|---|---|
| Патенты | Более 20 | Конструктивные, схемные и технологические решения, ПО |
| Стандарты ISO | — | Официальное средство измерения |
| Госреестр РФ | — | Включены в Госреестр средств измерений |
Конструктивные, схемные и технологические решения, программное обеспечение КИМ защищены более чем 20-тью патентами.
КИМ «Лапик» являются официальным средством измерения по стандартам ISO и включены в Госреестр средств измерений Российской Федерации.
Международные выставки
Машины представлялись на международных выставках в:
- ✦ Вашингтоне
- ✦ Лейпциге
- ✦ Ганновере
- ✦ Пекине
- ✦ Шанхае
- ✦ Москве
Где получили высокую оценку.
Отзывы потребителей
Более чем 15-ти летняя промышленная эксплуатация шестиосевых КИМ показала их эффективность и надежность в обеспечении высокого качества продукции в:
- ✓ Авиа- и моторостроении
- ✓ Автомобильной промышленности
- ✓ Ядерной промышленности
Страны эксплуатации: Россия, Китай, Белоруссия, Казахстан.
РУПП «БелАЗ»
«Опыт эксплуатации измерительных машин «Лапик» показал их высокую надежность и точность, метрологические характеристики значительно выше паспортных, несмотря на значительный срок эксплуатации».
А. М. Шкурин, Главный метролог РУПП «БелАЗ»
ФГУП «ВНИИЭФ-РФЯЦ»
«Федеральный ядерный центр имеет опыт эксплуатации КИМ-1000 с февраля 2005 года. Шестиосевая кинематика КИМ, высокая маневренность в сочетании со стабильной точностью измерений дают возможность решать новые сложнейшие метрологические задачи. Использование таких КИМ позволяет значительно сократить время и средства на технологическую подготовку производства при освоении новой продукции».
В. А. Кручинин, главный инженер ФГУП «ВНИИЭФ-РФЯЦ»
Метод сверхточных измерений*
| Компонент метода | Описание |
|---|---|
| Учет параметров щупов | По диаметру и отклонениям от сферичности |
| Параметры констант КИМ | В реальных условиях измерения |
| «Самокалибровка» | Которой оснащены КИМ «Лапик» |
| Массива точек, взятых с контролируемой детали |
* метод включает в себя учет параметров конкретных измерительных щупов по их диаметру и отклонениям от сферичности, параметров констант измерительной машины в реальных условиях измерения, «самокалибровку» (которой оснащены КИМ «Лапик»), а также статистическую чистку массива точек, взятых с контролируемой детали.
Заключение
Шестиосевые КИМ «Лапик» представляют собой прорыв в области прецизионных измерений:
| Достижение | Характеристика | Значение |
|---|---|---|
| Точность | До 0,15 мкм | Сверхточные измерения |
| Производительность | До 400 точек/сек | В 400 раз выше трехосевых |
| Универсальность | 6 осей позиционирования | Измерение любой сложности |
| Надежность | >15 лет эксплуатации | Стабильная точность |
| Защита | >20 патентов | Уникальные решения |
www.lapic.ru
к. т.н. Г. М. Новиков

