Міністерство освіти і науки України

Кіровоградський національний технічний університет

Кафедра “Металорізальні верстати та системи”

КОНТРОЛЬНО-ВИМІРЮВАЛЬНІ СИСТЕМИ

ТЕХНОЛОГІЧНОГО ОБЛАДНАННЯ

Методичні вказівки

до лабораторних і практичних робіт

для студентів спеціальності 8.090203 –

“Металорізальні верстати та системи”

Ухвалено

на засіданні кафедри

“Металорізальні верстати

та системи”

Протокол № 12 від 20.05.05

Кіровоград

2 005

Контрольно-вимірювальні системи технологічного обладнання. Методичні вказівки до лабораторних і практичних робіт для студентів спеціальності 8.090203 – “Металорізальні верстати та системи” / Укл. Бабич В.М. – Кіровоград: КНТУ, 2005. – 51 с.

Укладач: Бабич В.М. – асистент

Рецензент: Підгаєцький М.М. – к.т.н., доцент

Лабораторний практикум є невід’ємною частиною дисципліни “Контрольно-вимірювальні системи технологічного обладнання”. Він призначений для більш глибокого засвоєння теоретичних знань, вивчення контрольно-вимірювального обладнання, набуття практичних навичок організації та проведення контрольно-вимірювальних операцій і обробки та оцінки одержаних результатів. З цією метою робочою програмою передбачено виконання лабораторних і практичних робіт на різнотипному контрольно-вимірювальному обладнанні.

Перед виконанням лабораторної чи практичної роботи студент повинен самостійно вивчити теоретичну частину за конспектом лекцій, рекомендованою літературою та методичними вказівками до виконання лабораторних і практичних робіт.

До виконання лабораторної чи практичної роботи студент повинен засвоїти мету роботи, завдання дослідження, принцип роботи, будову контрольно-вимірювального приладу чи системи, методику його настроювання та проведення на ньому вимірювань, підготувати протокол лабораторної роботи.

Результати вимірювань необхідно обробити згідно з рекомендаціями, наведеними у методичних вказівках, порівняти їх із даними, вказаними на кресленні або викладачем, і зробити відповідні оцінку й висновки.

За результатами виконаної роботи скласти звіт, який необхідно захистити до виконання наступної роботи. Журнал (зошит) зі звітами про виконані лабораторні та практичні роботи є допуском до заліку чи екзамену з дисципліни і здається викладачу кафедри при їх складанні.

Лабораторна робота № 1

Контроль калібр-пробок на вертикальному оптиметрі

Мета роботи

1.Вивчити будову та принцип роботи вертикального оптиметра ОВО-1.

2.Здобути практичні навички вимірювання відносним методом.

Обладнання

Вертикальний оптиметр типу ОВО-1, набір кінцевих мір довжини, двограничні калібр-пробки.

Завдання

1.Ознайомитися з конструкцією та принципом роботи вертикального оптиметра.

2.Побудувати схему розташування полів допусків отвору деталі та прохідної і непрохідної сторін калібр-пробки.

3.Розрахувати граничні розміри калібр-пробки і величину установочної міри.

4.Налагодити оптиметр і виміряти дійсні розміри прохідної і непрохідної сторін пробки.

5.Зробити висновки про придатність кожної сторони калібр-пробки.

6.Скласти звіт про виконану роботу.

Теоретичні відомості

Оптиметри відносяться до оптично-механічних приладів, в яких поруч з механічним застосовується також оптичний важіль, і призначені для вимірювання лінійних розмірів контактним відносним методом у лабораторних і цехових умовах. Установочною мірою, по якій прилад встановлюється на нуль, служить блок кінцевих мір довжини.

Оптиметри комплектуються плоскими, сферичними і ножевидними вимірювальними наконечниками. Вибір форми наконечника залежить від конфігурації деталі. Контакт між поверхнями деталі та наконечника повинен бути точковим або лінійним, інакше хвилястість поверхні буде спотворювати результати вимірювань. Тому при вимірюванні плоских та циліндричних об’єктів використовують сферичні наконечники, для циліндричних об’єктів діаметром, меншим 10 мм, – ножевидні, а для сферичних об’єктів – плоскі наконечники.

Оптиметри випускають з вертикальною або горизонтальною лінією вимірювання. Як вертикальні, так і горизонтальні оптиметри виготовляють з відліком або в окулярі (ОВО-1, ОГО-1), або на проекційному екрані (ОВЭ-1, ОВЭ-02, ОГЭ-1). Вертикальний оптиметр призначений для вимірювання тільки зовнішніх розмірів, а горизонтальний оптиметр – як зовнішніх, так і внутрішніх розмірів.

Конструкція вертикального оптиметра типу ОВО-1 зображена на рис. 1. Вимірювальною головкою оптиметра є трубка 1 оптиметра. Корпус трубки зігнутий під прямим кутом. У передній частині трубки розташований окуляр 2, у який спостерігається зображення шкали приладу. Зліва знаходиться освітлювана щілина, в яку дзеркальцем 3 направляють світло від якого-небудь побічного джерела. Сучасні моделі оптиметрів оснащені проекційним пристосуванням, на екран якого проектується зображення шкали.

Трубка оптиметра кріпиться у кронштейні 4 гвинтом 5. Всередині нижньої частини трубки розміщений вимірювальний стержень, до якого кріпиться необхідної форми змінний вимірювальний наконечник 7, зв’язаний з аретиром 13. Кронштейн разом із трубкою можна переміщувати по різьбі вертикального стояка з масивною основою за допомогою гайки 10 і стопорити у потрібному положенні гвинтом 9.

Установочну міру або об’єкт вимірювання встановлюють на верхній площині основного столика 6. Ця площина має гладку або ребристу поверхню. Перпендикулярність площини столика відносно осі вимірювального стержня забезпечують за допомогою установочних гвинтів 8. Тонке регулювання положення столика при відпущеному гвинті 11 здійснюють обертанням гайки 12.

Рис. 1. Вертикальний оптиметр

Характеристика оптиметра типу ОВО-1

1.Ціна поділок шкали 0,001 мм.

2.Межі вимірювань по шкалі ±0,1 мм.

3.Верхня межа вимірювання зовнішніх розмірів 180 мм.

4.Вимірювальне зусилля не більше 2±0,2 Н.

5.Похибки показань вимірювального пристрою на ділянці шкали від 0 до ± 0,06 мм ± 0,0002 мм, а на ділянці, більшій ± 0,06 мм, ±0,0003 мм.

6.Збільшення приладу 960^х.

На рис. 2 зображена принципова схема будови трубки оптиметра. Пучок променів від джерела світла А, розташованого поза приладом, дзеркалом Б направляється у щілину, що знаходиться у корпусі трубки, переломлюється у тригранній призмі 1 і проходить через шкалу, нанесену на прозору пластину 2. Ця пластина розміщена у фокальній площині об’єктива 3. Головна оптична вісь об’єктива проходить через центр перетинів пластини 2 та дзеркала 5. Шкала на пластині 2 нанесена на відстані b від головної оптичної осі. На схемі суцільною лінією зображений хід одного із променів пучка.

Рис. 2. Принципова оптична схема трубки оптиметра

Пучок променів, що розходяться, входить у призму 4 повного внутрішнього відбивання, і відбившись від неї під кутом 90º, попадає в об’єктив 3. Об’єктив перетворює пучок променів, що розходяться, в пучок паралельних променів, падаючих на дзеркало 5.

Дзеркало 5 притискується пружиною 6 до вимірювального стержня 7 приладу. При вимірюванні деталі стержень 7, зміщуючись, повертає дзеркало навколо осі, яка проходить через центр кульки 8, на деякий кут α. Таким чином пучок паралельних променів падає на дзеркало під кутом α відносно перпендикуляра до площини дзеркала, проведеного у точці падіння. Отже, кут між падаючим і відбитим променями буде дорівнювати 2α. Хід одного із променів відбитого пучка зображений пунктиром.

Відбитий пучок паралельних променів, проходячи через об’єктив, перетворюється у пучок променів, які сходяться і в фокальній площині об’єктива дають зображення шкали. Це зображення шкали на пластині 2 буде зміщене відносно самої шкали як по осі Z, так і по осі Х.

Вздовж осі Х зображення шкали буде зміщене на постійну величину b, що дорівнює зміщенню шкали відносно головної оптичної осі об’єктива. Це зміщення дає можливість спостерігати в окулярі зображення шкали окремо від самої шкали. При спостереженні в окуляр зображення шкали буде переміщуватися у правій частині пластини 2. Ліва ж частина пластини з боку, поверненого до спостерігача, заекранована.

Прилад настроюють на нуль за допомогою блока із кінцевих мір або по установочній мірі. Після приймання установочної міри та заміни її вимірюваним об’єктом зображення шкали, що спостерігається в окуляр, зміщується вздовж осі Z на величину t. Величина цього зміщення відповідає різниці розмірів підконтрольного об’єкта та установочної міри. Зміщення t шкали вздовж осі Z буде змінюватися при зміні розміру деталі.

Співвідношення між зміщенням вимірювального стержня 5 і зміщенням t зображення шкали відносно нерухомого покажчика знаходимо зі спрощеної схеми ходу променів, зображеної на рис. 2, б. У цій схемі відсутнє зміщення по осі Х і виключена призма 4, яка має чисто конструктивне призначення (вона зменшує габарити приладу і дозволяє контролеру виконувати вимірювання, сидячи). Хід променів у спрощеній схемі буде відрізнятися порівняно з основною схемою, але величина зміщення t не зменшиться.

Зі спрощеної схеми видно, що величина зміщення вимірювального наконечника S = a·tgα, де а – відстань між віссю вимірювального стержня та віссю повороту дзеркала. Величина , звідки передаточне відношення приладу , де F – фокусна відстань об’єктива 3, яку називають “оптичним плечем” по аналогії з механічним плечем а. Прилади з подібною оптичною схемою називають приладами, побудованими за принципом “оптичного важеля”.

При переміщені вимірювального стержня на 1 мм зображення шкали зміщується відносно нерухомого покажчика на одну поділку. Інтервал поділок шкали 0,08 мм. Зображення шкали спостерігається в окуляр 9 зі збільшенням 12^х. Отже, видимий в окуляр інтервал поділок шкали дорівнює 0,08×12 = 0,96 1 мм. Передаточне відношення оптиметра з врахуванням збільшення дорівнює 80 х 12 = 960.