Производим эталонные приборы для линейно-угловых измерений
г. Санкт-Петербург, Гражданский пр-кт, д. 22, офис 409
imcmikro@mail.ru
Понедельник-пятница, с 10 до 18
Новые компараторы для поверки концевых мер длины
Авторы
С.Н. Степанов, А.В. Петров, С.С. Степанов
С.Н. Степанов, А.В. Петров, С.С. Степанов
Для поверки концевых мер с номинальным размером от 0,5 до 100 мм в нашей стране выпускаются установки УКМ-100, КИТ КМД и приборы для поверки концевых мер длины «Микрон-04». Последние, по существу, являются не приборами, а измерительными устройствами с программным обеспечением. За последние годы наибольшее распространение получили установки УКМ-100, которых выпущено около 200 шт. Но установки УКМ-100 предназначены для поверки концевых мер длины 3 и 4 разрядов и рабочих мер 1–5 классов точности с номинальным размером от 0,5 до 100 мм. Таким образом, не обеспечены средствами поверки наборы №10 и №11 «блошки» и концевые меры 2 разряда.
Инженерно-метрологический центр «Микро» решил эти задачи путем создания компаратора ПКМ-100 (рис. 1), предназначенного для поверки концевых мер длины 2–4 разрядов и 1–5 классов точности для мер длиной от 0,1 до 100 мм.
Инженерно-метрологический центр «Микро» решил эти задачи путем создания компаратора ПКМ-100 (рис. 1), предназначенного для поверки концевых мер длины 2–4 разрядов и 1–5 классов точности для мер длиной от 0,1 до 100 мм.
Компаратор ПКМ 100 для поверки концевых мер (рис.1)
Компаратор ПКМ-100 является результатом глубокой модернизации установки УКМ-100 для поверки концевых мер длины, которую центр «Микро» выпускает уже более 20 лет. Конструкция установки упрощает ее техническое обслуживание в процессе эксплуатации. Многолетнее использование установок подтвердило правильность принятых решений.
Компаратор является единственным в мире, у которого нет доведенного измерительного стола для базирования концевых мер. Вместо стального стола применена гранитная плита 1-го класса точности размером 400х400мм, которая не только не требует обслуживания при эксплуатации установки, но и позволяет выложить на ней два самых больших набора концевых мер длины (эталонный и поверяемый) для выравнивания температуры мер.
Компаратор является единственным в мире, у которого нет доведенного измерительного стола для базирования концевых мер. Вместо стального стола применена гранитная плита 1-го класса точности размером 400х400мм, которая не только не требует обслуживания при эксплуатации установки, но и позволяет выложить на ней два самых больших набора концевых мер длины (эталонный и поверяемый) для выравнивания температуры мер.
Рис.2
В компараторе используется дифференциальный метод измерения мер с помощью двух индуктивных преобразователей (рис. 2) с измерительным механизмом без пар внешнего трения с вакуумным арретированием измерительных штоков. Концевые меры устанавливаются в специальную кассету и заводятся в зону измерения. По команде оператора оба преобразователя в автоматическом режиме арретируются три раза и после каждого арретирования установка фиксирует показания датчиков. За результат измерения принимается среднее значение.
Чем он лучше?
Измерение мер с использованием кассеты имеет ряд преимуществ по сравнению с другими компараторами, выпускаемыми в мире:
- при перемещении эталонной и поверяемой мер в кассете они не трутся об опорную поверхность стола и не изнашивается во время поверки;
- кассета на опорной стороне имеет выборку в виде копира, повторяющего схему измерений КМД, что упрощает и ускоряет процесс поверки;
- благодаря автоматическому арретированию датчиков, их наконечники практически не изнашиваются, так как не контактируют с мерой в момент её перемещения в зоне измерений.
Дифференциальный метод измерения мер
Для обеспечения поверки концевых мер 2 разряда была выполнена модернизация индуктивных преобразователей, которая обеспечила дискретность 0,001 мкм и размах показаний не более 0,02 мкм.
В компараторе был переработан блок управления, который позволяет теперь применять на компараторе любой компьютер, и программное обеспечение, которое стало более выразительным и дружелюбным.
Более сложно решался вопрос поверки тонких мер.
Тонкие меры практически невозможно поверять обычными методами и средствами из-за малой длины и поперечного сечения.
По схеме измерения, применяемой в ПКМ-100, преобразователи имеют разные измерительные усилия, верхний имеет большее усилие, чем нижний, чтобы обеспечить уверенный прижим меры к кассете. Таким образом, мера испытывает усилие, стремящееся её прогнуть в кассете, но на тонких мерах не хватает их жесткости, чтобы сопротивляться этому усилию и не деформироваться.
Были проведены исследования и разработана оснастка, позволяющую поверять на компараторе ПКМ-100 меры номиналом менее 0,5 мм.
В компараторе был переработан блок управления, который позволяет теперь применять на компараторе любой компьютер, и программное обеспечение, которое стало более выразительным и дружелюбным.
Более сложно решался вопрос поверки тонких мер.
Тонкие меры практически невозможно поверять обычными методами и средствами из-за малой длины и поперечного сечения.
По схеме измерения, применяемой в ПКМ-100, преобразователи имеют разные измерительные усилия, верхний имеет большее усилие, чем нижний, чтобы обеспечить уверенный прижим меры к кассете. Таким образом, мера испытывает усилие, стремящееся её прогнуть в кассете, но на тонких мерах не хватает их жесткости, чтобы сопротивляться этому усилию и не деформироваться.
Были проведены исследования и разработана оснастка, позволяющую поверять на компараторе ПКМ-100 меры номиналом менее 0,5 мм.
Были проведены исследования и разработана оснастка, позволяющая поверять на компараторе ПКМ-100 меры номиналом менее 0,5 мм.
| При разработке такой оснастки было решено несколько задач:
|
Для решения указанных задач была разработана специальная кассета на основе плоской стеклянной пластина ПИ-60 со следующими конструктивными особенностями
- плоскопараллельность поверхностей, на которую устанавливаются КМД и которая перемещается по гранитной поверхности плиты не более 0,05 мкм;
- наличие двух каналов для подвода вакуума к поверхности, на которую устанавливается КМД;
- наличие полости на опорной поверхности кассеты, позволяющей ей перемещаться в зоне измерения, не соприкасаясь с нижним датчиком, не участвующем в измерении.
Принцип работы
В режиме поверки тонких мер участвует только верхний преобразователь, опорной поверхностью является верхняя плоскость кассеты, а вакуум обеспечивает плотное прилегание мер к кассете, в остальном процесс поверки такой же, как на мерах с номиналом свыше 0,5 мм. Оператор с помощью вакуумного пинцета берет эталонную и поверяемую меры и располагает их на кассете над выходом вакуумного канала. Далее в кассету подается вакуум и меры плотно прилегают к плоскости кассеты. Далее верхний преобразователь настраивают по эталонной мере и проводят измерения поверяемой меры согласно стандартной методике.
Центр «Микро» решил продолжить разделение компараторов для поверки концевых мер длины по их назначению и поэтому разработал специальный компаратор для измерения эталонных мер 4 разряда и рабочих мер 2–5 класса (рис. 4), что позволит уменьшить его стоимость и повысить доступность, так как мер с указанной точностью находится в обращении гораздо больше, чем высокоразрядных. В этой модификации сохранен гранитный стол, кассеты, один индуктивный преобразователь, компьютерная программа. Применение такого компаратора позволит обновить эталонные средства для поверки рабочих концевых мер (интерферометры Уверского, оптикаторы, измерительные стойки), которым уже по 30–60 лет.
Компаратор ПКМ-100 поставляются в пяти модификациях в зависимости от назначения и комплектации:
- компараторы модификации ПКМ-100-01 предназначены для измерения концевых эталонных мер длины 3 и 4 разрядов и рабочих мер 1–5 классов точности длиной от 0,5 до 100 мм;
- компараторы модификации ПКМ-100-02 предназначены для измерения концевых эталонных мер длины 3 и 4 разрядов и рабочих мер 1–5 классов точности длиной от 0,1 до 100 мм;
- компараторы модификации ПКМ-100-03 предназначены для измерения концевых эталонных мер длины 2 и 4 разрядов и рабочих мер 1–5 классов точности длиной от 0,5 до 100 мм.
- компараторы модификации ПКМ-100-04 предназначены для измерения концевых эталонных мер длины 4 разряда и рабочих мер 2–5 классов точности длиной от 0,5 до 100 мм.
- компараторы модификации ПКМ-100-05 предназначены для измерения концевых эталонных мер длины 4 разряда и рабочих мер 2–5 классов точности длиной от 0,5 до 100 мм;