Научная статья на тему 'Метрологический анализ лазерных приборов активного контроля размеров изделий с использованием корундовых наконечников'

Метрологический анализ лазерных приборов активного контроля размеров изделий с использованием корундовых наконечников Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

CC BY
147
24
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Область наук
Ключевые слова
ПРИБОР АКТИВНОГО КОНТРОЛЯ / КОРУНДОВЫЙ НАКОНЕЧНИК / ТЕПЛОВОЕ РАСШИРЕНИЕ НАКОНЕЧНИКА / ИЗНОС НАКОНЕЧНИКА / ПОГРЕШНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЙ / ЛАЗЕРНЫЙ ИНТЕРФЕРОМЕТР / ACTIVE CONTROL DEVICE / CORUNDUM TIP / THERMAL EXPANSION OF THE TIP / THE TIP WEAR / MEASUREMENT ERROR / LASER INTERFEROMETER

Аннотация научной статьи по нанотехнологиям, автор научной работы — Леун Евгений Владимирович, Леун Владимир Исидорович, Шаханов Александр Евгеньевич

Статья посвящена расчету погрешности измерений контактных приборов активного контроля (ПАК) размеров изделий с использованием искусственно созданных корундовых наконечников. Показано, что ее большая часть определяется температурной погрешностью, возникающей за счет теплового расширения наконечника при нагреве в результате механического контакта с изделием. Проведенные расчеты основаны на формировании в наконечнике маршрута следования входного и отраженного оптических потоков под углом к его передней поверхности, обеспечивающим полное внутреннее отражение в зоне контакта с изделием. Произведен расчет погрешности измерений при создании в лазерном интерферометре опорного канала, фиксирующего смещения тыльной стороны наконечника от его теплового расширения. Показано существенное уменьшение погрешности измерений для данного случая.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по нанотехнологиям , автор научной работы — Леун Евгений Владимирович, Леун Владимир Исидорович, Шаханов Александр Евгеньевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Metrological analysis of laser active control devices of details dimensions using corundum tips

The article is devoted to calculation of measurement error of contact of active control devices (ACD) of product dimensions using artificially created corundum tips. It is shown that most of it is determined by the temperature error that occurs due to its thermal expansion of the tip when heated as a result of mechanical contact with the detail. The calculations are based on the formation in the tip of the route of the input and reflected optical flows at an angle to its front surface providing a complete internal reflection in the contact area with the detail. The calculation of measurement error is made when creating a reference channel in the laser interferometer, fixing the displacement of the back side of the tip from its thermal expansion. A significant reduction of measurement error for this case is shown.

Текст научной работы на тему «Метрологический анализ лазерных приборов активного контроля размеров изделий с использованием корундовых наконечников»

УДК 681.2.084 е. В. ЛЕУН

РО!: 10.25206/1813-8225-2018-158-98-104

В. И. ЛЕУН Л. Е. ШАХАНОВ

АО «НПО Лавочкина», Московская область, г. Химки

Омский государственный технический университет, г. Омск

метрологический анализ лазерных приборов активного

КОНТРОЛЯ РАЗМЕРОВ ИЗДЕЛИЙ с ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОРУНДОВЫХ НАКОНЕЧНИКОВ

Статья посвящена расчету погрешности измерений контактных приборов активного контроля (ПАК) размеров изделий с использованием искусственно созданных корундовых наконечников. Показано, что ее большая часть определяется температурной погрешностью, возникающей за счет теплового расширения наконечника при нагреве в результате механического контакта с изделием. Проведенные расчеты основаны на формировании в наконечнике маршрута следования входного и отраженного оптических потоков под углом к его передней поверхности, обеспечивающим полное внутреннее отражение в зоне контакта с изделием.

Произведен расчет погрешности измерений при создании в лазерном интерферометре опорного канала, фиксирующего смещения тыльной стороны наконечника от его теплового расширения. Показано существенное уменьшение погрешности измерений для данного случая.

Ключевые слова: прибор активного контроля, корундовый наконечник, тепловое расширение наконечника, износ наконечника, погрешность измерений, лазерный интерферометр.

Введение. Использование приборов активного зец контактного широкодиапазонного ПАК (рис. 1) контроля (ПАК), повышающих производительность с использованием инкрементного линейного фототруда на металлорежущих станках до 2 — 5 раз осо- электрического преобразователя перемещений бенно при измерении размеров изделий с преры- ЛИР-3 [19], произведенного в СКБ ИС (г. Санкт-вистой поверхностью, таких как сверла, фрезы, Петербург). Этот ПАК имеет следующие пара-развертки и т.д., до сих пор актуально в приборо-, метры: дискретность измерения — 0,1 мкм, диапа-станко- и машиностроении и ракетно-космической зон измерения — не менее 100 мм, максимальная отрасли России. скорость подведения/отведения наконечника к об-Начиная с зарождения этого направления, рабатываемому изделию перед измерениями не ме-в СССР и за рубежом в 60-х годах ХХ века ведущи- нее 10 мм/с, минимальная скорость двунаправлен-ми в этой области являются научные коллективы ных перемещений в процессе измерений и 2 мкм/с, МГТУ «СТАНКИН», Омского государственного тех- дискретность перемещений 1 мкм. нического университета, МГТУ им. Н.Э. Баумана, Современная элементная база позволяет суще-АО «НИИизмерения», г. Москва, АО «НПО Лавоч- ственно упростить управление движением наконеч-кина», г. Москва [1 — 10]. ника, повысить точность измерений его смещений Также за последнее время в России появилось и снизить массогабаритные параметры ПАК. Так, достаточное число публикаций, развивающих это к настоящему времени четко обозначился выход направление [11 — 14]. на новый технологический уровень развития ПАК, Судя по публикациям, вопросы разработки и эф- заключающийся в переходе от использования не-фективного использования ПАК являются актуаль- прозрачных наконечников и фотоэлектрических ными и в наиболее технологически развитых стра- преобразователей перемещений к более перспек-нах [15—17]. Но всеми признанным лидером в этой тивному сочетанию, состоящему, например, из про-области за рубежом является итальянская фирма зрачных наконечников на основе корундов (сап-Марпос (Магро88) [18]. фиры или рубины) и лазерных интерферометров К 2016 году в ОмГТУ д.т.н., проф. Леуном В.И. перемещений с погрешностью измерений переме-был создан и успешно отработан опытный обра- щений на уровне 0,05 — 0,5 мкм.

Рис. 1. Общий вид опытного образца ПАК с использованием инкрементного линейного фотоэлектрического преобразователя перемещений ЛИР-3

а)

б)

Рис. 2. Лазерные ПАК с корундовыми наконечниками: обобщенная оптическая схема (а), опытный образец с рубиновым наконечником на стадии отработки (б)

Исследования [20, 21] показывают, что прочностные параметры корундов могут быть увеличены при различных физических воздействиях в виде электрического и/или магнитного полей, света, ультразвука, поэтому перспективность использования рубина из-за более высокого поглощения света становится выше бесцветного лейкосапфира. Поэтому, несмотря на прежние авторские исследования, связанные в основном с более доступным сапфиром, и использование его параметров общих с рубинами в качестве основы для расчетов в данной статье и далее расчеты и выводы будут распространяться на корунд(ы), объединяющие более широкий набор родственных монокристаллов на основе А1203.

Несмотря на перспективность предложенного направления, подробный метрологический анализ подобных ПАК ранее нигде не был представлен и данная статья предназначена для восполнения этого пробела.

1. Принцип действия и основные технические параметры лазерных ПАК с корундовыми наконечниками. Обобщенную схему лазерных ПАК с корундовыми наконечниками (в дальнейшем —

наконечник) можно представить в виде схемы, изображенной на рис. 2а. Опытный образец такого ПАК с наконечником из рубина во время отработки в ОмГТУ представлен на рис. 2б. Как следует из схемы, в процессе обработки шлифовальным кругом 1 к обрабатываемому изделию 2 в потоке смазоч-но-охлаждающей жидкости (СОЖ) 3 подводится состоящий из корундового светопровода 4 и защитного покрытия 5 наконечник 6, используемый в качестве отражателя подобно отражающей призмы лазерного интерферометра перемещений (в дальнейшем — лазерный интерферометр) 7. С помощью него измеряются все перемещения 1х наконечника 6 относительно точки отсчета 10 в выбранной системе координат. Измерительная схема 8 позволяет осуществить контроль различных параметров элементов изделия 2 за счет обработки следующих от прозрачного наконечника 6 оптических потоков, в т.ч. и тепловых, в ближнем инфракрасном диапазоне длин волн в пределах спектра пропускания корунда 0,17<^<5 мкм. Подобные измерения оптических потоков позволяют в итоге контролировать шероховатость Я , наклон поверхности

выступа изделия, температуру изделия и наконечника с формированием соответствующего выходного сигнала N1.

Выходной сигнал N(1^ лазерного интерферометра содержит информацию о перемещениях наконечника 1х в соответствии с выражением (с учетом двойного хода лазерного луча):

N (4 ) = ^^

(1)

где к — коэффициент интерполяции, 1х — измеряемое перемещение наконечника ПАК в процессе активного контроля размеров изделий, X — длина волны лазера, для гелий-неонового (Не-Ые) лазера составляет 0,6328 мкм.

Рассмотрим источнил погрешлостей в этой ол-тической схеме (ри с. 2а), о пределяя их значение и влияние на суммарную погрешность ПАК Д1пак.

2. Метрологический анариз лазерных ПАК с корундовыми нако нечниками. Для схемы ПАК с корундовым наконечником, представленной на рис. 2а, основными составляющими погрешности Д1 можно считать погрешность лазерного

пак 1 1

интерферометра Д1и и погрешность, вызванную тепловым расширением наконечника Д1нак, учитывая, что они являются независимыми друг от друга и имеют нормальное распречеление. В соответствии с этим выражение для счммарной погрешности принимает вид:

2 +Л12 лаз

(2)

почти всегда является главным источником дополнительной погрешности преобразования. И для рассматриваемых ПАК расчеты основаны на температурной зависимости толщины наконечника Д1нак от температуры.

2.2.1. Расчет температурной погрешности, вносимой наконечником. Нагрев наконечника приводит к его тепловому расширению и изменению показателя преломления его материала, влияет на фазовый сдвиг, проходящие оптические потоки и поперечные смещения точки полного внутреннего отражения и отраженного оптического потока.

Для определения паразитного фазового набега ДТ измерительного оптического потока, возника-

изм 1 '

ющего от теплового расширения наконечника Д1пак , можно произвести эквивалентную замену слоя воздуха толщиной Д1 стоел мател12ала наконечника, выполненного, например, из сапфира Д1спф, равным по толщине — л1ни т А1г т л1спф. Тогда вносимый фазовый набег ДТ , во зникающий между измерительным иопорным оптическимипотоками лазерного интерН еромлтрт, можно рассчитать по формуле:

л^о =( лЧ^лао о лЫ, т

Члаил1лао Чв^ р (члао ° Чв ^лао .

(3)

Для далтнейших ртсчетов соедует определить значения расширения наколечника. Про иеготовле-нии наклчечника чз салСира имеем ао =п , = 1,76,

^ 1 нак спф ' '

а для воздуха пв =1, ч азылaжекчc (3) прчоОреччел вид

Как видно на ог^тичлек^!! елеме (рис. 2а), из измерительной схемы устранены все промежуточные передаточные механические звееьи, о(5ычнт применяемые в механиччсклх ПАК, л лачертый лчч лол-ностью достигает передоей поверттосли наконечника, освещая ее и отражаетст от нее, формирут маршрут движения, харалтерный для призмы.

2.1. Точностьизмерений чазерных инчерферо-метров перемещений. Оценка точности езморений лазерных интерЫвpдмeтpчв пе^мещений произведена на примере акустооптических (АО) лазерных интерферометров. да последние 20 —а0 лет достигнут существенный пеоаресс в ит соверштнстрова-нии, особенно в направллнии повышения разрешающей способности. Так при реализации в них акустооптоэлектролной обратной свялью разрешающая способность достигает знач ения Х/1000«0,6 нм [22]. При реализации в АО лазерных интерферометрах фазо-цифротоа(п преобразования на основе деления частоты с дестретрым у^овл^иес фазовым сдвигом позволило достичь повышения разрешающей способлслти до «Х/3000«0,2 нм [23]. Это значение разрешающиП епосоНностч было получено в результате илследаваний (золее 15 лтт назад и с учетом прогресса в лазерных интерферометрах перемещений, вапдепия а рет компеасоцте азгеенет ния параметров окружающей среды, а именно, температуры Т, давления т, влажности Н, возможносаи установки за пиедепами метачлортжущеоо станкч с существенным уменьшечоадм влиянич дибраций и паразитных механических колебаний его можно использовать для дальнейших орсчетов в качестве Д1. Последующее ростмот°ение таюке ^ентвеюв на использовании этого допущения.

2.2. Анализ последств ий теплового расширения наконечника П.лК. Как и дло (золшинства измерительных устройств, температурная огрешность

лы т

а/рал/,, н

(4)

Изменеоие погасате;«! прмлсмления сапфира оо ремпературы тамже приводиа к прааемтна]ма'(0^а-зовому лабтгувнлеящлму слставляющую погрешности. Для расчета лтото значенм можно использовать то, чтлт кат следует ле [2т], еля облыновенного луча темтературныр лоэфИиниент показателя преломления сапфир>а е инoаpвaлв Л/ — 6(0 °С составляет у=1,28-10-5. Тогдн чля максимального нагрева наконечнита прл иcоoчьАOPaнии СОЖ в пределах ДТ=20Д°С, пoнстaвияя в овIpaжoннe

^саД т К

• чоад -лС,

(5)

и получаем

ЫКсад т тТ® • 1С

• трп • 2а = а,аааов.

Как вилнео, ирзмл1;[е^]те еоказателя преломления сапфира от температуаы Лтсиф cyщрcтвeкко мчч)^-ше, лем разнотть (о —а0, лавная С,76 т выражении (4), и поэтому oлАянием плраого нм погрешнонть из-мер ений можно прлееИпo]2]п,

Погрешнooта намерент1, охтормая ттолорым расширением наконепонита, клжнo определить как А/Т= ДТизм-Х, и с учетом: пхдстандвки выражения (4) получим

лТо = ^,2М5сМо^О.

(6)

Для обеспочетир пoстoяEнаrooеpажoннoго ос-тического потока Аезатисимо от касанио изделия с сапфировым наконечникчм в нем оечспечивает-ся режим толнаго зФ0P,p2шсero чтражения (ПВО)

света от внешней поверхности наконечника. Тогда значение предельно го угла апр, для вып олнения условия ПВО определяетсяпоказателями преломле-ния сапфира п . и СОЖ о , я1^;рявощ«эо1ся д/ш нено

^ ^ спф сож' 1 ^

внешней средой

(7)

Общий хор света о сапфировом наколечлнле от лепловоло оосп^]орхЕ[И5;[ с отетомдвойнкго про-лождония чер^^него рввни I +12 = И1 и порою тои-гонометричедкоо слотношенро с ^аотием угла лпр и с етом (6) и оого, нло [величение

о го толщины ¿Л Провоста ос СолТ]3)л,((слвуЕО щему увеличению длины ноде, запиоео

М' =

О^еа, м

Позставзззя (7)в (рт получаем

оо-

МП' т-_(_оо^£™к-

(8)

(9)

спф

Тепловое расшлрение фппфирового наконечника приводит к фазовому тдоиоу, оартделпоще -му температуртую погрпшносте, и к поперочным смещпниям точки полного внуфеннгпо отражеаия и отраженного оптического поток..

При этом лзвеотно, что eps(Hresina) т т ^Д о sin0(aresipa) ге )/l - ао .

Поэтому можно закиоась воа

11-

= 1,40

п ]о

Ч „„.

соф

;Чсоф

и при потстанооке п , = 1,76 и n =

L ^ спф сож

получаем

347 1,76

: -Pl - 3,7 т 0г55 . Тогра вырпжение (9/ приеимает

вид:

оа' т 0]Мгn(. т :з,б(1 • оз,

Т 0,55

(е 0)

но; л е,ес • з,сп(р,р8 • 1еоС + з,зр • шТ) о0 • нт о

= (ар,пт -с 9,3 • 1е 3т')/„ • 1еоС (13)

Согласно полуденной формуле, ороизведон смечет оналений при ногрпее наковечника 20 °С для трех знаоений толщины накопен—икон 1мму Т мм и 3 мм, а результаты расчетов в виде трех графиков представлены на рис. 4.

Как тле°ует из расчетов еначения температурных погрешностей составляют н0т соответственно 0,3мкмн 0,6 мкм и Он мкм для наконечников толщиной 1 мм, 2 мм и 3 мм.

2.2.2. Талчет ооперааных смещений отраженного оптического потока. При угловом освещении лазерным лучом точки контакта изделия с наконечником его продольное тепловое расширение приводит тнкжо 1С лоперернымемещениям отраженного оптического потока, которые можно рассчитать по формуле од

оап т ооае • tgaoP т ооае • tg

(14)

С гласно тригонометрическим соотношениям

а

и поэтому вы-

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

известно, что

arcsin а

) =

л/Г

а

ражение (14) следует изменить к следующему:

/СОЖ

сапфировый наконечник

Значение ушсйнoаo рсьширтмис сапфиревсго наконечника У , о^ражс-оемого СОЖ п

ДТ на 20 °С он а!0 °С дс ^40 °С, межнв рассчитато по формуле

Рис. 3. Ход оптического потока измерительного канала лазерногоинтерферометра внутри сапфирового наконечника при его тепловом расширении

о7„

|4 • lo • ооп ,

Л))

где в — коэффицивот аиноСнооо росшоренит сапфира, ^ — исходная толщина сепфирового оанонеч-ника.

Коэффициент линлйногь рарширения сапфира в, в свою очередь, сям соляесся япременной оеличи-ной, зависящей ол темпертауры РЕ-], формулу для которого, согласно [25], следует зтпи9ать о утетокм небольшого упрощония в следующем ни-е

|(Т)т 5,5)8 ,10-е + 33,35 • 10-9 • Т .

(12)

С учетом полутенти выражений (1Т) — (12) можно записать итоговую формулу для температур-

ной погрешности

оа;

[О.пиши наконечника 1 ми\ 2 мм \ 3мм '

9 10 11 12 13 11 15 16 17 18 1» 20 21

Нагрев наконечника ЛТ, ° С

Рис. 4. Графики температурной погрешности сапфирового наконечника

П

соф

Ал = 2А1'Т ■ гдап

2А 1'т ■ гд

= 2А1'т -

спф

(15)

При под=тановке значений п , = 1,76 и п =1,47

1 ^ сч сож '

и рассчитывая, что Прож = Т-7 = (,)гн30ВВ , получаем

1,76

п

П.

спф

1 -

0,835 0,55

1,5 , а значит,

.СОЖ ¡сапфировый наконечник

измерительный поток

Рис. 5. Ход луче й лазер7бго интерВерометра с формировафием опорного та нала

а1„

: 3а1т .

(16)

Используя полученнеоо форммлу с учетом рассчитанных значений лна дл-я трех значений толщины наконеоников, получим с оответственно 0,9 мкм, 1,8мкм и 2,7 мкм. Как видно, этиполученныере-зультаты существенно =еныпе диаметра лазерного лучка, рлвного 1 —2 мм, обоIllоо используемого в лазерных интерферометрах. Поэтому влиянием негатив ныл пoслeмдтвий п опе реч2)ыо смещений отраженного оптическогопотока можно пренебречь.

2.2.3. Посео^очка озлеча передней поверхности наконечника ПАс нткмнташтых измерений разтеров изделий. Изыос А1изн 0ередней поверхности сапфирового наконечника в результате его механического контактирования с поверхностью издлыия по характеру полностью аналогичен тепловому расширению тела наконечника, но имеет обратным зтаК3

Значение Д1изн, определенное для сапфирового наклимчника эксперимбатально [10] и не превышающее 2 — 4 мкм, может быть скомпенсировано перисдической калибровкой ПАК. Возникающие от износа наконечника поперечные смещения Д1п отрзженнoто аптического потока, следующего в лазерный интерфефометр, определенные с помощью выраженир ^ 6), составят не более 12 мкм и также ^^[цествено^о меньше диаметра лазерного пучка, равного 1—2 мм, обычно используемых в лазерных интерферометсах. Поэтому негативными послед-ств нями влияния Д1 также можно пренебречь.

изн 1 1

2.3. Ртпчеь еемчературной погрешности наконечника ПАК с мвмдением опорного канала в лазерный интерферометр. Для уменьшения погрешности изреет ениё .вносимой ее теморратурной составляющей, обусловленной тепловым расширением наконечника, предложено создать опорный кантп еь:тpногoинoеpфepoмечра за счет установки на заднюю поверхность нмконечника светоде-лительной призмы (рис. 5). Эта призма изготавливается из кварцевого стекла, обладающего одним из саирп малыо ТКЛ]1: от 3,5 до 6,0•lвв гр-1. Она используется для формирования из потока света, освещающего внешнюю грань наконечника, света для опортого каталт оазе ]зног^о интерферометра.

Для данного технического решения результат измлрентй можле записать в виде системы уравнений для результатов измерений 10 в измерительном Кзм а сптрном 0оп кaнйоaиинтeрферометра с учетом температурной погрешности от нагрева наконечника лта:

1 = Со ы А1Т

иео 0 Т

(17)

= е„

Решая эту систему уравнений с учетон выражения (10), можно опееделиты иткомое значение положения внешней поверхности наконелникт л виие следующей формулно

I -I

С = |о ы еиео—0

х 0 3,6)4

(18)

Как следует из полученмого омраженоя, о данном техническом решении температуртая погреш-но2Аь исдлючается нракгичтски полностью, как минимум , до погрешрюпниокругления, производимых при расчетах в лазерном инпе]эферометре, не пра-вышая в итоге Д1 =0,2 нм.

ли

3. Итоговый расчет погрешностей ПАС. Как

следует из новдставленного мыше материаов и п соответствии с выражением (2), погрешность ПАК Д1пак при использовании наконечники лта, обу-словернная его тепловым расширением, сучествен-но п]зефышает погрешность лазертого кнверферо-метра Д1 , и поэтому последней можно пренмдр ечь. При этом погрешность ПАК Д1 ррала 0,3 мкм,

1 1 изм 1 ' '

0,6 мкм и 0,9 мкм для наконечников толщиной 1 мм, 2 мм и 3 мм соответств енно. Как видно, при всех исходнасх данных максимальное значение погрешности ПАК Мпак, определенное по формуле (2), для толщины намонечника 3 мм превышает Ь мка, чоо является реально желаемым ориентиром при созфд -нии современных ПАК.

При введении опорного иаеала а пазерньш интерферометр погрешность ПАК Д1пак, также определенная по формуле (2), составит значение

е

0,2л/П хм р 0,28 хм ;

Полученное значенче яв-

2000

ляется достаточно высоким достижением в повышении точности измерений лазерных ПАК с торун -довыми наконечниками и демонстрирует реальнчю возможность существенного повышения точности измерений при введении опорного канала.

Заключение.

1. Погрешность измерений ла аорн ых ПАК с корундовыми наконечникамл Д1 опрзлеляется двумя основными составляющими: погрешность измерений лазерного интер^^рюм^то-с^ Ы и том-пературной погрешностью наконечника, связанной с его тепловым расширением лна. При этом значе-

п

2

2

п

п

ние температурной погрешности наконечника при нагреве наконечника на 20 °С не превысит 0,3 мкм, 0,6 мкм и 0,9 мкм для толщины наконечника, равной 1 мм, 2 мм и 3 мм, и имеет существенное преобладание в общем значении Д/ .

2. Введение опорного канала лазерный интерферометр, измеряющего смещения тыльной поверхности наконечника, возникающего от его теплового расширения Д/на[, существенно уменьшает температурную составляющую погрешности, доведя за счет пересчета ее значения, сопоставимого с Д/ .

L ли

3. Тепловое расширение наконечника Д/нак приводит к поперечным смещениям Д/ отражен-

^ 1 1 попер 1

ного оптического потока, следующего в лазерный интерферометр. Однако при максимальном нагреве на 20 °С наконечника, выполне иного толщиной 1 — 3 мм, значения Д/ составляют не боле 10 мкм, что

п

существенно меньше диаметра оазерного пучка, равного 1—2 мм, обычно используемых в лазерных интерферометрах. Поэтому негативными последствиями влияния Д/ можно пренебр ечь.

попзр n L

4. Износ передней поверхности наконечника Д/ , возникающий в результате механического контактирования с поверхностью изделия и приводящий к утоньшению наконечника, аналогичен по характеру теплового рпсширпниянаконечника Д/нш[, но имеет обратный знак. 3начение Д/п, определенное для сапфирового наконечника ксперименталь-но и не превышающее 02 — 4 мкм, может быть скомпенсировано периодической калнбровкой ПАК. Возникающие от износа наконечника поперечные смещения Д1п отраженно го оптического потока, следующего в лазерный интерферометр, составят не более 12 мкм и также существенно меньше диаметра лазерного пуока, °авного 1—2 мм, обычно используемых в лазерных интерферометрах. Поэтому негативными последствиями влияния Д/ также

^ изн

можно пренебречь.

5. Общая погрешность измерений лазерных ПАК с корундовыми наконечниками может составлять:

— без опорного канала лазер ного интерферометра: 0,3 мкм, 0,6 мкм и 0,9 мкм для наконечников толщиной 1 мм, 2 мм и 3 мм соответоееенно;

— с опорным каналом лазерного интерфероме-

н

тра — не более 0,08 нм «-.

оеее

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Библиографический список

1. Волосов С. С., Педь Е. И. Приборы для автоматического контроля в машиностроении. М.: Машиностроение, 1970. 310 с.

2. Кондашевский В. В., Лотце В. Активный контроль размеров деталей на металлорежущих станках. Омск: Зап.-Сиб. кн. изд-во, Омское отд-ние, 1976. 431 с.

3. Высоцкий А. В., Соболев М. П., Этингоф М. И. Активный контроль в металлообработке. М.: Изд-во стандартов, 1979. 175 с.

4. Сайт АО «НИИизмерения». URL: http://www.micron.ru/ production/active_instruments/bv-4304/ (дата обращения: 10.02.2018).

5. Пат. 2557381 Российская Федерация, МПК В 24 B 49/00, G 01 B 7/12. Способ активного контроля линейных размеров в процессе обработки изделия и устройство для его реализации / Леун Е. В., Леун А. В.; заявл. 28.11.2013; опубл. 20.07.2015, Бюл. № 20.

6. Леун Е. В. Разработка приборов активного контроля размерных параметров изделий с использованием сапфировых измерительных наконечников // Омский научный вестник. 2016. № 4 (148). С. 123-127.

7. Leun E. V., Leun V. I., Sysoev V. K., Zanin K. A., Shule-pov A. V., Vyatlev P. A. The active control devices of the size of products based on sapphire measuring tips with three degrees of freedom // IOP Conf. Series: Journal of Physics: Conf. Series 944. 2017. Vol. 1. DOI: 10.1088/1742-6596/944/1/012073. URL: http:// iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/944/1/012073 (дата обращения: 04.02.2018).

8. Леун Е. В., Леун В. И. Вопросы построения многофункциональных приборов активного контроля линейных и угловых размеров изделий и их формы поверхности // Омский научный вестник. 2018. № 1 (157). С. 89-95.

9. Пат. 2603516 Российская Федерация, МПК B 24 B 49/04, B 24 B 49/12, B 23 Q 17/20. Способ измерения линейных размеров изделия, выполненного с впадинами и выступами на поверхности / Леун Е. В.; опубл. 27.11.2016, Бюл. № 33.

10. Леун Е. В., Шулепов А. В. Исследование и разработка сапфировых измерительных наконечников для приборов активного контроля размерных параметров изделий / Омский научный вестник. 2017. № 3 (153). С. 91-95.

11. Соболев М. П., Этингоф М. И. Автоматический размерный контроль на металлорежущих станках. Смоленск: Ойкумена, 2005. 300 с. ISBN 5-93520-047-3.

12. Леун В. И. Повышение эффективности технологии изготовления и точности измерения линейных размеров изделий инструментального производства, прецизионных деталей приборов и машин средствами автоматического контроля: моногр. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2006. С. 41.

13. Карпеева Е. В., Яковлев А. А., Горбунов В. В. Предпосылки создания прибора активного контроля нового поколения для шлифовального станка // Автоматизация и управление в машино- и приборостроении: межвуз. науч. сб. Саратов, 2003. С. 122-125.

14. Белолапотков Д. А., Добровинский И. Р., Медведик Ю. Т. Повышение точности активного контроля размеров деталей в процессе изготовления // Мир измерений. 2007. № 7. С. 43-46.

15. Industrial metrology: modern measuring systems for monitoring quality in production processes. URL: https:// www.jenoptik.com/products/metrology (дата обращения: 08.02.2018).

16. Keferstein C. P., Honegger D., Thurnherr H. [et al.]. Process monitoring in non-circular grinding with optical sensor // CIRP Annals - Manufacturing Technology. 2008. Vol. 57. P. 533-536. URL: https://www.kellenberger.com/newswriter_ files/CIRP_Tagungsband_S_533-536_Keferstein.pdf (дата обращения: 18.02.2018).

17. Gao Y., Huang X., Zhang Y. Development of an in-process form error measurement system for surface grinding. URL: http:// ets.ifmo.ru/tomasov/konferenc/AutoPlay/Docs/Volume%20 2/4_22.pdf (дата обращения: 18.02.2018).

18. Marposs. URL: http://www.marposs.com (дата обращения: 18.02.2018).

19. Преобразователь линейных перемещений ЛИР-3. Каталог продукции СКБ ИС. Инкрементные линейные фотоэлектрические преобразователи. URL: http://www.skbis.ru/ index.php?p = 3&c = 1&d = 118 (дата обращения: 18.02.2018).

20. Акопян С. А. Исследование воздействия электростатического поля на режущую пластину из синтетического корунда // Вестник ГИУА. Сер. Механика, машиноведение, машиностроение. 2012. Вып. 15, № 1. C. 63-70.

21. Пат. 2418669 РФ, МПК B24B 1/00, B24B 51/00. Способ шлифования изделий из сверхтвердых и хрупких материалов / Гридин О. М., Теплова Т. Б.; заявл. 07.12.09; опубл. 20.05.11, Бюл. № 14.

22. Игнатов С. А. Повышение разрешающей способности лазерных измерительных систем для контроля оборудования ГПС методом акустооптоэлектронной обработки информации: автореф. дис. ... канд. техн. наук. М., 1987. 18 с.

23. Леун Е. В. Особенности схемотехники акустооптиче-ских лазерных систем для измерения перемещений с фазо-

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.