ГОСУДАРСТВЕННА КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ ВСЕСОЮЗНА НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСЮАЙ ИНСТИТУТ МЕТРОЛОГИЧЕСКОЙ С ЛУЖ

РЕКОМЕНДАЦИЯ

ГОСУДАРСТЗЕННА^Г1 СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЕДИНСТВА ИЗМЕРЕНА

Машины трехкоординатные измерительные с измеряемым объемом не более 1x1x1м³

Методика метрологической аттестации

1976-89

Москва, 1989 г.

Группа Т58 Лата введения с -/ PY —

РВЧОМБШШ

Государственная система обеспечения единства измерений

Машины трехкоординатные измерительные с измеряемым объемом не более 1x1x1 м³

Методика метрологической аттестации МИ

Настоящая рекомендация распространяется на машины измерительные тпехкоординатные (в дальнейшем - ТИМ) с измеряемым объемом не болести³ средней точности (4 - 5 мкм/м), и^ме^юьие прямоугольную систему координат и контактную ощупываоиув головку, и устанавливает методику их метрологической аттестации.

I. ОПЕРАЦИИ И СРЕДСТВА АТТЕСТАЦИИ

I.I. При проведении аттестации ТИМ должны быть выполнены операции и применены средства, указанные в табл. I. _ _

1 Наименование j операции ! Комер j пункта i Средства аттестации и их нормативно-технические характеристики Внешний осмотр 4.1. Опробование А.2 Типовая деталь с параметрами, наиболее часто контролируемыми на аттестуемой ТИМ. Определение мет- 4.3

рологических параметров

10

пшми из прямого и обратного хода, в каждой из плоскостей. Определение малых поворотов в плоскостях £ - 'А н ?• - У проводят вычислительным путем по результатам измерений отклонений от прямолинейности, в плоскости Х-У проводят дополнительные измерения.

При применении поверочного угольника его устанавливает на плите рабочего стела ТИМ в одне.. из плоскостей измерения с помощью приспособления для его установки, позволяющего регулировать его положение в вертикальной плоскости. Измерительную головку устанавливают на пиноли ТИМ. Затем угольник выставляют и отсчитывают V'_t и . Обработка результатов измерений приведена в разд. 5.

Для определения малых поворотов в плоскости X - У измерительную головку после проведения измерений отклонений от прямолинейности вынимают из пиноли и устанавливают снова через рычаг длиной 100 или 200 мм, посла чего измерения повторяют. Обработка результатов измерений приведена в разд. 5,

При применении лазерного измерителя перемещений с образцовой пентапризмой обязательно применение приспособления для измерения линейных отклонений от прямолинейности. При этом лазерный блок устанавливают или на плиту рабочего стола ТИМ, или на штативе рядом с ТИМ. Лазерный пучек направляют через пентапризму вдоль линии измерения. Отражатель устанавливают на пиноли ТИМ, а блок ин-тер.ерометра - на плите стола. После выставления лазерного пучка проводят отсчеты по цйгровым табло измерителя перемещений п РИМ. Обработка результатов измерений приведена в разд. 5.

Для определения малых поворотов в плоскости X - У отражатель после проведения измерений отклонений от прямолинейности снимают с пиноли и устанавливают снова через рычаг 100 или 20С мм, после чего измерения повторяют. Обработка результатов измерений приведена в разд. 5.

4.3,3. Определение отклонений от перпендикулярности осей перемещений .

Измерения проводят в каждой из плоскостей, образуемых осями ТИМ: Х-У, X - £ , и У - ? . Плоскости измерения располагают так, чтобы максимально охватить рабочую зону ТИМ. Для плоскости Х-У плоскость измерения следует располагать на высоте, примерно, 100 mi над поверхностью плиты рабочего стола. Для плоскостей X - Z* и

II.

У - ? плоскости измерения следует располагать примерно в середине рабочего пространства ТИН. Вдоль каждой из двух линий измерения, образующих контролируемый угол между осями, проводят измерения не менее чем в 10 точках. Всего проводят 3 цикла измерений, состоящих из прямого и обратного ходов по каждой из линий.

'*.3.3.1. Определение отклонений от перпендикулярности осей перемещений с яомощья поверочног; .гольника.

Поверочный угольник располагают последовательно в каждой из плоскостей измерения с использованием приспособления для установки угольника. При этом угольник устанавливает сначала грубо в плоскости измерения. Б пиноль ТИМ устанавливает измерительную головку. С помощью головки угольник выставляют точно, а затеи проводят отсчитывание по головке и по ци ровому табло ТИМ вдоль каждой из линий измерения \Мд , V2,\ и    U2;.    Обработка    результатов    из

мерений приведена в разд. 51

Возможно также применение неаттестованного поверочного угольника. При этом применяют метод поворота угольника на 180° в одной и той же плоскости измерения. Измерения проводят в двух положениях аналогично как при использовании аттестованного угольника. Обработка результатов измерений в этом случае также приведена в разд. 5.

't.3.3.3. Определение отклонений от перпендикулярности осей перемещений с помощью лазерного измерителя перемещений.

Применение лазерного измерителя перемещений с образцовой пентапризмой возможно только в случае применения приспособления для измерения линейных отклонения от прямолинейности. При этом блоки лазерного измерителя перемещений и падентолризм*) устанавливают также, как описано в п.4.3.2., однако при этом пентапризму устанавливают так, чтобы плоскость измерения располагалась в соответствии с п.^.Э.З. После выставления лазерного пучка проводят отсчитывание по цифровым табло измерителя перемещения и ТИМ вдоль каждой из линий измеренияVi-i,    -V/2^    ^2t.    Обработка    резуль

татов измерений приведена в разд. 5.

При наличии одновременно поверочного угольника и лазерного измерителя перемещения с пентаприэмой рекомендуют проводить измерения отклонений от перпендикулярности осей ТИМ в плоскости / - У

12.

с помощью лазерного измерителя перемещений, а а плоскостях X - £ и У -2- -с помощью поверочного угольника, так как при стон можно иметь угольник меньших размеров, в связи с меньшим диапазоном перемещений по оси 2 , проведение измерений с помощью угольника требует меньше затрат времени.

4.3.4.    Определение измерительных усилий ощупывающей головки.

Измерительные усилия головки определяют вдоль каждой координатной оси ТИМ по двум противоположным направлениям.

4.3.4.1.    Определение измерительных усилий ощупывающей головки для ТИМ с ручным управлением.

Динамометр устанавливают на приспособление с микрометрической подачей. При атом измерительную площадку динамометра следует располагать перпендикулярно соответствующей оси ТИМ. Приспособление закрепляют на плите рабочего стола ТИМ. Измерительный наконечник головки подводят возможно ближе к площадке динамометра, затем микроподачей приспособления динамометр подают вдоль сск ТИМ до срабатывания ощупывающей головки. В момент подачи головкой светового или звукового сигнала снимают показание по динамометру. Далее проводят аналогичные операции вдоль всех осей и направлений ТИМ.

4.3.4.2.    Определение измерительных усилий ощупывающей головки для ТИМ с ЧПУ.

Динамометр закрепляют непосредственно на плите рабочего стола ТИМ или с помощью приспособления таким образом, чтобы измерительная площадка располагалась перпендикулярно измеряемому направлению оси ТИМ. Затем в режиме обучения ощупывают измерительную площадку динамометра, а затем ощупывание повторяют в режиме ЧПУ. Показания динамометра снимают после срабатывания головки и прекращения ее перемещения. Затем аналогичные операции проводят по всем осям и направлениям ТИМ,

4.3.5.    Определение погрешности ощупывающей головки.

Образцовое кольцо устанавливают на плите рабочего стола ТИМ последовательно в трех;.координатных плоскостях ТИМ: X - У, Х-{£,У-£.В каждой плоскости используют наиболее жесткий щуп. Проводят 3 цикла измерений. В каждом цикле проводят ощу-

13.

пывания измерительной поверхности кольца в среднем сечении не менее чем в 33 равномерно распределенных по окружности точках. Обработка результатов измерении приведена в разд. 5.

'1.3.б. Определение погрешностей измерений вдоль осей координат.

Определение погрешностей измерений вдоль осей координат проводит вдоль линий, параллельных этим осям и расположенных в местах с наибольшими и наименьшими ожидаемыми погрешностями. Для осей X и У эти линии должны располагаться как минимум в двух местах пространства измерений: ^как можно ближе к штриховой мере измерительной системы контролируемой оси и как можно дальше от нее. Если оси измерения проводить вдоль одной линии. Измерения проводят на отрезках, воспроизводимых рядом концевых мер длины или ступенчатой концевой мерой . При этом должно быть измерено не менее 7-и отрезков различной длины с максимальнным размером не менее 0,8 верхнего предела измерений контролируемой оси. Каждый отрезок измеряют не менее 3-х раз. На ощупывающую головку устанавливают самый жестки! ксгсткий щуп из имеющихся в комплекте.

4.3.5.I. Определение координатных погрешностей с помощью концевых мер длины.

Устройства с образцовыми мерами длины устанавливают в пространстве измерений ТИМ вдоль измеряемой линии, параллельной контролируемой оси. После грубой начальной установки вдоль оси дальнейшее выставление устройства проводят с помощью ощупывавшей головки, установленной на пиноли ТИМ, по боковой поверхности самой длинной меры устройства или специальной поверхности устройства?. Выставление остальных мер относительно г.той поверхности должно быть проведено при юстировки устройства. При стом для мер с номинальным размером менее 50 мм выставление проводят по измерительной поверхности меры, а для мер свыше 5-0 мм выставление проводят по боковой поверхности меры. При выставлении устройства может быть проведен конт{Оль выставления всех мер на устройстве и при необходимости проведена дополнительная юстировка устройства.

После оконвания выставления ощупывающую головку ТИМ калибруют по установленной предприятием-изготовителем методике и измеряют размеры концевых мер последовательным ощупыванием средних то-

I<t.

чек измерительных поверхностей мер. При повторении измерений концевые меры следует оставлять в неизменном положении.

U.3.6,2. Определение координатных погрешностей с помощью ступенчатой концевой меры длины.

Ступенчатую концевую меру после установки вдоль линии измерения выставляют вдоль оси измерения по специальной поверхности выставления, имеющейся на ней обычно на боковой поверхности корпуса. Для точного выставления используют ощупывающую головку ТИМ или измерительную головку, установленную на пиноли ТИМ. После калибровки ощупывающей головки измеряют ряд отрезков с помощью измерительных поверхностей меры. При этом необходимо выбирать такие отрезки, которые бн реализовали параметры детали, образованные как наружными, так и внутренними поверхностями, а также в одном направлении. Ощупывание измерительных поверхностей меры проводят в средних точках, соответствующих точкам аттестации меры.

Вычисление погрешностей измерений осуществляют одинаково для обоих типов образцовых мер. Результаты измерения длины отрезка, представляемого образцовой мерой L _из и действительное значение этого отрезка l,₀₍j, взятое из свидетельства на меру, сравнивают друг с другом и вычисляют по ним погрешность измерения Д ⁼L„₃ " !_об*

^.3.7. Определение пространственной погрешности измерения расстояния между двумя точками.

Определение пространственной погрешности измерения расстояния между двумя точками проводят вдоль линий, расположенных по диагоналям координатных плоскостей: X - У, X - 2 . У я по одной диагонали пространства измерений ТИМ. Измерения проводят на отрезках, воспроизводимых рядом концевых мер Длины или ступенчатой концевой мерой. При этом должно быть измерено не менее 7-и отрезков различной длины вдоль каждой линии с максимальным размером не менее 0,8 длины соответствующей диагонали. Каждый отрезок измеряют не менее Э-х раз. На ощупывающую головку устанавливают самый короткий и жесткий щуп, позволяющий измеряиь соответствующий отрезок.

15

<(.3.7.1. Определение пространственной погрешности измерения с помощью концевых мер длины.

Устройство с образцовыми концевыми мерами длины устанавливают в пространстве измерений ТИМ ^вдоль измеряемой диагонали. Расположение мер в пространстве измерения ТИМ определяют для мер длиной до 50 мм по одной из измерительных поверхностей меры, а для мер большей длины - по двум боковым поверхностям. Ощупывают 3 точки на измерительной поверхности меры иди соответственно по 3 точки на каждой из боковых поверхностей. Точки следует располагать как можно дальше друг от друга. Ориентацию каждой меры определяют отдельно. Затем проводит ощупывание средних точек каждой измерительной поверхности меры и обрабатывают полученные результа-тавизмерений с помощью ЭВМ ТИМ.

<1.3.7,2. Определение пространственной погрешности измерения с помощью ступенчатой концевой меры длины.

Ступенчатую концевую меру длины устанавливаю? в пространстве измерений ТИМ вдоль измеряемой диагонали. Затем проводят определение ориентации меры по специальной поверхности выставление меры ощупыванием 3-х точек на ней, разнесенных как можно дальше друг от друга. Затем проводят ощупывание средних точек на измерительных поверхностях меры.

Погрешность измерений вычисляют (определяют) также, как указано в п.<1.3.6.

<1.3.8. Определение случайной погрешности измерения ТИМ.

Случайную погрешность определяют по концевой мере длины или по ступенчатой концевой мере, выставленной вдоль координатной оси ТИМ. Проводят Последовательно 30 ощупываний измерительной поверхности концевой меры сначала по одному направлению перемещения, а затем по противоположному. При каждом ощупывании снимают показания по соответствующей координате ТИМ. Такие измерения проводят отдельно для каждой оси ТИМ. Возможно обьединение этой операции с определением координатной погрешности. Обработка результатов измерений представлена в разд. 5.

Поверочная линейка из твердокаменных пород (мостик) типа ШМ.ТК 0-го класса точности о длиной измерительной поверхности, равной диапазону перемещения вдоль оси и погрешностьв аттестации не более - I мки/м.

Измерительная головка с ц.д, не более 1 мкм.

Рычаг с плечом 100 или 200 мм или

Лазерный измеритель перемещений типа ИШ1 о приспособлением для измерения отклонений от прямолинейности или

Автоколлиматор типа АК-02У с плоским зеркалом

Приспособление для установки зеркала на пиноль ТИМ

Электронный уровень иод. 128 Приспособление для установки уровня пиноль ТИМ.

<*.3.2 Поверочный угольник SO⁰ из твердокаменных пород типа УЙ.ТК или УБ.ТК 0-го класса точности с длиной измерительной поверхности, равной диапазону перемещения вдоль оси и погрешностью аттестации по прямолинейности не более - I мкм/м и погрешностью аттестации угла 30° не более - 0,5", Измерительная головка с ц.д. не более 1 мкм.

Средства аттестации и их нормативно-технические характеристики_

Образцовая ступенчатая концевая мера, аттестованная по 3-му разряду по МИ 1604-87.

Образцовые плоскопараллельные концевые меры длины 3-го разряда по 1604-67.

Устройство для установки концевых мер длины в пространстве измерений ТИМ.

или

Образцовая ступенчатая концевая ме ра длины, аттестованная по 3-му разряду по МИ 1604-87

То же

или

Образцовое кольцо 4-го разряда по ГОСТ 0.020-75 диаметром до 5С мм.

Образцовая комплексная параметрическая мера

или

Набор образцовых параметрических мер.

1.2. Допускается применять другие средства аттестации, прошедшие метрологическую аттестации в органах Государственной метрологический службы и удовлетворяющие требованиям настоящей рекомендации.

2. ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ

2.1. При проведении аттестации должны быть соблюдены следующие требования безопасности:

6

3.2. Перед метрологической аттестацией должны быть выполнены следующие подготовительные работы:

-    ТИМ долина быть подготовлена к работе в соответствии с требованиями эксплуатационной документации;

-    все измерительные поверхности образцовых средств измерений: поверочной линейки, поверочного угольника, измерительной головки, концевых мер длины, образцовых колец, образцовой параметрической меры, динамометра, типовой детали, должны быть очищены от смазки и промыты авиационный бензином марки В-70 по ГОСТ IOI2-72 и спиртом-ректификатом по ГОСТ 18300-72 и протерты чистой сал.еткой;

-    оптические поверхности используемых оптических образцовых средств измерений должны быть промыты спиртом-ректификатом по ГОСТ 18300-72;

-    все образцовые средства должны быть выдержаны на рабочем месте до начала аттестации в течение 24 ч.

4. ПРОВЕДЕНИЕ АТТЕСТАЦИИ

4.1. Внешний осмотр.

При внешнем осмотре должно быть установлено соответствие Т'.М следующим требованиям:

-    наружные поверхности ТИМ не должны иметь дефектов, влияющий на их (ее) эксплуатационные характеристики и ухудшающих внешний вид;

-    на рабочих поверхностях направляющих и рабочего стола не должно быть царапин, забоин и других дефектов, влияющих на плавность перемещений подвижных узлов ТИМ;

-    наконечники ощупывающие головки не должны иметь сколов, царапин и других дефектов;

-    маркировка и комплектность должны соответствовать требованиям технической документации.

7,

4.2. Опробование.

Проверяют взакиодействие частей на холостой ходу перемещением подвижных узлов на полные диапазоны. Перемещения должны быть плавными, без рывков, скачков и заеданий*

Затем проводят однократное измерение типовой детали с использованием всех функциональных узлов и программного обеспечения КИМ. При наличии ЧПУ то же самое выполняют в автоматическом режиме*

4*3. Определение метрологических параметров.

4.3Л. Определение отклонений от прямолинейности перемещения и малых поворотов подвижных узлов вдоль осей х л у в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

Измерения отклонений от прямолинейности перемещения осуществляют вдоль линий, параллельных соответствующей оси х или у, в вертикальной и горизонтальней плоскостях.

Линии измерения располагают в крайних положениях рабочего пространства ТИМ, соответственно в 4-х - вдоль одной из осей и в 2-х - вдоль другой.

Вдоль каждой линии производят измерения не менее чем в 15-и точках 3-я циклами, состоящими из прямого и обратного хода, соответственно в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

ч.3.1.i. Определение отклонений от прямолинейности с помощью поверочной линейки.

Поверочную линейку устанавливают вдоль линии измерения. В пиниль ТИМ устанавливают измерительную головку. Наконечник измерительной головки перемещением пиноли ТйМ вводят в контакт с измерительной поверхностью поверочной линейки, расположенной горизонтально или вертикально соответственно для измерений в вертикальной или горизонтальной плоскости вдоль оси х иди у. Затем зажимают другие оси ТИМ, выставляют линейку вдоль контролируемой оси и проводят последовательно отсчеты по измерительной головке V . а также определяют положения измеряемой точки вдоль измеряемой оси ,. отсчитывая по цифровому табло соответствующей оси ТИМ. Обработка результатов измерений приведена в разделе 5.

8

4.3.I.2. Определение отклонений от прямолинейности с помощью лазерного измерителя перенесений.

Лазерный блок измерителя устанавливают или непосредственно на плите рабочего слола ТИМ, или на штативе рядом с ТИМ. Пучек лазера устанавливают вдоль измеряемой линии. Отражатель приспособления для измерения прямолинейности измерителя устанавливают на плите рабочего стола ТИМ в конце измеряемой линии, а блок интерферометра для измерения прямолинейности устанавливают пиноль ТИМ. (В случае использования для измерения отклонений от прямолинейности приспособления для измерения малых углов его отражатель устанавливают на пиноль ТИМ, а блок интер ерометра - на плиту рабочего стола в начале измеряемой линии). Отсчитывают (V{ угл* при измерении малых углов)    проводят соответственно по циф

ровому табло лазерного измерителя перемещений и ТИМ. При возможности состыковки ЭВМ ТИМ и измерителя перемещений результаты перемещений от измерителя перемещений поступают в ЭВМ ТИМ, где их обрабатывают вместе с отсчетами по ТИМ. Обработка результатов измерений приведена в разд.5.

<(.3.1.3. Определение отклонений от прямолинейности с помощью автоколлиматора.

Автоколлиматор устанавливают на плиту рабочего стола и направляют ось автоколлиматора вдоль измеряемой линии. Зеркало автоколлиматора устанавливают с помощью приспособления на пиноль ТИМ. Производят точное выставление оси автоколлиматора вдоль оси ТИЧ и снятие показаний по автоколлиматору V'l угл и ТИМ V . Обработка результатов измерений приведена в разд. 5.

<(.3.1.<(. Определение малых поворотов подвижных узлов.

Определение малых поворотов подвижных узлов проводят вдоль одной из линий измерения для каждой оси КИМ. Малые повороты, происходящие в плоскостях ТИМ вдоль осей перемещений, вычисляют по результатам измерений отклонений от прямолинейности. Для малых поворотов, происходящих в плоскости, перпендикулярной к оси перемещения, необходимы специальные измерения.

В случае применения для измерения отклонений от прямолинейности поверочной линейки или лазерного измерителя перемещений с

9

приспособлением для измерения прямолинейности их применяет также и для измерения малых поворотов в плоскости, перпендикулярной к оси перемещения. При этом после окончания измерения отклонений от прямолинейности вдоль оси, выбранной для измерения малых поворотов, измерительная головка или блок интерферометра, установленный на пиноли ТИМ, снимают с пиноли и устанавливают на нее через рычаг длиной 100 или 200 мм, устанавливаемый перпендикулярно линии измерения. После этого измерения отклонений от прямолинейности повторяют по тем же точкам, по которым проводились измерения без рычага. Обработка результатов измерений приведена в разд. 5.

Для измерения малых поворотов в плоскости, перпендикулярной-к оси перемещения, можно применить также электронный уровень мод. 128. Однако его применение возможно только в том случае, если ТИМ установлена без плавающих виброизолирующих опор. При использовании таких опор возможно применение дифференциального электронного уровня, при выполнении следующих условий:

-    уровень в дифференциальном режиме должен иметь погрешность измерения не более - 0,2";

-    наклоны КИМ при перемещении ее подвижных узлов не должны превышать диапазона измерений электронного уровня.

Для проведения измерений преобразователь электронного уровня мод.128 устанавливают на пиноль ТИМ в измеряемой плоскости с помощью приспособления для его установки. После выставления уровня в нулевое положение на одном из концов линии измерения пиноль перемещают по тем же точкам измерения, которые использовались для измерения прямолинейности. В каждой из этих точек снимают показания по уровню, показывающие непосредственно измеряемые малые повороты. При использовании ди1>-еренциального электронного уровня один преобразователь аналогично устанавливают на пиноли ТИМ, а второй - на плите рабочего стола.

4.3.2. Определение отклонений от прямолинейности перемещения и малых поворотов подвижного узла вдоль оси 2 .

Измерения отклонений от прямолинейности перемещения подвижного узла проводят вдоль одной линии, параллельной оси Ъ , в двух взаимоперпендикулярных плоскостях х и Ъ- у. Вдоль линии проводят измерения не менее чем в 15-ти точках 3-мя циклами, состоя-