Средства измерения, используемые на производственных поточных линиях при изготовлении деталей паровых турбин

Технологические процессы механосборочных производств турбостроительных предприятий и особенно производства лопаток паровых турбин требует широкого оснащения средствами контроля и в частности широкого оснащения средствами измерения. В этой статье обращается внимание на средства, решающие две основные задачи: выявление деталей, измеряемые поверхности которых либо соответствуют заданному допуску, либо имеют отклонения от него; формирование информации для подналадки оборудования (активный контроль).

Исполнение этих функций на производственных поточных линиях возможно одномерными измерительными скобками и другими одномерными приборами с индуктивной измерительной головкой, многомерными приборами, содержащими ряд индуктивных измерительных головок, и измерительными машинами с ЧПУ.

Если на станке обрабатывается только одна поверхность детали паровой турбины, как это, например, имеет место при шлифовании букс систем регулирования, то возможно применение одномерных средств активного контроля. Характеристики некоторых из моделей указанных средств приведены в табл. 22.11.

Прибор АИД-6 является универсальным средством измерения. В его конструкции использован мерный ролик, по углу поворота которого в процессе обкатывания измеряемой поверхности и делается оценка ее размера.

В используемых на производственных линиях средствах измерения моделей БВ-4100, БВП-6060 применяются сменные скобы. Первая из моделей достаточно универсальна, вторая — создана для конкретных моделей круглошлифовальных станков.

Для измерения нескольких простых поверхностей деталей турбин, осуществляемого на поточных линиях производства, могут быть применены многомерные приборы. Измерительные головки приборов настраиваются по эталону. С помощью прибора можно выявить не только отклонения размеров, но и нарушение геометрической формы. Для этого одна и та же поверхность должна контролироваться несколькими датчиками.

В тех случаях, когда количество контролируемых точек превышает 2—3 десятка или когда контролируемые поверхности детали турбины имеют сложную конфигурацию, применяют трехкоординатные измерительные машины с ЧПУ. Они высоко универсальны, обеспечивают измерение в автоматическом режиме в неограниченном количестве контрольных точек. Анализ результатов измерений также осуществляется автоматически.

В табл. 22.12 приведены технические характеристики средних по размерам моделей измерительных машин, выпускаемых зарубежными фирмами, применяемых на поточных производственных линиях. Дискретность измерений деталей турбин как для приведенных, так и для самых больших, осуществляемых в объеме до 10 000 × 3500 × 2500 мм и более, составляет от 0,001 до 0,005 мм.

На рис. 22.21 приведены варианты характерных компоновок измерительных машин, используемых на поточных линиях при производстве деталей паровых турбин. На рис. 22.21, а показана измерительная машина фирмы «Ферранти» с измерительной головкой на консолях и с открытым столом.

На рис. 22.21, б представлена четырехстоечная конструкция. На этом принципе фирмой ДЕА создан ряд моделей. Использован этот же принцип и для создания машин фирмой «Ферранти». Высокоподнятые направляющие четырехстоечных машин хорошо защищены от загрязнения и повреждения, а двухопорные мосты создают предпосылки для создания машин с большим рабочим объемом. Приведенные измерительные машины оснащаются набором датчиков с щупами различных размеров и конфигурации, позволяющими контролировать плоские, объемные (типа корпусных) и фасонные детали. Возможен контроль и тел вращения. В наборе, как правило, имеются датчики касания, которые формируют сигнал на одновременный отсчет всех трех координат в момент соприкосновения щупа с поверхностью детали турбины. Каретки машин могут после этого продолжать движение, обусловленное инерционностью механизмов, но это уже не скажется на результате измерения. Такое решение позволяет существенно повысить скорость обхода измеренных контуров и поверхностей. Предусматриваются датчики, регистрирующие отклонения по нормали к поверхности независимо от положения вектора нормали в пространстве. Это особенно необходимо при контроле сложных поверхностей, например у лопаток паровых турбин.

Рис. 22.21. Компоновочные схемы измерительных машин.

Присутствие мини-ЭВМ в комплекте измерительной машины позволяет связать измерительный комплекс с общей системой управления и реализовать, таким образом, идею активного контроля за счет автоматической коррекции программы обработки.

С помощью измерительной машины возможна автоматизация позиционирования положения детали турбины перед закреплением ее в приспособление-спутник. Деталь при этом после ориентировочной установки в приспособлении-спутнике подается на специальный стенд, обслуживаемый измерительной машиной. Машина замеряет характерные контрольные точки и по полученным данным ориентирующее устройство стенда корректирует положение детали относительно спутника. Таким образом решается задача автоматического распределения припусков.

Выпускаемые зарубежными фирмами измерительные машины, используемые при изготвлении паровых турбин на поточных линиях, имеют присущие данной фирме особенности.

Наибольшую известность получили изделия фирмы ДЕА. Фирма выпускает четыре основные серии измерительных машин: гамма, бета, дельта, альфа. Их технические возможности приведены в табл. 22.13.

Буквами Ж в таблице отмечены вспомогательные процессы измерения и контроля деталей паровых турбин, которые могут выполнять машины определенных серий на поточных линиях. Процессы 1, 2, 3, которые тоже могут быть исполнены машинами, являются основными. Отмеченный же цифрой с индексом — А¹ — по своему характеру является процессом подготовки производства, результат которого — закодированная на перфоленте программа — используется при выполнении процессов на других рабочих местах.

Выпускаемые фирмой ДЕА машины комплектуются различными добавочными электронными устройствами и механическими приспособлениями. Машины отличаются высокой стабильностью и точностью. Большое внимание уделено стабилизации материалов, идущих на изготовление направляющих, а также устранению механического гистерезиса в кинематических цепях.

Система управления обеспечивает автоматический обход всех заданных точек при необходимости с применением линейной и круговой интерполяции. Годность детали турбины определяется путем автоматического сравнения измеренных размеров с заданными. Результаты сравнения измерений, вышедшие за пределы допуска, печатаются красным цветом. Фирма выпускает измерительные машины с мини-ЭВМ. В этом случае обеспечивается прямое программное управление машиной от ЭВМ и обработка результатов в соответствии с алгоритмом. ЭВМ решает задачи линейной, круговой или параболической интерполяции при управлении перемещением головки.

Фирма «Ферранти» выпускает измерительные машины с технологическими возможностями, аналогичными возможностям машин фирмы ДЕА, но с более удобной для обслуживания компоновкой. Точность этих машин (см. табл. 22.12) выше. Машины также управляются мини-ЭВМ и решают, например, такие задачи при изготовлении деталей паровых турбин, как автоматический поиск положения центра с учетом некруглости отверстия, определение, отклонения от номинала или выход за пределы допуска, определение положения окружности по трем точкам на дуге и определение радиуса этой дуги и т. д.

Применяемая на поточных производственных линиях измерительная машина народного предприятия «Карл Цейсс, Иена» (ГДР) имеет дискретность 0,001 мм. Она оснащена дополнительным поворотным столом, снабжена устройством программного управления и мини-ЭВМ. Машина может формировать перфоленту для коррекции программы станка с ЧПУ. В ней учтен опыт эксплуатации измерительных машин передовых фирм, и по полноте выдаваемой информации она превосходит машины, выпускаемые фирмами ДЕА и «Ферранти».

Самая актуальная информация винтовые компрессоры высокого давления у нас.