Координатными измерительными машинами (КИМ) называют автоматические средства для определения линейных и угловых размеров, а также отклонений формы и расположения поверхностей и осей сложных корпусных деталей.
КИМ позволяет осуществлять перечисленные виды измерений в двух, трех и четырех координатах: X и Y (рис. 15.1, а); X, Y, Z (рис. 15.1, б); X, Y, Z плюс поворот на угол j в плоскости XOY (рис. 15.1, в).
Работают машины в двух режимах: либо осуществляется перемещение измерительного наконечника до контакта с измеряемой поверхностью и с помощью отсчетных устройств определяется ее положение в системе координат, либо измерительный наконечник по заданной программе перемещается в точки, соответствующие номинальным значениям определяемых размеров, а отсчетные устройства позволяют оценить отклонения положения действительных поверхностей от номинального значения. Чаще КИМ работают в первом режиме.
Основными узлами машин являются направляющие, по которым перемещается измерительная каретка с наконечником, отсчетные и счетно-решающие системы. Для уменьшения погрешности измерения КИМ снабжены либо направляющими качения, либо аэростатическими (на воздушной подушке) направляющими. Аэростатические направляющие высокоточных машин иногда изготовляют из твердых каменных пород, не подверженных (в отличие от металлических) температурным деформациям.
В качестве отсчетных устройств в КИМ используют специальные устройства – индуктосины. Они представляют собой электрическую машину со статором, развернутым в виде линейки, на поверхность которой печатным способом нанесены обмотки. Для этих же целей могут применяться и растровые фотоэлектрические преобразователи.
Современные КИМ оснащены ЭВМ, осуществляющими обработку результатов измерений, пересчет полученных значений размеров в зависимости от положения произвольно расположенной на столе машины контролируемой детали, печатание результатов измерений с указанием действительных значений измеренных параметров или их отклонений от заданных и их цифровую индикацию на специальных табло. Кроме того, ЭВМ руководит перемещениями каретки с измерительным наконечником, обеспечивая его последовательное автоматическое касание всех поверхностей, подлежащих контролю.
Раньше эта операция осуществлялась в соответствии с предварительно составленной программой (для каждого типоразмера деталей), введенной в ЭВМ. Существенным недостатком такого метода является необходимость затрачивать время на написание программы, ее запись на программоноситель и отладку, что требует привлечения к процессам измерения программистов.
Современные конструкции машин позволяют оператору без программы быстро «обучить» машину выполнять измерения интересующих параметров конкретной детали. Для этого надо вручную переместить каретку с измерительным наконечником, касаясь этим наконечником поверхностей, подлежащих контролю. Машина запоминает эти движения и сама записывает их в виде управляющей программы, которую потом использует для измерения аналогичных деталей. При необходимости эта программа заносится в память машины и может быть использована в любое время. Координатные измерительные машины находят также широкое применение при разметке корпусных деталей.
Координатная измерительная машина ВЕ-111 (рис.15.1, в) позволяет проводить измерения и разметку по четырем координатам. Измеряемую деталь 4 устанавливают на самоустанавливающихся домкратах 5 стола 6, осуществляющего поворот детали вокруг вертикальной оси. Устройство 3 измерительным наконечником или разметочной головкой перемещается по осям X и Z с помощью каретки 2, которая поднимается и опускается по направляющим колонки 1. На каретке имеются направляющие, обеспечивающие перемещение штанги с устройством 3 в горизонтальном направлении по оси Y. Для измерений по оси X вся колонка перемещается по направляющим основания 7. Перемещение каретки 2 по оси Z осуществляется вручную, а по осям X и Y – с помощью электродвигателя.
Результаты измерений по четырем координатам считывают с цифрового отсчетного устройства 9 ЭВМ или печатаются на бумажной ленте принтера 8. Данная машина обеспечивает возможность измерения и разметки деталей размером до 750´460´630 мм.
Существующие модели координатных измерительных машин позволяют измерять и размечать детали размерами от 400…500 мм до 10…16 м. Наибольшее распространение получили машины для измерения деталей размером не более 500…1000 мм.