Приборы и измерительные устройства: не только точность, но и здравый смысл 

Когда говорят про приборы и измерительные устройства, сразу представляют лабораторию, эталоны, микронные допуски. На деле же, львиная доля работы — это борьба с реальными условиями цеха: вибрацией, пылью, перепадами температур и, что важнее, человеческим фактором. Мой опыт подсказывает, что иногда надежный стрелочный индикатор на производстве полезнее хрупкого цифрового чуда с пятью знаками после запятой, которое выйдет из строя от первой же стружки.

От чертежа к железу: где начинаются расхождения

Все начинается с технического задания. Конструкторы, сидя в своих чистых офисах, закладывают допуски, которые красиво смотрятся на бумаге. Но когда дело доходит до контроля геометрии крупногабаритной сварной конструкции, например, рамы станка, трехкоординатная измерительная машина (КИМ) — это панацея и головная боль одновременно. Помню проект для одного машиностроительного завода. По паспорту у их КИМ точность прекрасная, но установлена она была в цехе, где рядом работает тяжелая фрезеровка. Вибрация — и все, прощай повторяемость замеров. Пришлось обустраивать отдельный фундамент с демпфированием, что по деньгам почти сравнялось со стоимостью самой машины.

Тут как раз к месту вспомнить про измерительные устройства попроще, но для конкретных задач. Для контроля соосности отверстий в той же раме мы часто используем не КИМ, а лазерный центроискатель и набор калиброванных оправок. Быстрее, мобильнее, и результат не зависит от ?дрожания? всей системы. Это тот самый практический компромисс между идеальной точностью и технологической целесообразностью.

Кстати, о КИМ. У нас на производстве, на площадке ООО Далянь Синьцзиян Индустрия, стоит старая, но проверенная трехкоординатка. Ее главное преимущество — не сверхвысокий класс точности, а монолитая чугунная станина и термостабилизированный цех площадью те самые 1000 м2. Мы под нее ?заточили? процесс: детали перед контролем выдерживаем в цехе сутки, чтобы температура выровнялась. И это дает стабильность, которой нет у новых машин, стоящих в неподготовленных помещениях. Подробнее о наших производственных мощностях можно посмотреть на сайте компании.

Электроника против механики: вечная дилемма

Сейчас все увлечены цифровизацией. Бесспорно, цифровые измерительные головки, датчики давления с выходом 4-20 мА, тепловизоры — это мощно. Но их Achilles’ heel — зависимость от питания, чувствительность к помехам, сложность оперативного ремонта. Был у меня случай с контролем давления в гидравлическом контуре пресса. Поставили современный цифровой датчик с дисплеем. Через месяц он начал ?плыть?. Оказалось, из-за пульсаций масла и электромагнитных помех от силовых приводов. Вернули на место старый, но добротный манометр с трубкой Бурдона — проблема исчезла.

Это не значит, что нужно отказываться от нового. Это значит, что выбор прибора должен быть осознанным. Для архивации данных, для интеграции в АСУ ТП — цифра незаменима. Для визуального контроля оператором в реальном времени, в жестких условиях — часто выигрывает простая механика. На нашем сборочном участке (а это 2000 м2) до сих пор в ходу механические нутромеры и микрометры. Они не требуют батареек, их можно уронить (нечаянно, конечно), и после калибровки они снова в строю.

Инвестиции в парк оборудования, который у нас составляет 102 единицы, как раз и шли по этому принципу — разумного баланса. Взять те же обрабатывающие центры с ЧПУ. На них установлены и современные лазерные щупы для пробных замеров инструмента, и простые механические индикаторы для быстрой проверки биения шпинделя. Первые — для автоматизации, вторые — для оперативной диагностики мастером на слух и глаз.

Калибровка: формальность или необходимость?

Тема, которую многие воспринимают как бюрократическую обязаловку. Мол, раз в год отдали приборы в лабораторию, получили бумажку с печатью — и порядок. Глубочайшее заблуждение. Калибровка — это в первую очередь понимание погрешности именно вашего измерительного устройства в его текущем состоянии. Я всегда настаиваю на том, чтобы после возврата из лаборатории мы сами проводили контрольные замеры эталонными мерами (плитками, кольцами, калибрами), которые не покидают нашу контрольно-измерительную лабораторию.

Был печальный опыт с партией резьбовых калибров-колец для контроля продукции. Лаборатория дала заключение о соответствии. А на производстве начался брак — резьба не свинчивалась. Причина: калибры были в норме, но их хранили в одном ящике с другим инструментом, появились забоины на рабочих поверхностях. Формально приборы были поверены, фактически — непригодны. С тех пор у нас ужесточили не только периодичность, но и правила хранения и обращения.

Особенно это касается универсального мерительного инструмента, который постоянно в руках у рабочих. Штангенциркули, микрометры. Их нужно не просто калибровать, а обучать людей с ними правильно обращаться. Часто погрешность вносит не инструмент, а усилие зажима, перекос, грязь на измерительных поверхностях. Этому, увы, не всегда учат.

Сложные измерения: когда стандартных решений нет

Иногда задача ставит в тупик. Нужно измерить внутреннюю шероховатость длинной глухой гильзы малого диаметра или проверить соосность посадочных мест в сборе, который нельзя разобрать. Стандартные приборы и измерительные устройства здесь бессильны. Приходится изобретать или искать специализированные решения.

Для контроля шероховатости в глухих отверстиях мы как-то адаптировали профилометр с тонким и длинным щупом, заказанным отдельно. Пришлось делать специальную оснастку для его центрирования, чтобы избежать касания стенок. Получилось, но потратили на эксперименты неделю. Другой пример — контроль прогиба длинномерной балки под нагрузкой. Лазерный трекер — дорого и сложно. Вышли из положения, используя обычные точные уровни и набор индикаторов, установленных в ключевых точках. Система получилась громоздкой, но данные дала достоверные.

Именно в таких нестандартных ситуациях и проявляется квалификация инженера по измерениям. Нужно понимать не только метрологию, но и сопромат, и технологию изготовления детали. Чтобы отличить погрешность измерения от реальной деформации изделия.

Будущее: куда движется измерительная техника

Тренд очевиден: миниатюризация, беспроводная передача данных, интеграция в промышленный интернет вещей (IIoT). Появятся датчики, которые будут постоянно мониторить состояние оборудования и сразу сигнализировать о выходе параметров за допуск. Это изменит роль человека — от оператора, снимающего показания, к аналитику, принимающему решения на основе массива данных.

Но моя твердая убежденность, основанная на практике: основа основ — это физический принцип измерения и надежность первичного преобразователя. Можно сколько угодно говорить об ?облаках? и ?цифровых двойниках?, но если тензодатчик на валу начинает ?врать? из-за перегрева, вся система становится бесполезной. Поэтому вложения в инфраструктуру — те же цеха с постоянной температурой, качественные эталоны, подготовленный персонал — останутся критически важными.

Как и в нашей компании, где развитие производственных площадок и парка оборудования всегда шло параллельно с укреплением контрольно-измерительной базы. Потому что в конечном счете, качество продукции начинается не со станка, а с точного и осмысленного измерения. И никакой искусственный интеллект не заменит опытного взгляда мастера, который, щелкая по микрометру, на слух определяет, правильно ли он установлен на деталь. Это и есть та самая связь между высокими технологиями и ремеслом, которая и определяет настоящее качество.