13. Исследование геометрической точности станков. Методы, схемы, средства контроля геометрической погрешностей.

Относится к первой группе проверок, т.е. проверка станка в статическом состоянии. Точность обработки характеризуется величинами отклонений размеров, формы и относительного положения элементов получаемой поверхности от параметров заданной точности.

Повышению точности станков способствуют: применение более совершенных кинематических схем формообразования (непрерывное формообразование зубчатых колес, формообразование методом огибания); совершенствование кинематики (применение коррегирующих гитар, выборка зазоров в делительных цепях, шаговых и следящих приводах); повышение точности элементов кинематических цепей (применение многоконтактных передач, шариковых винтовых пар); применение коррекционных устройств; использование конструкций, в которых вредные смещения направлены по касательной к обрабатываемой поверхности и незначительно влияют на точность обработки; применение конструкций с компенсацией износа или с самокомпенсацией зазоров с помощью пружин, гидравлического давления; использование адаптивных систем управления и др.

При статических проверках используются универсальные и специальные контрольно-измерительные приборы и комплекты инструментов (индикаторы, уровни, щупы, контрольные линейки, концевые меры длины), а также контрольные оправки (консольные и центровые), различные кронштейны, стойки, эталонные ходовые винты и т.д.

Многие проверки выполняются с использованием индикаторов. Стойка с индикатором устанавливается на одной из деталей, а его измерительный наконечник касается другой детали станка или контрольной оправки. После этого вращают или перемещают одну из деталей, а отклонение стрелки индикатора показывает величину погрешности их взаимного расположения или перемещения.

1. Проверка прямолинейности продольного перемещения суппорта в гориз. А₁ и вертик. А плоскости

2. Проверка параллельности перемещений задней бабки перемещению суппорта в вертикальной плоскости

3. Проверка радиального биения центрирующей поверхности шпинделя под патрон – положение А₂; торцового биения опорного биения шпинделя – А₁; осевого биения шпинделя – А₃.

4. Проверка радиального биения конического отверстия у торца – полож А на длине – Б; проверка параллельности оси вращения шпинделя продольному перемещению суппорта: в вертик. плоскости – А, в гориз. плоскости – А.

14. Исследование кинематической точности станков. Средства контроля и контролируемые параметры. Повышение кинематической точности станков.

Станки со сложными формообразующими движениями должны обладать кинематической точностью, то есть точностью сохранение данных отношений скоростей движения исполнительных звеньев, в создании какого-либо сложного формообразования. Для проверки кинематической точности механизмов станков применяют приборы, которые позволяют установить изменение передаточного отношения, возникающего из-за погрешности зубчатых передач.

Действие прибора основано на магнитноэлектрической записи. Он изменяет сдвиг электрических фаз сигналов, поступающих датчиков 1 и 2. оба датчика находятся в контакте с дисками. Число магнитных волн на дисках соответствует передаточному отношению провер. передачи. Сдвиг по фазе улавливается 3 и замыкается на осциллографе 4.

Геометрическая и кинематическая точность станков является необходимым, но не достаточным условием для обеспечения высокого качества станка. необходимо учитывать сопротивляемость его деталей соответственно внешних и внутренних сил точности станка.

Повышение кинематической точности станков.

Повышение точности кинематических цепей можно достичь увеличив точность входящих в цепи линейных пар их расположение по степени редукции, введение корректирующих устройств. Во многих станках конечным звеном является механизм годовой винт гайка и его точность оказывает существенное влияние на точность обработки при построении фиксирующих устройств определяет точность перемещение гайки пух оттого будет у и в соответствии с ошибками строят коррекционную линейку. Погрешность перемещение определяют механизмом стилей оптическим способом.

Рисунок - схема измерения погрешности с помощью эталонного винта.

Измерения производятся на специальном стенде в термоконстантном помещении. проверяемый ходовой 1 и эталонный 4 винты, соединены с зубчатыми колесами 6 (i=1). на каретке 3 перемещаемой эталонным винтом 4, установлен индикатор 5. Шток индикатора упирается в торец гайки 2, перемещаемой винтом 1. рассогласование перемещаемой каретки 3 и гайки 2 вызывает погрешности нарезки винта 1, фиксируется фиксируется индикатором 5. винту 1 сообщают n оборотов (n=1,2,3...) и записывают погрешности перемещения _, и т.д.

Для повышения точности каждый участок ходового винта 1 проверяют несколько раз начиная с нулевого положения. далее производят перерасчет погрешности перемещении на высоты высоты профиля кривой коррекционной линейки. Графически строят коррекционную линейку и производят ее изготовление.

Рычажные устройства:

7 - рычаг

8 - коррекционная линейка

-  угол поворота рычага 7, соотв-ий высоте профиля кривой коррекц-й линейки. Поворот гайки 2 на 360 градусов вызывает дополнительные перемещение равное шагу резьбы винта = для обеспечения в системе дополнительного перемещения требуется поворот гайки 2 на угол  (Р-шаг ходового винта)

(R-радиус рычага 7)

_{Заменив}

в) -пример построения коррекционной линейки. После построения коррекционной линейки, кривую наносят на заготовку 9, верхнюю часть заготовки срезают, а нижняя 8 становится коррекционной линейкой. Также одним из основных источников погрешностей в зубофрезерных станках является погрешность линейных цепей, обкатки и деления. В этом случае также применяют корректирующие устройства, например для компенсации погрешностей угловых перемещений червячной пары.

15 Исследование кинематического и динамического поведения приводов подач станков с ЧПУ. Точность позиционирования: методы оценки и схемы измерений. Статистические показатели точности позиционирования. Факторы, влияющие на точность позиционирования.

Проверка станка на холостом ходу.

Относится ко 2й группе проверок. Для станка с ЧПУ предусмотрены дополнительные проверки. Одна из основных – проверка точности позиционирования подвижных испытуемых узлов станка (столы, салазки, суппорта, стойки и т.д.). Точность позиционирования характеризуется следующими статистическими показателями:

1 Накопленная погрешность позиционирования

где - наибольшее и наименьшее среднее арифметическое значение погрешности на проверяемой длине L. Т.е. отклонение действительного положения узла от заданного программой.

где - погрешность позиционирования в J-й точке при i-м испытании.

При проверке опытных образцов станков n=10, для серийных n=5.

- среднее арифметическое значение погрешности в J-й точке.

2 Среднее квадратичное отклонение SJ погрешности позиционирования в J-й точке при многократных подходах подвижного узла к запрограммированному положению n=5…10.

где - размах варьирования погрешности позиционирования в J-й точке при повторных испытаниях или подходах.

dn – коэфф. зависимый от величины n

dn = 2,326 при n=5

dn = 3,078 при n=10

Первый показатель характеризует систематическую погрешность позиционирования на атестуемой длине l, второй – случайную погрешность, которая является функцией положения контролируемого узла.

Число точек m в которых выполняют измерения = от 10 до 20. Проверку осуществляют на быстром перемещении с запрограммированным остановом в контрольных точках. Измерения проводят с помощью штриховой меры и микроскопа, закрепляемого на специальной оправке в шпинделе станка. Среднеарифметическая погрешность на длине l может иметь явный периодический характер с шагом = шагу ходового винта станка. Также источником данной погрешности может быть шаговый двигатель и зубчатые передачи не охваченные датчиком обратной связи.

- периодическое отклонение на длине l'.

Среднее значение может оказаться разным при подходе подвижного узла в заданную точку с противоположных направлений.

- зона нечувствительности при позиционировании.

измеряют в трех контрольных точках на длине 1/5, 1/2, 4/5 от длины l.

Их трех полученных значений выбирают , которое характеризует зону нечувствительности. Для станков с контурными системами ЧПУ предусмотрена проверка отработки прямолинейной траектории под углами к осям координат. Проверку выполняют для 5, 26,5 и 45 градусов. В качестве базовой плоскости используют рабочую поверхность синусной линейки, закрепленной на столе станка. Измерения производят с помощью датчика относительных перемещений установленных в шпинделе станка. При перемещении стола с линейкой из одного положения в другое под углом α к оси Х и обратно, отклонение фактической траектории от базовой плоскости непрерывно фиксируется датчиком и непрерывно записывается. Используя поворот несколько раз и находят среднее значение fτ отклонение фактической траектории от идеальной.

- является оценкой данного показателя.

Следующая проверка связана с контролем отработки системы привода станка в единичных импульсах программы. Проверяемому узлу сообщают движение единичными импульсами. Сначала в прямом, потом в обратном направлении. Число импульсов не менее 20. С помощью многооборотного индикатора или датчика фиксируют отклонения фактического перемещения узла от номинального значения импульса. Оценкой является наибольшая величина данного отклонения. В число допустимых проверок ЧПУ на холостом ходу входит проверка времени смены инструмента с помощью имеющегося на станке манипулятора.

Проверка станка при его работе (ЧПУ).

Относится к 3-й группе проверок. Станки с ЧПУ проверяют на безотказность при обработке на специальной программе типичной детали в течение 2-х часов – для серийных станков, для опытных образцов – в течение 4-х часов. Программа должна быть составлена с максимальным учетом возможностей станка. Отказы при этом не допускаются, обработанная деталь полностью должна соответствовать требованию чертежа.

В 3-ю группу проверок также входят испытания на виброустойчивость и проверка шумовых характеристик.