3.3. Перевірка кінематичної точності верстатів

Верстати, при роботі яких здійснюються складні формоутворювальні рухи, окрім достатньої геометричної точності, повинні мати і відповідну кінематичну точність, під якою розуміють забезпечення заданих співвідношень швидкостей руху виконавчих елементів, що беруть участь у реалізації того чи іншого складного руху формоутворення [12]. При виготовленні верстатів, а також під час їх ремонту необхідно точно визначити кінематичні помилки. У зв’язку із цим, стандартами передбачені перевірки токарно-гвинторізних, токарно-затилувальних, зуборізних, різьбонарізних та різьбошліфувальних верстатів.

З метою контролю кінематичної точності механізмів верстатів застосовують прилади, які дозволяють установити зміну передаточного відношення, що обумовлена похибками зубчастих передач. На практиці застосовують різні типи вимірювальних пристроїв [12, 13]. Розглянемо один з них, принцип дії якого оснований на магнітоелектричному записі (рис. 3.2). Прилад вимірює зсув електричних фаз сигналів, що надходять від датчиків 1 і 2, установлених на кінцях кінематичного ланцюга, який перевіряється. Датчик 1 контактує з вхідним валом, що обертається з великою частотою. Датчик 2 забезпечує контроль частоти обертання вихідного вала. Число магнітних хвиль на дисках приладу, включених в електричний ланцюг разом з датчиками, відповідає передаточному відношенню передачі, що перевіряється. Кожен з датчиків містить магнітні головки, за допомогою яких можна записувати магнітоелектричні сигнали. Зсув за фазою обох сигналів, що зчитуються уловлюється фазометром 3 та

записується осцилографом 4. Пристрій дозволяє вимірювати відносну похибку до 10^-7.

3.4. Випробовування на жорсткість та вібростійкість

Високі геометрична та кінематична точність верстата є необхідною, але недостатньою умовою для забезпечення необхідної якості обробки. Велике значення має також жорсткість вузлів верстата. Статична характеристика жорсткості являє собою відношення k = y/Р (Р - прикладена сила; y - величина деформації), яка називається піддатливістю, або величину, зворотну їй, j = Р/y - жорсткість. Дослідженнями ряду авторів [12] установлено, що сумарна деформація в основному залежить від деформацій у стиках. А оскільки останні в значній мірі залежать від точності форми та шорсткості базових поверхонь складових елементів верстата, то для об'єктивного оцінювання точності обробки заготовки потрібно контролювати його загальну жорсткість, норми якої наведені у відповідних стандартах.

Нестійкість кінематичної системи верстата проявляється у вигляді стрибкоподібного руху його вузлів. Стрибки в процесі механічної обробки, особливо небажані для фінішних операцій. Дефекти виготовлення та складання вузлів досить помітно впливають на жорсткість системи верстата і приводять до виникнення в ній різних збурень.

На рис. 3.3 зображений прилад конструкції ЕНІМС для перевірки жорсткості токарних верстатів. Прилад закріплюється в різцетримачі верстата, а на центрах останнього установлюється оправка 2. Вузол навантаження включає черв’як з черв’ячним колесом, виконаним як одне ціле з гайкою, в яку по різьбі входить гвинт 6. При обертанні черв’яка гвинт 6 зміщується відносно гайки в результаті навантаження від нього передається через динамометр 3 на оправку 2. Стиск виконавчого елемента динамометра, за величиною якого можна судити про значення навантаження в системі верстата, - вимірюється індикатором 4, а деформації оправки у вертикальній та горизонтальній площинах, що посередньо характеризують нежорсткість вузлів верстата (шпиндельної групи, задньої бабки та супорта) – індикаторами 1 та 5.

Вібростійкість верстатів перевіряють як правило при малих швидкостях ковзання виконавчих елементів. Випробування верстатів на вібростійкість в процесі різання зводиться до визначення граничної стружки і її залежності від швидкості різання. Граничною стружкою називають найбільшу ширину зрізу, що знімається на верстаті без вібрацій. Наприклад, для токарних верстатів з висотою центрів 200 мм випробування проводять за допомогою оправок, установлених: на центрах (рис. 3.4, а); в конічному отворі шпинделя (на консольній оправці, рис. 3.4, б); в патроні (рис. 3.4, в) або в патроні та на задньому центрі (рис. 3.4, г). Контроль виконується на всіх ступенях частоти обертання шпинделя та при трьох-п'яти значеннях подачі.

В изначення граничної стружки досить утруднене, оскільки відповідний режим роботи верстата є досить нестійким. Визначають граничну стружку за слідами на обробленій поверхні при v = 0,5 м/с, за характерним звуком під час роботи при v = 1 - 2 м/с, за сильною хвилястістю та зазубреністю стружки при v = 2 - 7 м/с. Для підвищення точності випробування рекомендується додатково вимірювати ще і амплітуду коливань заготовки, корпуса шпиндельної бабки або стола [12].

У лабораторних умовах вібростійкість верстата можна визначити за амплітудно-фазочастотною характеристикою. З цією метою в системі в напрямку сили різання штучно збуджуються коливання в діапазоні частот 30 - 300 Гц. Розгортку відносних коливань записують на кіноплівку [14], після обробки якої, будують амплітудну й фазову характеристики, а на їх

о снові - амплітудно-фазочастотну характеристику пружної системи. Більш детально дана методика описана в роботі [12].