Учебное пособие 1720

объемов партий деталей невыгодно производить настройку станка, используют специальные приспособления. Исключением является обработка заготовок на шлифовальных станках, когда этот способ применяется и в серийном производстве.

Способ автоматического получения заданных размеров характеризуется выполнением обработки на предварительно настроенном оборудовании. За счет использования необходимого технологического оснащения (станков, приспособлений и инструмента), настроенного на получение при обработке заданных размеров, функция станочника сводится к установке и закреплению заготовки, пуску станка и съему обработанных деталей. Предварительную настройку станка осуществляет наладчик. Проектирование и изготовление инструмента и приспособлений также осуществляются предварительно. Способ отличается высокой производительностью и качеством обработки деталей, широко используется в серийном и массовом производствах, а также в автоматизированных производствах любого типа на станках с ЧПУ.

61

ГЛАВА 3. ТОЧНОСТЬ СТАНКОВ

3.1. Нормирование точности

Совершенство технологической системы определяется ее способностью обеспечить основные показатели качества изделия: точность размеров, формы, взаимного положения обрабатываемых поверхностей, параметров шероховатости и волнистости, а также стабильности этих показателей в партии деталей.

Современный станок, станочный модуль включает следующие системы и устройства, выполненные в виде самостоятельных конструктивных единиц: формообразующую систему; инструментальную; информационную; транспортную; измерительную и др. Отмечая важность всех перечисленных систем и их функций, следует заметить, что именно станок является той технологической машиной, которая в первую очередь определяет качество и эффективность процесса обработки.

Исполнительные движения в станке – это те движения инструмента и заготовки, которые необходимо производить для осуществления полного цикла обработки.

Точность выполнения заданных движений формообразования определяется точностью станка как главного компонента технологической системы.

При оценке качества станка в первую очередь необходимо установить те выходные параметры, которые характеризуют его точность. Точность обработанных на станке деталей не может быть выбрана в качестве этого параметра, несмотря на указание [15], где одним из показателей проверки

62

станка на точность является проверка по обработанной детали, так как точность является результатом влияния всех элементов технологической системы. Качество станка зависит от того, с какой степенью точности выполняются заложенные в ТП обработки взаимные перемещения инструмента и заготовки при воздействии на станок всего комплекса силовых и тепловых факторов. Поэтому основными выходными параметрами станка являются характеристики точности движения его формообразующих узлов.

Обеспечить эти характеристики можно следующими способами:

−выявить и оценить те параметры траекторий формообразующих узлов станка, которые влияют на точность обработки;

−установить суммарное влияние параметров траекторий рабочих органов станка на формообразование геометрического образа и обработанной детали;

−выполнить установочные движения – перемещения инструмента или заготовки в исходное положение, где может осуществляться процесс формообразования.

- выполнить вспомогательные движения – необходимые транспортные перемещения (установка, закрепление, освобождение заготовки, удаление отходов и т. п.).

Формообразующей системой (ФС) станка является совокупность механических элементов технологической системы, взаимное положение и перемещение которых обеспечивает заданную траекторию движения режущего инструмента относительно обрабатываемой детали. ФС выполняет основную функцию станка и является конструктивно наиболее важной его частью, определяющей

63

служебное назначение. В состав ФС входят станина и исполнительные органы станка вместе с последними звеньями привода. Конечные звенья ФС – обрабатываемая деталь и режущий инструмент.

В процессе переналадки на новую деталь состав ФС может частично изменяться за счет смены отдельных узлов, например, насадок, шпиндельных коробок. Детали и узлы, обеспечивающие правильное взаимное положение и перемещение узлов и в конечном счете инструмента и заготовки, образуют так называемую несущую систему. Несущая система в основном определяет точность формы и взаимное положение поверхностей детали.

Отклонения параметров траектории и движения инструмента и заготовки от заданного характеризуют погрешности обработки. В свою очередь эти отклонения есть функция различных факторов аргументов, возникающих в процессе обработки в технологической системе, влияющей на точность обработки.

Основное требование к станку – обеспечить точность перемещения формообразующих узлов.

Формообразующие узлы несут заготовку и инструменты, сообщая им заданное относительное движение для осуществления процесса формообразования обрабатываемых поверхностей.

Несущая система обеспечивает жесткое взаимное положение всех узлов станка и определяет его компоновку.

Точность металлорежущего станка характеризует, в какой мере те или иные погрешности влияют на точность обрабатываемых деталей. Все виды погрешностей станка можно условно разделить на несколько основных групп.

64

Геометрические погрешности характеризуют ошибки взаимного расположения узлов станка и зависят от точности обработки деталей и сборки узлов станка. Геометрические погрешности станка следует оценивать по их влиянию на точность взаимного расположения инструмента и обрабатываемой детали в процессе формообразования ее поверхности.

Кинематические погрешности влияют на скорость движения исполнительных органов станка. Они важны в тех случаях, когда скорость движения инструмента относительно детали влияет на формообразование.

Упругие погрешности возникают из-за деформаций несущей системы станка и нарушают правильность взаимного расположения инструмента и обрабатываемой детали при действии силовых факторов.

Температурные погрешности в современных прецизионных станках существенно влияют на точность обработанного изделия. Из-за неравномерного нагрева различных мест станка в процессе работы изменяется его начальная геометрическая точность.

Динамические погрешности связаны с относительными колебаниями инструмента и обрабатываемой детали.

Все эти погрешности в совокупности с остальными определяют точность металлорежущего станка, являющуюся основным показателем, характеризующим качество и технический уровень металлорежущего оборудования.

В соответствии с требованиями [15] точность металлорежущих станков определяется тремя группами показателей:

– показателями, характеризующими точность обработки изделий;

65

–показателями, характеризующими геометрическую точность станков;

–дополнительными показателями.

Кпоказателям первой группы относят:

–точность геометрических форм и расположение обработанных поверхностей изделий;

–постоянство размеров партии изделий;

–шероховатость обработанных поверхностей изделий.

Кпоказателям второй группы относят:

–точность баз для установки заготовки и инструмента;

–точность траекторий перемещений рабочих органов станка, несущих инструмент и заготовку;

–точность расположения осей вращения и направлений прямолинейных перемещений рабочих органов станка, несущих инструмент и заготовку, относительно друг друга и баз;

–точность взаимосвязанных относительных линейных и угловых перемещений рабочих органов станка, несущих инструмент и заготовку;

–точность делительных и установочных перемещений рабочих органов станка;

–точность координатных перемещений (позиционирования) рабочих органов станка, несущих инструмент

изаготовку;

–стабильность некоторых параметров при многократности повторений проверки, например: точность подвода на жесткий упор; точность малых перемещений подвода.

Четвертый показатель определяет кинематическую точность станка, в которой погрешности в основном определяются точностью изготовления конечных звеньев кинематических цепей.

66

На точность позиционирования влияет большое число факторов, которые являются комплексными величинами и состоят из погрешностей остановки механизмов станка, а также погрешностей измерения положений механизмов, что имеет особое значение для станков с ЧПУ.

Кпоказателям третьей группы относят способность сохранения взаимного расположения рабочих органов станка, несущих инструмент и заготовку.

Исследования и расчеты точности целесообразно проводить с использованием ЭВМ, что позволяет на этапе проектирования и эксплуатации данного вида оборудования решать задачи, связанные с точностью.

Наибольшее влияние на точность обработки деталей на станках повышенной точности оказывают динамические процессы, протекающие в оборудовании, так как именно они в значительной степени определяют взаимное расположение обрабатываемой детали и инструмента в процессе обработки, а также качество изделий. Динамические погрешности изучены недостаточно и не регламентированы государственным стандартом.

Согласно стандарту [15], станки подразделяются на пять классов. Разделение на классы проводится по группам станков, исходя из требований точности обработки.

Кодному классу точности относятся станки, обеспечивающие одинаковую точность обработки соответствующих по форме и размерам поверхностей образцовизделий независимо от типа станка. Для отдельных типов станков, предназначенных только для обдирочных работ, классы точности не устанавливаются.

Классы точности станков:

67

Н – нормальной точности; П – повышенной точности; В – высокой точности;

А – особо высокой точности; С – особо точные.

Станки нормальной точности обеспечивают обработку деталей примерно по 7 – 8 квалитетам точности. К ним относятся станки, точность которых соответствует стандартам для станков общего назначения.

Станки повышенной точности, как правило, изготавливают на базе станков нормальной точности, но с более высокими требованиями к точности изготовления базовых деталей (шпиндель и его опоры, направляющие и др.), сборке узлов и станка в целом, с особенностями монтажа и использования станков у потребителей.

Станки высокой точности изготавливают с использованием специальных конструкций отдельных элементов, обеспечением более высокого качества их изготовления и специальных условий эксплуатации.

Станки особо высокой точности изготавливают на базе станков класса В при более высоких требованиях к точности изготовления деталей и сборке.

Особо точные станки – это специальные мастер-станки, к которым предъявляются более высокие требования как к точности изготовления, сборки, регулировки, так и к условиям эксплуатации. Они предназначены для изготовления прецизионных деталей станков, машин и приборов, таких, как делительные зубчатые колеса и диски, эталонные зубчатые колеса, измерительные винты и т. п.

68

Значения допусков основных показателей точности при переходе от класса к классу принимаются предпочтительно по

допуск для станка нормальной точности принять за единицу, то соответственно для классов П, В, А и С допуски составят 0,6; 0,4; 0,25 и 0,16.

В западных странах применяют аналогичную градацию станков на пять классов точности: обычный (без обозначения), высокий (Н), прецизионный (Р), суперпрецизионный (SP) и

геометрическую и кинематическую точность станков данного типа, методы их проверки и допустимые отклонения параметров регламентированы соответствующими стандартами. Обобщенным является стандарт [18]. Нормы точности для конкретных станков различных типов регламентированы следующими стандартами: для токарноревольверных станков – ГОСТ 17-70; внутришлифовальных – ГОСТ 25-80; долбежных – ГОСТ 26-75; плоскошлифовальных с круглым выдвижным столом и вертикальным шпинделем – ГОСТ 27-88; продольно-строгальных – ГОСТ 35-85Е; автоматов прутковых многошпиндельных – ГОСТ 43-85*; токарно-карусельных – ГОСТ 44-85*; плоскошлифовальных с крестовым столом – ГОСТ 273-77; вертикально-сверлильных – ГОСТ 370-81*; отделочно-расточных вертикальных – ГОСТ 594-82; зубодолбежные – ГОСТ 658-89*; зубофрезерных – ГОСТ 659-78*; плоскошлифовальных с круглым столом – ГОСТ 871-71; резьбофрезерных – ГОСТ 1797-78; хонинговальных и притирочных – ГОСТ 2041-78*; полуавтоматов токарных многошпиндельных – ГОСТ 6819-84*;

69

зубошлифовальных – ГОСТ 7640-76*; резьбошлифовальных – ГОСТ 8716-81; токарно-продольных автоматов – ГОСТ 883179*; зуборезных для конических колес – ГОСТ 9152-83*, ГОСТ 9153-83*; фрезерных вертикальных с крестовым столом – ГОСТ 9726-89*; профильно-шлифовальных – ГОСТ 9735-87; круглошлифовальных – ГОСТ 11654-84; зубошлифовальных червячных – ГОСТ 13086-77* и профильных – ГОСТ 1313377*, продольно-шлифовальных – ГОСТ 13135-80*; зубошлифовальных для конических колес – ГОСТ 13142-83; зубошевинговальных – ГОСТ 13281-77*; круглошлифовальных бесцентровых – ГОСТ 13510-84*; полуавтоматов протяжных горизонтальных – ГОСТ 16015-83* и вертикальных – ГОСТ 16025-83*; фрезерных консольных – ГОСТ 17734-88*; токарных и токарно-винторезных – ГОСТ 18097-88*; координатно-расточных и координатно-шлифовальных – ГОСТ 18098-87; автоматов токарно-револьверных – ГОСТ 18100-80; продольно-фрезерных – ГОСТ 18101-85*; электроэрозионных – ГОСТ 20551-82*; бабок расточных агрегатных станков – ГОСТ 21186-87. В стандартах, отмеченных звездочкой, приведены также и нормы жесткости.

Каждым стандартом предусмотрено обычно 20 – 30 проверок, осуществляемых, как правило, при ручном перемещении формообразующих узлов станка или при их перемещении на малых скоростях без нагрузок и отражающих поэтому совершенство станка по точности с позиций его геометрии и кинематики.

Перечень проверок точности и соответствующие нормативы, указанные в стандартах, отражают специфику станков данного типа и применяемого метода обработки. По характеру такие проверки можно разбить на следующие

70