Лекция №2

§1. Технико-экономические показатели металлорежущих станков

Технический уровень продукции машиностроения, в том числе станков, определяется как совокупность свойств конкретного изделия, включающих показатели функционального назначения, общественно полезного эффекта, уровня всех видов затрат, а также потребительских и экономических характеристик. Эти показатели включаются в техническое задание на разработку нового оборудования.

Стандартом ГОСТ 4.93-86 предусмотрено применение восьми групп показателей. Каждая группа содержит, как правило, несколько показателей, позволяющих количественно и качественно охарактеризовать те или иные свойства изделия, формирующие его технико-экономический уровень.

1. Показатели назначения характеризуют технологические возможности станка. Применяют следующие показатели назначения.

1.1. Характеристики основных и вспомогательных перемещений, такие как наибольшее перемещение рабочих органов, дискретность перемещения, точность позиционирования, количество управляемых осей координат, число одновременно управляемых осей координат.

1.2. Характеристики рабочих и установочных перемещений – пределы частот вращения, рабочих подач, скоростей установочных перемещений подвижных органов станка.

1.3. Силовые характеристики станка – наибольший крутящий момент на шпинделе и мощности приводов главного движения (движения резания) и подач;

1.4. Габаритные размеры и масса станка.

1.5. Производительность обработки – способность станка обеспечить обработку определенного числа деталей в единицу времени с сохранением заданной точности и шероховатости. Для оценки станочного оборудования используются различные показатели производительности, наиболее распространенным из которых является штучная производительность (шт./год). Она выражается числом деталей, изготовленных в единицу времени при непрерывной безотказной работе:

, (1)

где Т₀ – годовой фонд времени; Т – время цикла изготовления детали.

При изготовлении разных деталей определяют среднее время изготовления ряда из них и находят производительность обработки «усредненной» детали.

1.6. Показатели точности обработки и шероховатости. Точность обработки (погрешность размеров, отклонения поверхностей, отклонение формы, волнистость) и шероховатость в основном обусловлены точностью станка. К погрешностям, влияющим на точность станка, относят погрешности: формообразования; технологические; геометрические; позиционирования; кинематические; динамические; упругие; температурные; погрешности, связанные с инструментом.

С реди погрешностей формообразования можно отметить ошибки, связанные с аппроксимацией траектории δ (рис. 1, а) и интерполяцией; ошибки настройки Δβ, например, подбора колес гитары дифференциала при обработке косозубых колес (рис. 1, б) и т.п.

К технологическим погрешностям относят погрешности базирования и закрепления заготовки и инструмента.

Геометрические погрешности характеризуют ошибки взаимного расположения узлов станка и зависят от точности изготовления узлов и сборки станка. Геометрические погрешности станка оценивают по их влиянию на точность взаимного расположения заготовки и инструмента.

Погрешности позиционирования являются специфическими для станков с ЧПУ. Они определяют разность между требуемым и фактическим положением узла при его перемещении. Здесь решающее влияние оказывает привод, измерительная система, трение в направляющих перемещаемого узла.

Кинематические погрешности складываются вследствие ошибок в передаточных числах зубчатых, червячных и винтовых передач кинематической цепи из-за неточности изготовления элементов привода и переменной жесткости.

Динамические погрешности возникают от колебаний различных видов. Сопровождаются тремя видами колебаний:

- вынужденными колебаниями, вызываемыми внешними периодическими силами (неуравновешенностью вращающихся деталей, например, при дисбалансе е обрабатываемой детали 1 (рис. 2, а); погрешностью изготовления передач; прерывистым процессом резания и т.п.);

- автоколебаниями (самовозбуждающимися) колебаниями, являющимися наиболее распространенными в станках (возмущающие силы вызываются самими колебаниями, например, при растачивании отверстия заготовки 1 возникают автоколебания с амплитудой А на собственной частоте f₀ вследствие неоднородности материала, неравномерной жесткости, различной величины снимаемого припуска, рис. 2, б).

- параметрическими колебаниями при наличии переменного параметра, аналогичного действию изменяющейся силы (различная податливость δ₁ и δ₂ колец подшипников различных типов в зависимости от угла поворота φ, рис. 2, в);

Свойство станка противодействовать возникновению колебаний называется виброустойчивостью.

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

Несущей системой называется совокупность базовых деталей (станины, основания, стола, суппорта, стойки и т.д.).

Причиной температурных погрешностей является неравномерный нагрев узлов станка при работе привода в процессе обработки детали, а также изменение температуры помещения. При этом изменяется положение заготовки и инструмента. Они учитываются только в прецизионных станках.

Погрешности инструмента связаны с его износом, ошибкой изготовления и неточностью его установки.