ТОЧНОСТЬ МНОГОКООРДИНАТНЫХ МАШИН С ЧПУ ТЕОРИЯ, ЭКСПЕРИМЕНТ, ПРАКТИКА (Точность многокоординатных машин с чпу: теория, эксперимент, практика)

1Федеральное государственное бюджетное учреждение наукиИнститут машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наукНа правах рукописиСерков Николай АлексеевичТОЧНОСТЬ МНОГОКООРДИНАТНЫХ МАШИН С ЧПУ: ТЕОРИЯ,ЭКСПЕРИМЕНТ, ПРАКТИКАСпециальности:05.02.18 – Теория механизмов и машин05.11.15 – Метрология и метрологическое обеспечениедиссертация на соискание ученой степенидоктора технических наукНаучный консультантд.т.н.

Крупенин В. Л.Москва - 20172СОДЕРЖАНИЕстр.ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………………………… 9ГЛАВА I. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИМНОГОКООРДИНАТНЫХ МАШИН С ЧПУ…………………………...... 221.1. Введение………………………………………………………………221.2. Точность машины ………..………………………………………… 241.3. Основные факторы, влияющие на точность машины ………..…...261.4. Направления повышения точности машины (станка) .…………. 281.4.1. Направления, связанные с совершенствованием конструкции НСмашины и технологии её изготовления………………………………... 311.4.2. Направления, связанные с совершенствованием процесса управления машиной методами коррекции………………….. …………………331.4.2.1. Программная коррекция на основе априорной информации.. 341.4.2.1.1.Предыскажение управляющей программы аналитическими методами…………………………………………………………………… 341.4.2.1.2.

Коррекция по результатам калибровки станка, режущего инструмента и приспособления…………………………………………… 351.4.2.2. Системы коррекции, основанные на принципе обратной связи(замкнутые системы)……………………………………………………. 421.4.2.3. Системы коррекции, основанные на принципекомпенсациивозмущающих воздействий (управление по возмущению)…………… 451.4.3. Способы цифровой коррекции отклонений взаимного положенияИО многокоординатной машины с ЧПУ…………………………………46ГЛАВА II. ПЕРВИЧНЫЕ ОТКЛОНЕНИЯ ЗВЕНЬЕВ МЕХАНИЗМОВ С ПОСТУПАТЕЛЬНЫМИ И ВРАЩАТЕЛЬНЫМИ ПАРАМИ И ПРАВИЛО ИХ ИЗМЕРЕНИЯ.……………………………………………………………………… 502.1. Введение……………………………………………………………..

502.2. Основные понятия теории точности механизмов применительно кмеханизмам несущей системы машины с ЧПУ ………………….….. 5032.3. Первичные отклонения для механизма «управляемый по программеползун» …………………………………………………………………… 552.4. Первичные отклонения для механизма «управляемый по программешарнир»…………………………………………………………………… 592.5. Несущая система машины…………………………………………... 662.6.

Общие замечания по определению первичных отклонений звеньев,входящих в другие кинематические пары…………………………............ 672.7. Выводы по главе…………………………………………………….. 69ГЛАВА III. МОДЕЛЬ ОТКЛОНЕНИЯ ВЗАИМНОГО ПОЛОЖЕНИЯ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ ОРГАНОВ МНОГОКООРДИНАТНОЙ МАШИНЫ…. 703.1. Введение……………………………………………………………… 703.2. Математическая модель образования интегрального отклонения для5 координатного станка…..……………………………………………... 703.2.1.

Декомпозиция НС станка на независимые управляемые по программе механизмы…………………………………………………….........703.2.1.1. Станина…………………………………………………………… 733.2.1.2. Управляемый по программе механизм «Станина (1) X салазки(2)»………………………………………………………………………… 733.2.1.3. Управляемый по программе механизм «Салазки (2) Y стойка(3)»………………………………………………………………………… 763.2.1.4.

Управляемый по программе механизм «Стойка (3)  Z шпиндельная бабка (4)»………………………………………………………. 783.2.1.5. Управляемый по программе механизм «Станина (1) B корпуспланшайбы(5)»…………………………………………………………… 813.2.1.6. Управляемый по программе механизм «Корпус планшайбы(5) C планшайба (6)»................................................................................... 843.2.2. Интегральное отклонение позиционирования  1относительностанины…………………………………………………………………… 8643.2.3.

Интегральное отклонение позиционирования   2 для планшайбыотносительно станины…………………………….…………………….. 873.2.4. Интегральное отклонение позиционирования   для 5 координатного станка (3линейные и 2 угловые координаты)………………… 893.3. Имитационная модель образования интегрального отклонения для5-ти координатного станка……………………………………………... 893.3.1. Построение имитационной модели……………………………….

893.3.2. Опробование имитационной модели на частных случаях формирования интегрального отклонения по первичным отклонениям для структуры станка мод. МС – 300……………………………………………… 923.3.3. Использование имитационной модели для анализа объёмной точности 5 координатного станка с поворотным глобусным столом мод. МС300…………………………………………………………………………1003.3.3.1. Расчёт контрольных точек в рабочем пространстве 5 координатного станка с глобусным поворотным столом…………………………1003.3.3.2. Методика проведения имитационного моделирования………1043.3.3.3. Чувствительность критерия точности к изменению первичныхотклонений (матрица чувствительности)……………………………….1073.3.3.4. Синтез точности многокоординатной машины с ЧПУс использованием имитационного моделирования…………………………………1083.4.

Выводы по главе……………………………………………………...109ГЛАВА IV. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ ПЕРВИЧНЫХ ОТКЛОНЕНИЙ ЗВЕНЬЕВ МЕХАНИЗМОВ МНОГОКООРДИНАТНЫХ МАШИН С ЧПУ.…………………………………………………………………...1114.1. Введение…………………………………………………………........1114.2. Основные понятия метрологии, необходимые для рассмотрения методов и средств измерения первичных отклонений звеньев механизмов……………………………………………………………………..1114.3. Измерение первичных отклонений…………………………………11554.3.1.

Измерение отклонений позиционирования вдоль линейных и угловых координат…………………………………………………………. 1164.3.1.1. Измерение отклонений позиционирования вдоль линейной координаты (EXX, EYY, EZZ)…………………………………………… 1164.3.1.2. Измерение отклонений позиционирования по угловой координате (EBB, ECC)…………………………………………………………. 1184.3.2. Измерение отклонений от прямолинейности (EYX, EZX, EXY,EZY, EXZ, EYZ)………………………………………………………… 1194.3.3.

Измерение угловых отклонений подвижного узла при линейных иугловых перемещениях (EAX, EBX, ECX, EAY, EBY, ECY, EAZ, EBZ,ECZ, EAB, ECB, EAC,EBC)……………………………………………. 1214.3.4. Измерение осевого и радиального биения поворотных столов(EXB, EYB, EZB, EXC, EYC, EZC)……………………………………. 1234.3.5. Измерение отклонений от перпендикулярности движений подвижного узла, участвующего в двух взаимно перпендикулярных перемещениях (xy, xz, yz)………………………………………………. 1254.3.6. Измерение отклонений пересечения осей B и C (bcz, bcx)…..

1264.3.7. Измерение отклонений от перпендикулярности осей B и C (bc) иотклонений от перпендикулярности оси B к пл.X0 Z0 (bxz, bxy)……. 1294.4. Выводы по главе…………………………………………………… 135ГЛАВА V. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ ИНТЕГРАЛЬНОГО ОТКЛОНЕНИЯ ВЗАИМНОГО ПОЛОЖЕНИЯ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ ОРГАНОВ МНОГОКООРДИНАТНОЙ МАШИНЫ С ЧПУ…………….......

1375.1. «Объёмная» точность станка……………………………………… 1375.2. Методы и средства оценки «объёмной» точности станка……… 1385.2.1 Оценка объёмной точности станка измерением отклонений воспроизведения эталонной траектории……………………………………… 1415.2.1.1. Приборы, реализующие способ измерения с применением калиброванного механизма……………………………………………….. 14165.2.1.1.1. Приборы со степенью подвижности 1……………………… 1425.2.1.1.2. Приборы со степенью подвижности 2……………………… 1455.2.1.1.3.

Приборы со степенью подвижности 3……………………… 1525.2.1.2. Приборы, реализующие способ измерения с применением образцовой детали (artifact) ………………………………………………. 1655.2.2. Способ оценки объёмной точности станка, основанный на измерении «следа» действительной траектории на обработанной поверхности…………………………………………………………………………1665.3. Выводы по главе…………………………………………………….171ГЛАВА VI. ВЛИЯНИЕ КВАЗИСТАТИЧЕСКИХ ВОЗМУЩАЮЩИХ ФАКТОРОВ (ВЕСА И ТЕМПЕРАТУРЫ ПОДВИЖНЫХ УЗЛОВ) НА ТОЧНОСТЬДВИЖЕНИЯ ИО МНОГОКООРДИНАТНОЙ МАШИНЫ ………………..1736.1.Этапы создания многокоординатной машины и виды экспери-ментальных исследований статических и динамических свойств её несущей системы ………………………….………………..…………….

1736.2. Квазистатический режим испытаний геометрической точностимногокоординатной машины с ЧПУ (состояние 2)……..…………… 1776.2.1. Влияние статической жесткости узлов машины на первичные отклонения механизмов……………………………………………………1786.2.1.1.

Изменение точности позиционирования станка «Гексамех-1»при изменении жесткости его несущей системы...…………………....1786.2.1.2. Связь «отклонений от прямолинейности в пл. YZ» при движении стойки по координате Y с деформациями каретки при перемещении стойки для станка мод. МС - 300………………………………….

1816.2.1.3. Исследование отклонений от перпендикулярности движенияшпиндельной бабки в пл. YZ…………………………………………. 1846.2.1.4. Исследование отклонений от перпендикулярности движенияшпиндельной бабки в пл. XZ ……………………………………….....18876.2.1.5. Выводы по результатам исследования влияния веса подвижныхузлов на отклонения от прямолинейности и перпендикулярности движения..…………………………………………………………………. 1906.2.2.

Влияние температурных деформаций узлов станка на первичныеотклонения механизмов несущей системы станка…………………. 1926.2.2.1. Влияние температурных деформаций на точность позиционирования по линейным координатам………………………………… 1936.2.2.1.1. Точность позиционирования по координате X…………. 1946.2.2.1.2.

Точность позиционирования по координате Y………… 1956.2.2.1.3. Точность позиционирования по координате Z………… 2036.2.2.2. Влияние температурных деформаций на точность позиционирования по угловым координатам…………………….…………… 2076.2.2.2.1. Точность позиционирования планшайбы (координата C)………………………………………………………………………... 2076.2.2.2.2.