Кузнецов Ю.Н. Станки с ЧПУ, страница 5

Общая допускаемая ошибка Ьр — — Л+ 6, где Ь вЂ” накопленная погрешность; 6 — допускаемая нестабильность, " Для сохранения точности в течение длительного времени все проверки по сравнению с нормативными ужесточают на 40 б6 (резервирование запаса на изнашивание] Ьп -0,ЕЛр), Погрешности обработки на станках с ЧПУ определяются следующими основными фактор ами1 неточностью из-за ошибок ннтерполятора и режима интерполяции; погрешностями управляющих программ из-ва аппроксимации; погрешностями установки, базирования и закрепления детали на станке; погрешностями настройки инструмента и станка на размер; неточностью инструмента и его износовк чепловымн деформациямн и деформациями из-за внутренних напряжений в детали; малой жесткостью; ошибками наладчика и оператора.

Суммирование элементарных погрешностей б~, определяемых действием каждого отдельного фактора при условии их независимости, может быть выполнено по вероятностному методя / и бз ~/ Е (КА)'ф (1.13) с-ь где 1 — индекс элементарной погрешности; и — общее число погрешностей; Ц ° 1,0...1,73 — коэффициенты, учитывающие закон распределения погрешностей (прн нормальном законе Кс 1,0). Повышенные требования к точности и виброустойчнвостн станков с ЧПУ определяют тенденцию к уменьшению податливости элементов и узлов механической части в среднем на 40...50 % по сравнению с универсальными станками. Расчет податливости выполняют для определения: !) упругих параметров системы станка с последовательным анализом АФЧХ (запас устойчивости и динамическая точность); 2) статических погрешностей обработки из-за деформаций в технологической системе, не охваченных обратной связью.

В балансе упругих перемещений элементов и узлов станков рассматривают следующие виды деформаций.' контактные неподвижных и подвижных стыков между сопрягаемымн механическими узлами; контактные опор качения; изгибные и крутильные звеньев кинематических цепей; изгибные и крутильные корпусных деталей и узлов. В общем случае линейная податливость элемента или узла выражается отношением приращения линейного перемещения б в иаправлеяии действующей силы Р к приращению силы~ з, =* Иб/ФР. Угловая податливость выражается отношением приращения угловой деформации <р, вызванной действием момента Рнс.

1.1О. Схемы соеднненнв унругнх элементов М в направлении угла ~р, к приращению момента, е„йр/ЖИ. Аналогично, линейные удельные податливости, характе. ризующие удельные и касательные перемещения на контак- тирующих поверхностях, ер — — Н6/г(о, ет г/6/г(т, где о и т — соответственно нормальные и касательные напряжения в точке контакта. При линейных зависимостях можно считать е, =6/Р, е„- др/М. Величина, обратная податливости, называется ясестю стью: С = 1/е.

Так как в станках встречаются различные соединения влементов, то их приведенная жесткость (податливость) определяется схемой соединения 139, 59), При параллельном соединении упругих элементов складываются их жесткости (рис. 1.10, а): з Свр ~ Сд — Сд + Сэ + Сэ.

(1,14) д 1 Если система состоит из двух последовательно расположенных элементов с коэффициентами жесткости с, и с„ установленных с предварительным натягом (рис. 1ЛО, б) ° йо (1.15] с„р- -с +с„ так как приложение силы вызывает одинаковую деформацию обоих упругих элементов, один из которых дополнительяо нагружается, а другой разгружается. При последовательном соединении элементов (рио. !. 10, а) складываются их податливости! з ! ! 1 1 е =ье.= — = — + — +— .,=ч ! !! при смешанном соединении (рис.

1.10, г) е„=е, +аз = — + —. ! ! (1.17) сд + с~ с~ ' Статическая жесткость систем, состоящих из нескольких последовательно соединенных деталей, зависит от собственной жесткости этих деталей, контактной жесткости стыков между ними, жесткости масляных слоев, передаваемых нагрузок, сил трения, возникающих при относительном перемещении деталей вследствие нагружения системы. Понятие жесткости системы в некоторой мере условно, так как оно включает также влияние сил трения на способность системЫ противостоять деформациям под действием нагрузок. Если при значительных нагрузках, возникающих в станках прн черновой обработке, в общем балансебольшой удельный вес имеют упругие деформации собственно деталей (определяемые известными формулами из сопротивления материалов), то при отделочной обработке основными являются контактные сближения.

Контактные сближения б, мкм, для неподвижных плоских стыков имеют нелинейную зависимость (рис. 1.11, а) [59, 63): б = С,о, (1.18) где гп = 0,5; С, — коэффициент, зависящий от геометрии поверхностей и свойств материалов (для стальных н чугунных деталей при'тонком шлифовании С, = 0,07; при точении и 'тонком шабрении С, = 0,4...0,5; при грубом шабрении С, =* 1,5); о — среднее давление, Па. При наличии в стыке начального давления оз под действием затяжки б = б' — бз =* С, Яо + пз) — о ). (1.19) Нелинейная зависимость и г(о) может быть условно разбита иа три линейных участка различной жесткости 1»яс, 1.11.

Графики зависимости контактных сблизкеииа ат иормаль. иоя нагрузки (давлекия) (рис. 1.11, б): 1 — незатянутый стык в пределах деформации мнкронеровностей — шероховатости при а ~ а,; 2 — затянутый стык в пределах деформации макронеровностей— волнистости при а, <- а ~ а,; 3 — плотный стык в пределах деформации макронеровностей — волнистости при а, ~ ~а ~а, (при а- а,— металл разрушается или течет). Таким образом, для всех трех участков может быть зависимость бз =- Кзаг (где 1= 1, 2, 3).

Например, в незатянутых н подвижных (направляющие скольжения н др.) стыках, если давление от внешней нагрузки намного меньше начального (участок 1 рис. 1.11, б), то б = Ка, (1.20) где К вЂ” коэффициент контактной податливости (59), рав- ный для пары сталь — чугун 1...2. т.б. Эволюция конструкций и конструктмвныв погрешности станков с ЧПУ С применением программною управления (ПУ) конструкции станков начали претерпевать изменения. Однако на первых порах развития систем ПУ конструкции станков оставались традиционно неизменными, т. е. на них как бы просто «навешивались» узлы ПУ вЂ” двигатели подач с соответствующими редукторами и различные датчики обратной связи.

При этом оставались неизменными все формы ручного управления станком: маховики, рукоятки и т. п. По сути дела первые этапы развития станков с ПУ можно рассматривать как модернизацию станков под ПУ. Такой подход к созданию станков с ПУ не дал ощутимого эффекта как по точности, так и по производительности, так как станки, управляемые вручнук>, давали лучшие результаты. Основной причиной снижения точности были большие зазоры в кинематнческих цепях первых станков с ПУ и нежесткость конструкций как в целом, так и отдельных узлов. Это привело к тому, что обратная связь всей кинематики станка не может дать приемлемые динамические характеристики следящих приводов подач, что сказываегся главным образом на производительности станков, так как скорости подач весьма низки.

Обратная связь только двигателей следящих приводов или щаговых приводов, что фактически одно и то же, зазоры в кииематических цепях и нежесткость станков приводили к большой погрешности обработки. Поэтому путь модификации и модернизации станков оказался несовершенным и от него отказались, создавая станки второго поколения. Станки с ЧПУ второго поколения работают в автоматическом режиме (следящий привод подач, смена инструмента, смена скорости главного движения и т.

и.). Из-за сложности контроля размеров детали в зоне обработки на большинстве станков применяютадаптирук>щие устройства и целые системы, косвенно характеризующие деформацию элементов конструкции станка и инструмента, а также вносят соответствующие коррективы в законы управления. Однако адаптивные системы в силу сложности пока не получили широкого применения н поэтому основным средством получения высокой точности на станках с ЧПУ является повышение жесткости элементов станка, включая инструмент. Обратную связь по положению стремятся получить поближе к конечному звену — рабочему органу, пытаясь охватить как можно больше кинематических элементов станка.