Курс лекций (Тема 20,21,22,23) (1252158)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Тема 20. Повышение точности станков с ЧПУ путем применения систем коррекции их погрешностей.

20.1. Особенности проектирования, изготовления и эксплуатации станков с ЧПУ.

Указанные особенности обусловлены:

-постоянным требованием к повышению точности обработки деталей;

-необходимостью полной обработки (часто сложных деталей) с одной или двух установов, совмещая черновую и чистовую обработку;

-высокой энергоемкостью у современных станков с ЧПУ, что приводит к повышенным температурным деформациям;

-необходимостью учета постоянного совершенствования режущих инструментов, что требует увеличивать режимы резания. В результате повышения нагрузок на станок;

-более интенсивной эксплуатацией станка с ЧПУ – в две, а лучше в три смены без праздников и выходных;

-станки начинают работать в условиях безлюдного производства, часто при отсутствии у станка оператора, который мог бы следить за точностью обработки.

С другой стороны имеем современные УЧПУ с широкими функциональными возможностями, современные ЭД и НП.

В станках применяются более современные материалы, узлы и механизмы с высоким КПД и др.

20.2. Основные виды погрешности станка с ЧПУ и их причины.

На точность работы станков с ЧПУ влияет целый комплекс погрешностей, которые можно разделить на две группы:

а) начальные погрешности станка;

б) погрешности, возникающие при его эксплуатации.

Начальные погрешности станков с ЧПУ формируются на этапе разработки их компоновки и конструкции, выбора материалов для деталей станка, а также в процессе их изготовления и сборки.

В процессе эксплуатации станков с ЧПУ возникают дополнительно погрешности от упругих деформаций из-за действий сил резания, от температурных деформаций базовых деталей и узлов станка, а также из-за износа различных сопряжений станка (направляющих, подшипников, передач ходовой винт-гайка и др.)

Все указанные погрешности станка могут иметь разные величины, действовать в разных направлениях и поэтому по-разному влиять на выходные параметры точности станка.

Рассмотренные погрешности станков с ЧПУ могут приводить в совокупности: к относительным линейным и угловым смещениям рабочих органов станка, несущих режущих инструмент и заготовку.

По своей природе возникающие в станке погрешности могут иметь систематический и случайный характер проявления.

Систематические погрешности можно заранее измерить и знать характер их влияния на точность станка. Сложнее обстоит дело со случайными погрешностями, величина и характер проявления которых все время меняется, поэтому для их определения требуется постоянное измерения их величины и характера действий на выходные параметры точности станка.

Начальная точность металлорежущих станков с ЧПУ в соответствии с имеющимся стандартом определяется тремя группами показателей:

а)показатели, характеризующие геометрическую точность станка;

б)показатели, характеризующие точность обработки на станке специальных образцов-изделий;

в)дополнительными показателями, к которым относится способность сохранение взаимного расположения рабочих органов станка, несущих заготовку и режущий инструмент при условии приложения внешней нагрузки (жесткость узлов станка) и при воздействии теплоты, возникающей при работе станка на холостом ходу (температурные деформации деталей и узлов станка).

Геометрическая точность станка выражается через точность базовых поверхностей, рабочих органов, на которые устанавливаются режущий инструмент и приспособление с заготовкой, прямолинейных перемещений рабочих органов, длительных и установочных перемещений, распространенных на всю рабочую зону станка. А также через точность вращения шпинделя станка.

Решающее влияние на баланс геометрической точности станка оказывают базовые детали станка (станина, колонна, стол и др.), которые координируют взаимное положение обрабатываемой заготовки и режущего инструмента, определяют точность их относительно движения в процессе работы станка.

Важным из новых показателей начальной точности для станков с ЧПУ является точность позиционирования рабочих органов, под которой понимается отклонение действительного положения рабочего органа станка от запрограммированного при его многократном двухстороннем позиционировании в различных точках по пути перемещения рабочего органа станка по одной из управляемых координатных осей.

Точность позиционирования является комплексным показателем, так как на нее влияет геометрическая и кинематическая точность станка, погрешности ИП, системы обратной связи, погрешности приводного двигателя и погрешности устройства ЧПУ.

Как было сказано выше, погрешности станков с ЧПУ в процессе эксплуатации формируются более интенсивно, чем в обычных станках. Данное обстоятельство вызвало необходимость проведения комплекса работ изготовителями станков с ЧПУ по совершенствованию их компоновки и конструкции, применению новых материалов, современных приводных двигателей, систем ЧПУ и измерительных систем, а также разработки и применению систем коррекции погрешностей станков с ЧПУ (как начальных, так и появляющихся в процессе эксплуатации).

20.3. Основные направления повышения точности станков с ЧПУ.

В общем виде можно выделить два различных, но взаимодополняющих направления повышения точности станков с ЧПУ:

-предотвращение или уменьшение возможности возникновения погрешностей станка с ЧПУ;

-коррекция имеющихся и возникающих в процессе эксплуатации погрешностей станка с ЧПУ.

Первое направление заключается в целенаправленном и экономически обоснованном воздействии на процесс разработки, изготовления, сборки и эксплуатации станка и системы ЧПУ, а также воздействия на возмущения, действующие на станок с ЧПУ в процессе его эксплуатации.

Это направление, которое пока является более предпочтительным, заключается в рациональном проектировании компоновки и конструкции всех узлов и механизмов станка, выборе современных материалов, в точном изготовлении и сборке узлов станка, выборе современных приводов и измерительных систем, а также в последующей рациональной эксплуатации и техническом обслуживании станка с ЧПУ.

Однако данное направление повышения точности станков с ЧПУ (особенно высокой точности) связано с большими затратами средств и времени. С другой стороны сопротивляемость станка с ЧПУ, заложенная при его проектировании и изготовлении (жесткость, вибро- и термоустойчивость, износостойкость) , действию на него в процессе эксплуатации внутренних и внешних факторов (сил резания, нагрева деталей и узлов, износа сопряжений, старения базовых деталей и др.) имеет определенные границы. В результате этого не гарантируется не гарантируется длительное сохранение начальной точности станка с ЧПУ. Проведение периодических регулировок сопряжений и узлов станка или внесение необходимых поправок в его работу существующими ранее способами имеет ограниченные возможности и не позволяет полностью корректировать возникающие погрешности выходных параметров станка. С другой стороны их проведение приводит к длительным простоям дорогостоящего технологического оборудования.

В настоящее время благодаря разработке и внедрению современных микропроцессорных устройств ЧПУ с большим объемом памяти и высоким быстродействием, регулируемых быстродействующих приводов подач рабочих органов станка, механизмов для микроперемещений, различных типов ИП получает все более широкое применение второе направление повышения точности выходных параметров станков с ЧПУ путем измерения погрешностей станка и их последующей коррекции.

В этом случае производится не максимальная изоляция станка с ЧПУ от действия внутренних и внешних воздействий, не стремление к созданию “идеальных” узлов и механизмов станка, а их взаимодействие с окружающей и рабочей средой, учет переменности условий работы станка с ЧПУ.

Оба рассмотренных пути повышения точности станков с ЧПУ на практике должны дополнять друг друга. Максимально возможное сокращение погрешностей станка с ЧПУ первым путем позволяет затем повысить эффективность второго пути, когда применяются системы коррекции погрешностей станка.

20.4. Способы коррекции погрешностей станков с ЧПУ.

Анализ приспособленности современных станков с ЧПУ для проведения коррекции погрешностей показывает, что:

-станки имеют управляемые рабочие органы с перемещениями по координатам X,Y,Z,A,B,C, в том числе и по нескольким координатам одновременно;

-приводы имеют ЭД, обладающими высоким быстродействием;

-применяются привода подач с обратной связью с дискретностью 0,001 мм, а в некоторых станках даже 0,0001 мм;

-УЧПУ имеют большой объем памяти, что позволяет записывать матрицы погрешностей для их последующей коррекции.

Исследование погрешностей станков с ЧПУ показывает, что они лежат в пределах от 0,5 мкм до 100 мкм. Как было показано, погрешности разные, действия их на точность обработки разные и в разное время. Отсюда имеем разные способы их коррекции.

Погрешность обработки детали в общем виде можно выразить как (рис.20.1):

= _и [ _опр ( _poI)]+ _з [ _пр ( _poII)],

где _и – погрешность режущего инструмента; _опр – погрешность оправки; _poI и _poII – погрешность соответственно рабочих органов I (шпиндельная бабка со шпинделем) и стола II, несущего приспособления с заготовкой; _з – погрешность заготовки; _пр – погрешность приспособления.

Отсюда в общем виде возможны два способа коррекции погрешностей станков с ЧПУ и повышения точности их выходных параметров:

-путем абсолютной стабилизацией рабочих органов станка несущих режущий инструмент и заготовку относительно заданных положений (см. рис. 20.1);

-путем относительной стабилизацией, когда производится изменение пространственного положения одного из рабочих органов станка относительно другого (рис. 20.2).

Реализация рассмотренных способов коррекции погрешностей станков с ЧПУ в полной мере с линейными и угловыми смещениями рабочих органов очень сложна и практически пока не применяется. Существующие работы по коррекции погрешностей станков с ЧПУ решают эти задачи частично. В большинстве случаев рассматриваются и применяются способы коррекции погрешностей станков с ЧПУ путем линейных перемещений рабочих органов станка по управляемым координатам (или поворотом управляемого поворотного стола) с использованием существующих на станке точных следящих приводов подач этих рабочих органов. Особую трудность представляет коррекция угловых смещений рабочих органов.

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов лекций