Тема_Объемная точность станков (1261635)
Текст из файла
Тема:«ОБЪЁМНАЯ» ТОЧНОСТЬ СТАНКА. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ОЦЕНКИВ литературе термин «Объёмная» точность станка в последнее время используетсяочень часто, поэтому этот вопрос невозможно оставить без внимания. Однако естьнекоторая неразбериха что под этим понимать. В некоторых источниках «объёмная»точность станка - это оценка его точностных возможностей при обработке 3-мерных (3D)(«скульптурных») поверхностей. В других источниках под этим термином понимаетсяскорее всего точность станка в рабочем пространстве.
Объединив оба определения можносчитать под «объемной» точностью или обобщенной объемной точностью оценкуточностных возможностей станка в рабочем пространстве при обработке 3D поверхностей.Критерий оценки «объёмной» точности обработки 3D поверхности долженпоказывать степень «близости» точек действительной (обработанной на станке)поверхности и заданной (теоретической) поверхности. Например, в качестве критериястепени близости двух поверхностей можноиспользовать объём пространства,заключённого между этими поверхностями,где (x, y) - отклонение (погрешность) обработки детали в точке с координатами x, y;F – обрабатываемая поверхность.
Отклонения (x, y) измеряются по нормали кповерхности (теоретической или действительной).В отклонения обработанной поверхности (x, y) непосредственно входят (принципсуперпозиции – наложения) отклонения, определяемые станком, и отклонения, связанныес другими источниками, например, с режущим инструментом, приспособлением иобрабатываемой деталью. Выделить в отклонениях обработанной поверхности (x, y)долю, вносимую станком, и по ней оценивать «объёмную» точность станка, представляетсамостоятельную задачу.Методы и средства оценки «объёмной» точности станка.
На рис. 1 представлены методыоценки «объёмной» точности станка. Два метода оценки «объёмной» точности станкаоснованы на измерении отклонений действительной траектории от «эталонной» нахолостом ходу станка.Рис. 1. Методы оценки объемной точности станкаЭтими методами являются: метод измерения отклонений с применением калибровочного механизма, метод измерения отклонений с применением образцовой детали. метод основанный на измерении отклонений обработанной поверхности отрасчетной. (Измерение «следа» на обработанной поверхности).Для реализации любого из представленных методов необходимы:прибор сравнения, на который поступают действительное и эталонноезначение измеряемой величины,мера – материальное воплощение эталонной величины,измеряемый объект (станок) – «источник» действительного значенияизмеряемой величины.В качестве меры применяются:образцовая деталь с точно изготовленными функциональной иприсоединительными поверхностями (эталонная траектория располагаетсяна функциональной поверхности),измерительный прибор (устройство), устанавливаемый на станке,измерительный прибор, установленный вне станка (координатнаяизмерительная машина, контурограф и др.).Прибор сравнения зависит от того, какая используется мера: В случае применения образцовой детали – это измерительные головки, которыеустанавливаются в шпиндель станка и контактируют измерительным аконечником собразцовой деталью, При применении измерительного прибора, установленного на станке – этокомпьютер (вычислительное средство), в котором сравнивается вычисленная поинформации с датчиков, траектория движения и эталонная траектория. При применении измерительного прибора, установленного вне станка – этокомпьютер прибора, в котором сравнивается измеренная поверхность наобработанной детали и заданная поверхность.Ниже на рис.
2 представлены схемы распределения потоков информации в измерительныхустройствах, реализующих рассмотренные методы измерения отклонений воспроизведенияэталонной траектории.Рис. 2. Схема потоков информации при способе измерения отклонений воспроизведенияэталонной траектории с помощью калиброванного измерительного механизма.Рис. 3. Схема потоков информации при способе измерения отклонений воспроизведенияэталонной траектории с помощью образцовой детали и измерительной головки отклонения.Рис. 4. Схема потоков информации при оценке объёмной точности станка по «следу» наобработанной поверхности.Ниже последовательно рассмотрены приборы (устройства), реализующие рассмотренныетри метода оценки «объёмной» точности станка.Оценка объёмной точности станка измерением отклонений воспроизведенияэталонной траектории.
Всё множество приборов, реализующих этот метод, можноразбить на группы в соответствии с числом степеней подвижности, используемых вкалиброванном механизме, и в зависимости от того, какими кинематическими парами ониреализуются (поступательными или вращательными). В табл. 1 представлено разбиениевсего множества приборов на группы в соответствии с указанными признаками.Приборы с нулевой степенью подвижности L0C0 не реализуемы.Приборы со степенью подвижности 1 реализуются по структурам: L0C1, L1C0.Приборы со степенью подвижности 2 реализуются по структурам L0C2, L1C1, L2C0.Приборы со степенью подвижности 3 реализуются по структурам L0C3, L1C2, L2C1,L3C0.Приборы для измерения отклонений воспроизведения эталонной траектории строятсятаким образом, что с помощью их измеряются координаты точки однозначно связанной сисполнительным органом машины (станка).
Практически - это центр шара, жесткозакрепленного на выходном звене механизма прибора. Этот шар соединяется с конусом,жестко закреплённым в исполнительном органе станка (чаще всего в шпинделе), иудерживается в соприкосновении магнитом и, таким образом, образуется сферическаякинематическая пара соединения выходного звена прибора с исполнительным органомстанка.Приборы со степенью подвижности 1. Приборы структуры L0C1.
Такими приборамиявляются датчики углового перемещения. Они могут использоваться для исследованиядвижения по угловым координатам машины. Характерным примером такого прибораможет служить датчик мод. RON 905 фирмы Heidenhain GmbH (Germany). Конфигурациясистемы измерения в этом случае представлена на рис. 5.Датчик угла поворота мод. RON 905 является надежным устройством и отличается высокойточностью ± 0.4″(допустимая погрешность измерения угла поворота в диапазоне360°).С помощью прибора можно записывать переходные процессы, т.е. кривые разгона иторможения при отработке угловых координат (A = A(t)). Однако для выделенияотклонения необходимо реализовывать вычислительную процедуру: A = Aд, изм - Aз, длявыполнения которой необходимо синхронизировать записи сигналов Aз – заданногосигнала угла поворота и Aд, изм – сигнала измерения угла поворота.Рис.
5. Измерение угла поворота планшайбы: а) блок-схема, б) датчик угла поворота,устанавливаемый на поворотном узле станка.Приборы структуры L1C0. Характерным примером прибора такой структуры являетсялазерный интерферометр с линейной оптикой (рис. 6).Рис. 6. Измерение перемещения по координате X: а) блок-схема измерений, б) схемаизмерений перемещений x(t) с помощью лазерного интерферометра, работающего врежиме «динамических измерений».С помощью лазерного интерферометра можно записывать переходные процессы приотработке линейных координат (X = X(t)). При этом необходимо осуществлятьсинхронизацию записи сигнала с датчика и программы управления станком.Приборы со степенью подвижности 2.
Приборы структуры L0C2. Конструкция такогоприбора может быть аналогична конструкции робота типа «Skara», в котором вместодвигателей установлены датчики углового положения. На рис. 7, а) представленаструктурная схема взаимодействия устройства L0C2 с исполнительными органами станка.Здесь: 1 – Подставка, устанавливаемая на стол станка, 2 – первое поворотное звено, 3 –второе поворотное звено, 4 – стойка станка (координата Y), несущая шпиндель, которыйсвязывается со звеном 3 через сферический шарнир, 5 – каретка (координата X),движущаяся по станине.На рис.
7, б) изображен общий вид робота мод.KR 5 SCARA 350 ф. Kuka roboter GmbH(Germany). В настоящее время не известна реализация такого прибора. Прибор прост вконструкции и может быть удобен в эксплуатации, однако, имеет «мертвые» точки, когдазвено 2 и 3 расположены на одной прямой.Механизм устройства имеет 2 степени подвижности (W = 2):W = 6·n – (5·p1 + 4·p2 + 3·p3 + 2·p4 + p5),где: n = 4 - число подвижных звеньев, p1 = 3 - число кинематических пар с 1 степеньюподвижности.Рис.
7. Прибор L0C2: а) структурная схема, б) общий вид робота мод.KR 5 SCARA 350 ф.Kuka roboter GmbH (Germany).Приборы структуры L1C1. Такую структуру имеет прибор QC-10 [6] ф. “Renishaw”(England), получивший широкое применение для измерения отклонений от «эталоннойокружности» при её отработке на станке с ЧПУ. Приборы этого типа получили название«double ball bar» (DBB).
На рис. 8, а) представлен общий вид прибора, а на рис. 8, б) структурная схема механизма прибора.Звено 1 – стойка, несущая шарик, устанавливается, как правило, на стол станка. К этомушарику магнитом притягивается конус звена 2. Звено 2 и звено 3 соединяются между собойчерез индуктивный датчик. На конце звена 3 расположен шарик, который магнитомподвижно соединяется с конусом звена 4.Звено 4 устанавливается в шпиндель станка и может совершать взаимосвязанные движенияпо координатам X, Y, Z, по эталонной траектории, расположенной на сфере номинальногодиаметра. Отклонения от эталонной траектории на сфере номинального диаметравоспринимаются индуктивным датчиком.Механизм прибора при измерении отклонений от эталонной траектории на сференоминального диаметра имеет 4 степени подвижности (W = 4):W = 6·n – (5·p1 + 4·p2 + 3·p3 + 2·p4 + p5),где: n = 5 - число подвижных звеньев, p1 = 4 - число кинематических пар с 1 степеньюподвижности, p3 = 2 - число кинематических пар с 3 степенями подвижности (сферическаяпара), p2 = p4 = p5 = 0.W = 6·5 – (5·4+3·2) = 30 – 26 = 4.а)б)в)Рис.
8. Прибор мод. QC-10 для измерения отклонений от «эталонной окружности»: а)общий вид прибора, б) структурная схема прибора QC-10 в его взаимодействии сисполнительными органами станка, в) результаты измерения отклонений от эталоннойокружности в пл. XY на скорости обхода контура S = 1000 мм/мин на станке мод. МС – 300(по часовой стрелке - зелёная кривая и против часовой стрелки - сиреневая кривая).При присоединении прибора QC-10 к исполнительным органам станка, как показано на рис.8, б), у механизма прибора для измерения отклонений воспроизведения эталоннойокружности используются лишь 2 степени подвижности:1 – перемещение в индуктивном датчике dR – отклонения воспроизведения эталоннойокружности;2 – поворот звена 2 вокруг оси Zd – параметр, «привязывающий» отклонениявоспроизведения эталонной окружности к точке на окружности.Поворот звена 2 вокруг оси Yd используется для компенсации отклонения воспроизведенияэталонной окружности вдоль оси Zd, вызванные станком, а поворот звена 2 вокруг оси Xdиспользуется для «разматывания» шнура питания.Основные технические характеристики прибор QC-10 следующие:- скорость считывания и записи информации при движении исполнительных органовстанка - 250 точек/сек,- номинальные радиусы окружности (расстояние между центрами шаров): 50, 100,150, 250, 400 мм,- допустимая величина перемещения штока -1.25/+1.75 мм,- разрешающая способность (дискретность) – 0,1мкм- диапазон измерения +/- 1 ммЗдесь: dR – перемещение штока в индуктивном датчике, равное отклонениюдействительной траектории;p2 = 1 - число кинематических пар с 2 степенями подвижности (цилиндрический шарнир),p3 = 1 - число кинематических пар с 3 степенями подвижности (сферическая пара), p4 = 0 число кинематических пар с 4 степенями подвижности, p5 = 0 - число кинематических парс 5 степенями подвижности.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
