pronikov_a_s_1994_t_1 (830969), страница 46
Текст из файла (страница 46)
гл. 2). Нарушение работоспособности станка, т, е. его отказ, может выражаться как в прекращении его функционирования в результате поломки, заклинивания, замыкания и других причин (отказ функционирования), так и в выходе значений, установленных для параметров станка„за допустимые пределы (параметрический отказ) . Для станка наиболее характерны параметрические отказы нарушающие его работоспособность, когда он может функционировать, но с более низкими техническими показателями или с меньшей эффективностью. Работоспособность станка по выходным параметрам оценивают путем сравнения области работоспособности с областью состояний. Область состояний — это область, в которой с заданной вероятностью находятся регламентированные выходные параметры станка.
В общем случае это многомерное пространство, поскольку для каждого станка устанавливается несколько показателей, которые должны находиться в пределах, установленных нормативно-технической документацией, Для независимых выходных параметров эта область может быть представлена в виде набора отдельных областей состояний для каждого параметра, Область состояний является комплексной характеристикой качества станка, так как определяет его реакцию на внешние и внутренние воздействия. Чем меньше область состояний, тем выше начальное качество станка, а чем медленее она изменяется во времени, тем выше его надежность. Область работоспособности — это область допустимых значений выходных параметров.
Для выходных параметров, характеризующих точность станка, ее устанавливают, исходя из требований к точности обработанных деталей (см. п. 2.3). Работоспособным будет станок, для которого область состояний находится внутри области работоспособности. При эксплуатации станка изменяется (как правило, увеличивается) область состояний выходных параметров. Это связано с тем, что при эксплуатации станок подвергается многочисленным внешним и внутренним воздействиям.
Все виды энергии, в первую очередь механическая и тепловая, действуя на станок и его механизмы, вызывают в нем целый ряд нежелательных процессов, создают условия для ухудшения его технических характеристик. Часть процессов, происходящих в станке и влияющих на его технические характеристики, обратимы, так как они изменяют параметры деталей, узлов и всей системы в определенных пределах, без тенденции прогрессивного ухудшения. Наиболее характерный пример обратимых процессов — деформации узлов и деталей станков, происходящие под действием внешних и внутренних сил или тепловых полей, Необратимые процессы, например изнашивание, коррозия, приводят к постепенному ухудшению с течением времени технических характеристик станка.
Все процессы влияют на характеристики станка, вызывают погрешности в его функционировании и снижают качество заданного технологического процесса. На изменение показателей качества станка влияет скорость процессов, действующих на его узлы и механизмы. По скорости протекания все процессы можно разделить на три категории. Быстропротекающие процессы имеют периодичность, измеряемую обычно долями секунды. Эти процессы заканчиваются в пределах цикла Выкадные параметры, определяющие точность ойрабтпкц Иеталлорежущий станок Начальные параие~пры: ееоттрическая точность, жесткость Быапропротекаюшие процессы (Вибрации) Рабочие нагрузки, Внешние Юоздебстдия Процессы средней скорости Гееплодые дьрормации) Медленные процессы (изнашиВоние, коробление) Рис.
6.1. Влияние различных процессов на начальные параметры станка работы станка и вновь возникают при обработке следующей заготовки. К ним относятся вибрация узлов, изменения сил трения в подвижных соединениях, колебания рабочих нагрузок и другие процессы, влияющие на взаимное положение инструмента и заготовки в каждый данный момент времени и снижающие точность обработки. Процессы средней скорости протекают за время непрерывной работы станка, и их длительность измеряется обычно в минутах или часах.
Они приводят к изменению начальных параметров станка. К этой категории относятся как обратимые процессы, например изменения температурных полей станка и температуры окружающей среды, так и необратимые, например процесс изнашивания режущего инструмента, который протекает во много раз интенсивнее, чем процесс изнашивания деталей и узлов станка. Медленные процессы протекают в течение всего периода эксплуатации станка и проявляются, как правило, между его периодическими ремонтами. Они длятся дни и месяцы. К таким процессам относятся изнашивание основных механизмов станка, перераспределение внутренних напряжений в корпусных деталях, ползучесть металлов, загрязнение поверхностей трения, коррозия, сезонные изменения температуры.
Эти процессы влияют на точность, а также на КПД и другие характеристики станка, но изменения их происходят очень медленно. На рис. 6.1 приведена схема, на которой показано влияние различных процессов на начальные параметры станка. Эти взаимодействия достаточно сложны и имеют обратные связи, когда возникающие изменения начальных параметров станка влияют на характеристики протекающих процессов. Например, тепловые деформации отдельных звеньев станка могут не только исказить взаимное положение его узлов и этим повлиять на точность обработки, но и привести к повышенным нагрузкам и, как следствие, к более интенсивному тепло- выделению в механизмах. Для обеспечения работоспособности станка необходимо не только иметь заданные начальные характеристики станка, но и создать такую конструкцию, которая имела бы высокую сопротивляемость по отношению к воздействию различных процессов, изменяющих его выходные параметры.
Основные критерии работоспособности станка следующие: 1) геометрическая и кинематическая точность; 2) статическая жесткость; 3) вибростойкость; 4) теплостойкость (сопротивляемость температурным деформациям); 5) износостойкость; 6) коррозионная стойкость; 7) сопротивление усталости; 8) сопротивляемость короблению. Основную роль играют первые пять критериев, связанных как с начальными характеристиками (критерии 1 и 2) станка, так и с быстропротекающими (критерий 3), средней скорости (критерий 4) и медленными процессами (критерий 5).
Критерии 6, 7 и 8 также относятся к медленно протекающим процессам, но они характерны для специфических деталей и условий работы станка. Коррозионная стойкость к внешним воздействиям связана главным образом с недопустимыми методами эксплуатации, транспортирования и хранения станков. Коррозия может проявляться также под действием СОЖ при плохом ее составе. Сопротивление усталости характерно для условий работы кинематических пар (подшипники и направляющие качения, зубчатые передачи). Коробление характерно для станин и крупных корпусных деталей станков, расчет которых и соответствующие критерии работоспособности для различных деталей и узлов станка рассмотрены в т.
2 данного справочника. Основные критерии работоспособности рассмотрены ниже. 6.2. Геометрическая и кинематическая точность станка Геометрическая и кинематическая точность станка характеризует точность перемещения его формообразующих узлов без силовых и тепловых воздействий. Поэтому эти характеристики связаны в основном с точностью изготовления и сборки станка, т. е. с технологическими факторами. Высокие требования к точности современных станков определяют строгие допуски на точность перемещения и положения рабочих органов, связанных с геометрией станка, как с его исходной характеристикой. По точности станки подразделяют на пять классов.
Класс Н вЂ” станки нормальной точности, обеспечивают обработку деталей примерно по 8 — 7-му квалитетам точности. Класс П вЂ” станки повышенной точности, изготовлены преимущественно на базе станков класса Н, но с более высокими требованиями к точности базовых деталей (шпиндель и его опоры, направляющие и др.).
Класс  — станки высокой точности, которая обеспечивается за счет специальной конструкции отдельных элементов, более высокого качества их изготовления и эксплуатации станка в специальных условиях. Класс А — станки особо высокой точности, изготовленные с более строгими допусками, чем станки класса В. Класс С вЂ” сверхточные станки — специальные мастер-станки, предназначенные для изготовления прецизионных деталей станков, машин и приборов, от точности которых зависит получение требуемых характеристик изделия (делительные и эталонные колеса, измерительные винты и др.). Допускаемые отклонения для регламентированных нормативами показателей точности станков при переходе от класса к классу составляют геометрическую прогрессию со знаменателем ср=1,6.
В западных странах применяют аналогичную градацию станков на пить классов точности: обычный (без обозначения), высокий 10), прецизионный (Р), суперпрецизионный (БР) и ультрапрецизионный (УР). 'Перечень параметров, характеризующих геометрическую и кинематическую точность станков данного типа, методы их проверки и допустимые отклонения параметров регламентированы соответствующими стандартами. Обобщенным стандартом является ГОСТ 22267 — 76 «Станки металлорежущие.
Схемы и способы измерений геометрических параметров», в котором приведены методы и указаны метрологические средства, применяемые для проверок геометрической и кинематической точности станков различных типов. Нормы точности (допускаемые отклонения измеряемых параметров станка) приведены в стандартах «Станки металлорежущие. Нормы точности» на следующие станки: токарно-револьверные (ГОСТ 1? — 70), внутришлифовальные (ГОСТ 25 — 80)*, долбежные (ГОСТ 26 — 75)"', плоскошлифовальные с круглым выдвижным столом и вертикальным шпинделем (ГОСТ 27 — 88) ", продольно-строгальные (ГОСТ 35 — 85Е)*, автоматы прутковые многошпиндельные (ГОСТ 43 — 85Е) ~, токарно-карусельные (ГОСТ 44 — 85Е) ~, плоскошлифовальные с крестовым столом (ГОСТ 273 — 77) ~, вертикально-сверлильные (ГОСТ 370 — 81Е) *, отделочно-расточные вертикальные (ГОСТ 594 — 82), зубодолбежные (ГОСТ 658 — 89Е) „ зубофрезерные (ГОСТ 659 — 78Е), плоскошлифовальные с круглым столом (ГОСТ 871 — 71) „резьбофрезерные (ГОСТ 1797.— 78), хонинговальные и притирочные (ГОСТ 2041— 78Е), полуавтоматы токарные многошпиндельные (ГОСТ 6819 — 84Е) ~, зубошлифовальные (ГОСТ 7640 — 76Е) *, резьбошлифовальные (ГОСТ 8716 — 81) *, токарно-продольные автоматы (ГОСТ 8831 — 79Е), зуборезные для конических колес (ГОСТ 9152 — 83Е, ГОСТ 9153— 8ЗЕ), фрезерные вертикальные с крестовым столом (ГОСТ 9726 — 89Е)*, профильно-шлифовальные (ГОСТ 9735 — 8?), круглошлифовальные (ГОСТ 11654 — 84)', зубошлифовальные с червячным (ГОСТ 13086 — ??Е) и профильным (ГОСТ 13133 — ?7Е) кругом, продольно-шлифовальные (ГОСТ 13135 — 80Е)*, зубошлифовальные для конических колес (ГОСТ 13142— 83), зубошевинговальные (ГОСТ 13281— 77Е) *, круглошлифовальные бесцентровые (ГОСТ 13510 — 84Е) *, полуавтоматы протяжные горизонтальные (ГОСТ 16015 — 83Е) * и вертикальные (ГОСТ 16025 — 83Е)*, фрезерные консольные (ГОСТ 17734 — 88Е)*, токарные и токарно-винторезные (ГОСТ 18097 — 88Е) *, координатно-расточные и координатно-шлифовальные (ГОСТ 18098 — 87), автоматы токарно-револьверные (ГОСТ 18100 — 80) *, продольно-фрезерные (ГОСТ 18101 — 85Е)*, электроэрозионные (ГОСТ 20551 — 82Е), бабки расточные агрегатных станков (ГОСТ 21186 — 87) *, бабки фрезерные агрегатных станков (ГОСТ 22410 — 87)'.
В ГОСТах, отмеченных звездочкой, приведены также и нормы жесткости. Каждым стандартом предусмотрено обычно 20 — 30 проверок, осуществляемых, как правило, при ручном перемещении формообразующих узлов станка или при их перемещении на малых скоростях без нагрузок и отражаю- щих поэтому совершенство станка по точности с позиций его геометрии и кинематики. В стандарты «Нормы точности» включена также проверка точности и шероховатости образца-изделия, конфигурация и материал которого установлены стандартом. Образец обрабатывают на чистовых режимах. Полученные результаты не могут служить достаточно полной характеристикой точности станка и для этой цели требуется проведение специальных испытаний, учитывающих весь диапазон силовых и тепловых нагрузок и характеристику номенклатуры обрабатываемых деталей (см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
