pronikov_a_s_1994_t_1 (830969), страница 48
Текст из файла (страница 48)
Этими методами, как правило, измеряют предельные отклонения и они мало приспособлены для измерения параметров траекторий узлов станка. Стандартные проверки позволяют оценить лишь нахождение данного параметра в пределах допуска. Бесконтактные методы измерения обеспечивают более широкие возможности оценки выходных параметров станка, характеризующих его точность. Они позволяют автоматизировать процесс измерения и получить . массив данных при многократных измерениях, фикси- ровать результаты графически, на дисплее или в виде протокола испытаний, перерабатывать информацию с оценкой более широкой номенклатуры показателей, характеризующих точность станка.
Численные значения допустимых отклонений при различных проверках зависят от типа, размера и класса точности станка. В среднем порядок отклонений для станков средних размеров нормальной точности находится в пределах 10 — 30 мкм. Для станков классов А и С эти отклонения от нескольких микрометров до десятых долей микрометра и выше. Для сверх- прецизионных станков достигнута точность обработки, которая измеряется тысячными долями микрометра (нана-технология). В табл.
6.2 приведены средние значения допустимых отклонений Л образцов, обработанных на станках средних размеров (наибольший диаметр заготовки В = 320 мм и длина Е= = 1000 мм) нормальной точности Н 181. Для станков с другими размерами В, и Е, эти значения изменяются соответственно в Рнс. 6.3. Формирование суммарной погрешности агрегатно-расточного ' станка: ! — приспособление; 2 — боковая станина; 8 — центральная станина; 4 — направляющая плита; 5 — подвижная платформа; б — упорный угольник; 7 — инструментальная бабка; 8 — шпиндель 6.3.
Звенья формообразующей системы расточного станка Направление перем ещения относительно предыдущего зве- на Система координат (см. рис. 6.3) Звено Заготовка Приспособление Боковая станина Центральная станина Направляющая плита Подвижная платформа Упорный угольник Инструментальная бабка Шпиндель 5о 51 58 Зз 54 58 ~8 57 ~8 Х1 Хз ~з Х4 У5 Х8 7 ГР8 оценить вклад элементарных погрешностей станка в формирование выходных параметров точности. Для примера на рис. 6.3 представлена схема агрегатно-расточного станка, скомпонованного из унифицированных узлов 14). Этот станок является одной из позиций автома'тической линии.
К станку предъявляют повышенные требования точности, особенно к положению подвижной платформы. Для оценки суммарной погрешности обработки Лг, (растачивания отверстия диаметром 2г) рассматривают последовательный переход от одной системы координат к другой, построенных на базовых поверхностях сопряженных узлов станка. При этом учитываются смещение и поворот осей каждой системы по отношению к исходной и влияние этих погрешностей на погрешность обработки, вносимую станком. Обрабатываемую поверхность представляют в виде совокупности точек, каждая из которых я координатами и отклонением о номинального положения по нормали к данной поверхности.
Баланс погрешностей положения точки имеет вид Ж Аг~ = Х 4~;~;.где щ — передаточный коэффи- ~=! циент для ~-й элементарной погрешности; У— число элементарных погрешностей (в рассматриваемом случае У=9); б; — элементарная погрешность, вносимая г-м узлом. В табл. 6.3 указаны звенья формообразующей системы станка и соответствующие им системы координат. Для определения суммарной погрешности Лг„оценивают (экспериментально или расчетным путем) направление и величину наибольших смещений данного звена относительно предыдущего и определяют передаточные коэффициенты а;, оценивающие влияние данного звена на погрешность обработанной поверхности.
Передаточные коэффициенты для погрешностей двух элементов силового стола (направляющей плиты и подвижной платформы) для операции растачивания приведены в табл. 6.4. Методика аналитического и матричного методов суммирования элементарных погрешностей формообразующей системы станка и оценка точности положения конечного звена станка, определяющего точность обработки, рассмотрена в работах18) и [1]. Основные методы повышения геометрической и кинематической точности станков связаны с технологией их изготовления — с точностью обработанных сопрягаемых поверхностей и в первую очередь таких элементов, как направляющие качения и скольжения, шпиндельные опоры, пары ходовой винт — гайка, червячные делительные передачи.
Методы изготовления точных деталей станков рассмотрены в специальной литературе Характер выходной погрешности Передаточный коэффициент Чю ИСТОЧНИК ПО- греш ности Смещение оси растачиваемого от- верстия от номинального положения по оси Х То же, йо оси У Перекос оси растачиваемого отвер- стия в горизонтальной плоскости То же, в вертикальной плоскости Смещение оси растачиваемого от- верстия от номинального положе- ния по оси У Смещение оси растачиваемого от- верстия от номинального положе- ния по оси Х То же, по оси У Направляющая плита яп ~р 0 — (Х +Е5+Хт) яп ср (Хи+25+77) соз ф ~Х +Х„соыр) япср Подвижная платформ а соыр 6„ ~5 аб яп ср 0 — (Л,+г ) з1п «р Перекос оси растачиваемого от- верстия в горизонтальной плоскости То же, в вертикальной плоскости Смещение оси растачиваемого от- верстия от номинального положения по оси У (Х.+Х,) соз ср (Х6+Х, соз ср) яп ср Р5 75 Обозначения: 6„,, 6„,, 6,,— малые поступательные смещения; а;, р;, 7; — малые повороты вокруг осей Х;, У;, К; системы координат 5; (см.
рис. 6.2); Л„и Մ— координаты формообразующей точки инструмента в общей системе координат; ~р — текущий угол поворота инструмента. 3. Силы и моменты вредных сопротивлений [10] — силы трения, сопротивление среды и др. Приложены в местах контакта звеньев станка со средой или с другими звеньями и направлены против движущих сил. Силы и моменты сопротивлений (пп. 2 и 3) уравновешиваются в статике движущими силами и моментами. Силы сопротивления оказывают решающее влияние на тепловой режим работы станка. 4. Силы тяжести (вес) 6 действуют на все детали станка. Определяют в соответствии со вторым законом Ньютона: б=тд, где т— масса детали; д — ускорение свободного падения.
5. Силы упругости деформируемых звеньев станка. Возникают под действием любых сил, действующих на звенья станка. Своеобразная реакция на действующие силы. После снятия нагрузок силы упругости восстанавливают (в пределах упругих свойств) первоначальные размеры и форму звеньев станка, поэтому их также называют восстанавливающими или позиционными силами. 6. Силы взаимодействия между звеньями станка или механизма (в кинематических парах).
В соответствии с третьим законом Ньютона в кинематических парах возникают нор-' мальные составляющие силы, равные и противоположные по направлению, и тангенциаль- [9]. Существенное влияние на геометрическую точность оказывает сборка прецизионных узлов станка, например шпиндельного узла, закаленных накладных направляющих скольжения и качения, узлов фиксации поворотных столов и блоков [3]. Геометрическая и кинематическая точность станка — необходимый, но недо, статочный критерий, определяющий их работоспособность. В первую очередь надо определить силы, действующие на станок и его узлы, и оценить те деформации и смещения, которые они вызывают. 6.3. Силы, действующие в станках Силы и моменты, действующие в станках, делят на следующие группы.
1. Движущие силы и моменты, вызванные работой двигателей (электрических, гидравлических и др.). Силы и моменты приложены к ведущим звеньям приводов станка. 2. Силы и моменты полезного сопротивления [10] — силы резания и другие силы и моменты рабочих процессов. Приложены в зоне резания или в рабочей зоне к инструменту и заготовке, а через них — к звеньям станка, которые называют ведомыми (шпиндель, суппорт, стол и др.).
6.4. Передаточные коэффициенты для оценки влияния плиты и платформы расточного станка иа выходную погрешность Рис, 6.4. Схема силового воздействия на станок ные составляющие — силы трения. Первые работу не совершают. Работа сил трения трансформируется в теплоту. 7. Динамические силы, в том числе силы Ф инерции Р„=ту, и моменты инерционных сил М.=Ув, где и — масса звена; у, а — соответственно линейное и угловое ускорение звена; 1 — момент инерции звена.
Роль этих сил возрастает с ростоМ ускорений. Силы и моменты групп 1, 2 и 4 относят к внешним воздействиям. Они приложены к станку и его механизмам извне, известны или могут быть определены. Силы и моменты групп 3, 5 и 6 называют внутренними. Они представляют собой реакцию на действие внешних сил и неизвестны заранее. Рассмотренная классификация не является исчерпывающей, Важную роль в станках играют силы, вызванные тепловыми деформациями звеньев, погрешноетыо изготовления отдельных деталей станков, наличием пассивных связей, неуравновешенностью вращающихся валов и др.
Схема силового воздействия на станок показана на рис. 6.4, Силы и моменты внешних силовых воздействий выделены жирными стрелками. К ним следует отнести и реакции основания на станину Я1, Й~. От двигателей главного движения Р~ и подач Р2 на ведущие звенья приводов И1 и Ит передаются соответственно движущие силы и моменты: Р~ — = Р~о~ =М~п~ и Р2 =— Г~о~=М~п~, (6.1) где Р~, Р2 — мощность электродвигателей; Р~, Р2 и М~, М2 — соответственно движущие силы и моменты; о~, о2, п~, п2 — соответственно скорости и частоты вращения ведущих звеньев. Силы и моменты полезного сопротивления по трем координатным осям действуют на инструмент (с индексом 2) и заготовку ( с индексом 1), а через них на шпиндель 1 и суппорт 2.
По каждой из осей силы равны по величине и противоположны по направлению: Р,~=Р ~, Ру~=Р~ь Г ~=Р,2. Силы и моменты полезного сопротивления функционально зависимы от движущих сил и моментов. Из уравнения (6.1) получаем Р'д~о„~ = — Мц~п~ = — Р1о~т»; Рд1 — — 1020Р1т1/оды(6.2) где о„1 — скорость резания в направлении действия силы Р„ь м/с; М„~ — момент в направлении действия силы Р„~, .п~ — частота вращения шпинделя; т1 — КПД привода главного движения. ~92 4 Рис. 6.5.
Внешние силы и моменты, действующие на шниндельный узел: а — конструктивная схема; б — силовое воздействие; и — схема разгруженного шпинделя; г — схема неразгруженного шпинделя; д — опоры шпинделя разгружены от осевых снл зажима Я; е — опоры шпинделя нагружены от действия силы Я б.5 Расчет сил и упругих смещений ВалоВ и осей г учет ом жеппкоспи опор Прогиб и реахиия В опорах Расчетная схема Прогиб от дейстВия единичной силы, у;г» У схемы Ь' Ьз аЬ2 + + а' ЗЕ4 5Е.Уп У»»= (а+Ь)' + а+Ь у=Р— Ь у=Р— га А'»» = л у» "»г=Ь Уг 2 Ь а с 1г а, Ь а,Ь(а'-а,') (а+Ь) аг У»г — * 2 4 -4р 1» а 1г а бЕ.Уа (а+Ь)с»аж)Ь аЬс !аг 1 аг бЕ~ / Р»г 1» Й»» аг У»= Рг Ла -а, у=Р— 3га ~г» =АУ» "'гг =.й Уг Уг» = У»г а' аг » а2 айаг Угг =-~ 1» 1г, кгг а»с»аг- а,г) с а (а+с) аг + Угз / аг 1 а2 бЕ7а с У»=Рз . ла а+с У =Рз— »га ~з» = 1» У» "з =12 Уг Уз» = У»з Узг Угз 1» сг (а+с) г сг(а+с) Ба 1гаг УУУ= [ "з» о1 Д-2с) Га А ф Д-,сЬ) Я1га (Ьз 14 '+Раг(Ъ;с1 МС;с) ЬП-гЯ аЬ ~с айаг д1 У4г д а,~,4 + 12Е3 Л» с)а, (с-Лда» а Л 1г агЬ вЂ” + 1» уг "'4» %4г а»а»+Ь)4 — Ра»аг Й»-с)(а+а») »с4» = 1»У» ~4г 1гУг Индекс»' обозначает номер схемы; индекс А — номер сечения г Из (6.2) следует, что при очень малых скоростях действующие в станке силы могут быть сколь угодно большими.
На рис. 6.4 показаны направления действия силы тяжести станины 6, суппорта (салазок) 62, шпинделя 6~ и момента силы вредных сопротивлений шпинделя М , и салазок Тг, силового воздействия ременной передачи (,2~ М~, которые необходимо учитывать для всех звеньев. Внешние силы и моменты, действующие на станок, удобно рассмотреть на примере основных узлов станка, что позволяет вскрыть их функциональную роль.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
