Разделы сайта

Читаемое

Обновления Sep-2017

Промышленность Ижоры -->  Станки механосборочного производства 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 [ 68 ] 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96

приблизиться к наиболее типичным реальным случаям обработки, сохраняя для простоты испытаний статическое нагружение станка. Направление и координаты точки приложения нагружающей силы должны соответствовать направлению и точке приложения силы ре--зания при типичном случае обработки. Нагружающая сила должна быть достаточной для того, чтобы вызвать перемещения, которые можно точно зафиксировать с помощью обычного индикатора с ценой деления 0,01 мм, но она не должна превышать допустимой для испытуемого станка нагрузки. Рекомендуется определенное типичное расположение перемещаемых узлов на станке. Для того чтобы можно было судить о качестве регулирования стыков, должно быть соблюдено требование о первичности нагружения (о нагружении сразу же после установки узлов станка в заданные положения).

Для проведения испытаний на жесткость используют специальные приборы. Основными частями каждого такого прибора являются нагрузочное устройство (домкрат и предварительно отградуированный динамометр с индикатором нагрузки) и индикаторы перемещений.

При проверке обычно измеряют суммарную податливость станка, характеризуемую относительным смещением его узлов, несущих инструмент и обрабатываемую заготовку, при заданной нагружающей силе. Нормируют наибольшее допустимое перемещение (т. е. нижнюю границу жесткости).

Знание только суммарной податливости не всегда достаточно. Поэтому при испытании опытного образца станка может быть составлен баланс упругих перемещений. Для этого при статическом нагружении измеряют, а затем пересчитывают к точке приложения силы перемещения элементов упругой системы станка. Баланс упругих перемещений позволяет оценить долю отдельных элементов или узлов станка в суммарном относительном смещении его испытательных звеньев, отыскать слабые (по жесткости) элементы, оценить качество их изготовления и сборки.

В значительной степени жесткость станка может зависеть от регулировки подшипников шпинделя, поэтому предусмотрена проверка зазоров - натягов этих подшипников. Проверку проводят как в холодном, так и в разогретом до установившейся температуры состоянии подшипников. В процессе проверки, например, радиального зазора - натяга переднего подшипника измеряют перемещение шпинделя (относительно корпуса шпиндельной бабки) при нагружении его силой, действующей в направлении, перпендикулярном к оси шпинделя. Нагружение осуществляется ступенчато до состояния, при котором достигается линейная зависимость между силой и перемещением. Отрезок, отсекаемый на оси ординат касательной к линейной части графика б = / (Р), может оказаться выше или ниже начала координат (рис. 19.6). В первом случае он характеризует радиальный зазор, во втором - натяг проверяемого подшипника. Аналогично проверяют величину осевого зазора - натяга подшипников.

Проверкам, рассмотренным выше, подвергают все станки, в том числе и серийные. Для опытных образцов станков на этом этапе дополнительно проверяют работоспособность электрооборудования (в

основном, прочность и сопротивление изоляции силовых цепей), а для опытных образцов соответствие органов ручного управления требованиям эргономики (ГОСТ 21752-76).

Вторую группу проверок (самую большую) составляют проверки станка на холостом ходу. Испытания на холостом ходу начинают с включения станка и проверок правильности функционирования основных его механизмов и систем. Проверяют электрооборудование (работу путевых выключателей, защитных блокировок, нулевой, тепловой и максимальной защиты, нагрев катушек аппаратов, резисторов и пр.), работу систем смазывания и охлаждения, системы управления скоростями движения рабочих органов станка, правильность функционирования главного привода и механизмов привода подачи. Главный


Рис. 19.6. Определение зазоров и натягов подшипников


Рис. 19.7. Определение линейных и угловых перемещений шпинделя

привод проверяют на всех частотах вращения, а также в режимах частых пусков, остановов и реверсирования. На максимальной частоте вращения шпинделя станок должен проработать до момента стабилизации температуры шпиндельных подшипников, обмоток электромагнитных муфт и электродвигателя, но не менее 30 мин. При этом температура поверхности шпиндельной бабки в области переднего и заднего подшипников шпинделя не должна превышать заранее установленных допустимых значений.

Теплообразование и связанные с ним температурные деформации являются одним из факторов, обусловливающих погрешности механической обработки - отклонения размеров и искажения геометрической формы обрабатываемых деталей. В наибольшей степени на точность обработки влияет изменение положения оси шпинделя относительно суппорта (или стола) вследствие температурных деформаций. Поэтому для опытных образцов станков наряду с проверкой нагрева подшипников шпинделя, по ГОСТ 7599-82 предусмотрена проверка их температурной стабильности.

При испытании, например, координатно-расточного станка проверку осуществляют следующим образом-. На столе станка перпендикулярно к оси шпинделя устанавливают контрольный диск с точными цилиндрической и торцовой поверхностями. На оправку, укрепленную в шпинделе станка, надевают быстросъемную державку с двумя микронными индикаторами (рис. 19.7). При ручном повороте шпинделя первый индикатор измеряет отклонение от перпендикулярности



оси шпинделя к плоскости диска (стола) на диаметре Д второй отклонение от соосности осей шпинделя и стола. Опредеянв отклонения в двух диаметрально противоположных точках диска на холодном ({/пол и Угтоя) и нагретом до установившейся температуры (У1 нагр и нагр) станкс, МОЖНО найти нормируемые линейное Лт. я и угловое Ат. у температурные смещения осей шпинделя и стола в плоскости YOZ:

Дт. л = [(У1 нагр - У1 хеш) - {Уг нагр - % 1ол)1/2; Ат. у = [(г/1 нагр - У1 хол) - (г/2 нагр - У2 хол)1/1000О,

где г/1 нагр> г/1 хол, г/г нагр, г/г хол - отклонения, мкм; D - диаметр контрольного диска, мм.

Аналогично определяют температурные деформации в плоскости

XOZ.

Одним из критериев качества изготовления и сборки станка является шум, возникающий при его работе. Для обеспечения нормальных условий работы людей в производственных помещениях шум каждого станка регламентирован. Цель проверки шумовых характеристик - установить, не превышает ли уровень шума станка допустимого значения. Допустимые значения устанавливаются в зависимости от чувствительности человеческого уха к шумам в различных частотных диапазонах (до 90 дБ - для частот менее 350 Гц, до 75 дБ - для частот выше 4 кГц). Для оценки шума используют шумомеры, реагирующие на звук подобно человеческому уху. В состав шумо-мера входят микрофон, усилители, корректирующие контуры (А, В и С), набор полосовых фильтров и стрелочный измерительный прибор.

Шум измеряют обычно при наибольшей частоте вращения шпинделя. Три переключаемых корректирующих контура могут изменять частотную характеристику шумомера в зависимости от уровня шума, что позволяет более объективно оценить шум проверяемого станка. Для опытных образцов проводят частотный анализ шума с помощью вклгочения полосовых фильтров, позволяющих определить уровень шума в узких полосах частот. Для точного анализа используют ок-тавньге (отношение средних частот соседних полос 1 : 2) и третьок-тавные (отношение 1 : 1,26) фильтры. Результаты анализа представляют в виде спектра шума, показывающего уровни шума на разных частотах исследуемого диапазона.

Ярким показателем качества изготовления и сборки станка является уровень его колебаний на холостом ходу. Наибольший интерес представляют измерения относительных колебаний инструмента и заготовки, как непосредственно влияющих на точность обработки. При испытании опытных образцов станков относительные колебания измеряют во всем диапазоне частот вращения шпинделя. В конусное отверстие шпинделя устанавливают регулируемую оправку с биением измерительной шейки менее 3 мкм.

Датчиком (емкостным или индуктивным), установленным на суппорте станка, измеряют относительные колебания и подвергают их

частотному анализу в диапазоне частот до 1 кГц. Частотный спектр коланий хол<к:того хода определяется в основном наиболее мощными возбудителями колебаний (неуравновешенные вращающиеся детали привода главного движения станка, погрешности зубчатых и ременных передач, муфт, подшипников качения и др.) и собственными колебаниями элементов упругой системы станка. Колебания холостого хода нормируют по частотным диапазонам: нормы на составляющие спектра, частоты которых лежат ближе к частоте потенциально неустойчивой формы колебаний станка (частота возможных в системе автоколебаний), должны быть более жесткими, чем для других частотных диапазонов.

Для серийных станков эту проверку проводят на частоте вращения шпинделя, соответствующей чистовой обработке.

В программу испытаний опытных образцов станка включены также энергетические испытания - проверка мощности, потребляемой главным приводом и приводом подач при работе станка на холостом ходу. Эти показатели характеризуют потери на трение в приводе, которые зависят от конструкции привода, а также правильности сборки и регулирования основных его элементов (натяжение ремня, предварительный натяг подшипников и др.), работы системы смазывания, продолжительности обкатки станка.

Проверка мощности Nc (х. х), потребляемой главным приводом на холостом ходу, проводится после разогрева станка, при условии, что значение мощности остается неизменным по крайней мере в течение 10-15 мин. Испытания проводят на минимальных, средних и максимальных частотах вращения шпинделя с помощью комплекта приборов для измерения мощности, подключаемых к входным клеммам электродвигателя. По результатам измерений мощности с(х.х) строят графики Лс(х. х) = / [п), на которые наносят кривые или семейства кривых, полученные при испытании.

Для станков с ЧПУ, по сравнению с обычными станками, предусмотрены дополнительные проверки.

Проверка точности позиционирования подвижных исполнительных узлов станка (столов, суппортов, салазок, стоек) является одной из основных проверок его точности. Точность позиционирования характеризуют следующие статистические показатели:

а) накопленная погрешность А позиционирования, равная алгебраической разности наибольшего бщах и наименьшего бщщ (на аттестуемой длине /) среднеарифметических значений погрешностей позиционирования (отклонений фактического положения узла от заданного программой):

где 8ji - погрешность позиционирования в /-й контрольной точке (/ = 1, т) при £-м испытании (i = 1, п);при проверке опытных образцов станков п = 10, серийных л = 5; - среднеарифметическое значение погрешности в j-й точке;



б) среднее квадратическое отклонение Sj погрешности позиционирования в /-Й контрольной точке при многократных подходах подвижного узла к запрограммированному положению (п = 5-ь10);

Sj = Rjfdn,

где i?j = (б; max - Sj-min) - рззмах варьирования погрешностей позиционирования в /-Й точке при повторных испытаниях (подходах); dn - коэффициент, зависящий от значения п; при п = 5 d = 2,326, при rt = 10 d = 3,078.

Первый из показателей характеризует систематическую погрешность позиционирования на аттестуемой длине / перемещения, второй - случайную погрешность, которая в данном случае является функцией положения позиционируемого узла.

Статистические показатели определяют на основании результатов измерений погрешностей бу; позиционирования в m контрольных точках на аттестуемой длине / перемещения узла. Число точек, в которых выполняют измерения, обычно равно 10-20. Проверку осуществляют на скорости быстрого перемещения с запрограммированными остановками в контрольных точках. Измерения проводят с помощью штриховой меры, установленной на перемещающемся узле, и микроскопа, закрепленного на специальной оправке в шпинделе станка. Для измерения погрешностей позиционирования можно использовать лазерный интерферометр с цифровым выходом.

Среднеарифметическая погрешность б, на длине / (при / = 1, т) может иметь явно выраженный периодический характер с шагом, например, равным шагу ходового винта станка. Другими источниками (кроме ходового винта) этой циклической погрешности могут быть шаговый двигатель, зубчатые передачи в приводе подачи, не охваченные датчиками обратной связи. Периодическое отклонение при позиционировании проверяют теми же средствами на длине /, равной двум шагам этой погрешности с интервалами в 0,1 шага.

Периодическое отклонение представляет собой составляющую систематической погрешности позиционирования, текущее значение которой повторяется через одинаковые интервалы (шаг). Периодическое откло1?ение характеризует размах j8, равный алгебраической разности наибольшей бщах и наименьшей бщт среднеарифметических ошибок позиционирования на длине /, т. е.

В = 6[j]ajj - б[пц,.

Средние значения погрешностей позиционирования б,- в /- й могут оказаться разными при подходе подвижного узла в эту с двух противоположных направлений - справа (6jc.,r,) и (бусл)- Разность iij =1 бспр - бсл I определяет зону нечувств ности при позиционировании. При испытании станка с ЧПУ ние Uj определяют в трех контрольных точках, располож на длине, равной 1/5, 1/2 и 4/5 длины рабочего пере.ещеки5! Из трех полученных значений ы,- определяют наибольшее й , торое характеризует зону нечувствительности проверяемого с

точке точку слева итель-зиаче-енных узла, ко-:танка.

Эталон

9актицшив траектории


Рис. 19.8. Отклонение фактических траекторий перемещения стола от эталона

Для станков с контурными системами ЧПУ предусмотрена проверка отработки прямолинейной траектории под углом к осям координат. Проверку выполняют для трех углов а = 5; 26,5; 45°. В качестве базовой плоскости используют рабочую поверхность синусной линейки, закрепленной на столе станка. Измерения проводят с помощью какего-либо датчика относительных перемещений, установленного на шпинделе станка. При перемещении стола с линейкой из точки / в точку 2 под углом а к оси X (рис. 19.8) и обратно отклонение фактической траектории от базовой плоскости линейки непрерывно фиксируется датчиком перемещений и записывается. Повторение испытания несколько раз позволяет найти среднеарифметические значения f,- отклонений фактической траектории от идеальной. Алгебраическая разность Af =

= fmax - fralti ЯВЛЯСТСЯ ОцеНКОЙ

проверяемого показателя станка.

Следующая проверка связана с контролем отработки системой привода подач станка единичных импульсов программы. Проверяемому узлу сообщают движение единичными импульсами сначала в прямом, а потом в обратном направлении. Число импульсов не менее 20. С помощью многооборотного стрелочного индикатора или какого-либо другого датчика перемещения фиксируют отклонения фактического перемещения узла от номинального значения импульса (дискреты). Наибольшая величина этого отклонения является оценкой точности отработки системой единичного импульса.

В число дополнительных проверок станков с ЧПУ на холостом ходу входит также проверка времени смены инструмента с помощью имеющегося на станке манипулятора.

Третью группу проверок составляют проверки стайка при его работе. Прежде всего следует указать на проверки работоспособности станка при максимальных режимах резания: при работе с максимальной силой резания, при резании с наибольшей мощностью, при резании с наибольшим крутящим моментом. Контроль силы резания осуществляется по величине (N (рез) - Л/с (х. х)) при постоянной частоте вращения шпинделя. На режимах, обеспечивающих получение наибольшей мощности, одновременно контролируется падение частоты вращения шпинделя (не более 3 %).

Оценку результатов испытаний проводят по внешнему виду обработанной поверхности, которая не должна иметь следов вибраций. Наблюдая за мощностью /Ус (ре.ч), потребляемой электродвигателем главного привода станка (которая должна быть не менее установленной), проверяют работу всех механизмов и систем станка на безотказность.

Стайки с ЧПУ проверяют на безотказность при обработке по специальной программе типичной детали в течение 2 ч для серийных

409



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 [ 68 ] 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96

© 2003 - 2017 Prom Izhora
При копировании текстов приветствуется обратная ссылка