CC BY
278
УДК 621.9-05+621.7-187 Д. Г. КОЛЬЦОВ
Омский государственный технический университет
ДИДГНОСТИКД ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ МЕТДЛЛОРЕЖУЩЕГО ОБОРУДОВДНИЯ_____________________________________
В статье описаны предпосылки и задачи технического диагностирования оборудования, описаны параметры для определения технического состояния металлорежущего оборудования. Представлены производители диагностических комплексов и рекомендации по их выбору.
Ключевые слова: точность станков, диагностика, геометрическая точность, прогнозирование технического состояния, RENISHAW.
В последнее время руководство машиностроительных предприятий, имеющих большой парк металлообрабатывающего оборудования,осознало необходимость проведения диагностики этого оборудования с целью выявления причин, влияющих на точность обрабатываемых деталей, а также оценки его технического состояния, соответствия нормам точности после проведения ремонтных работ. Контроль оборудования важен при внедрении на предприятии стандарта менеджмента качества 180 9000. Необходимость определения технического состояния металлорежущего оборудования возникает при его приобретении на вторичном рынке, если, конечно, оборудование не приобретается по цене металлолома, т.к. стоимость приобретения плюс будущая стоимость на восстановление могут превысить стоимость нового аналогичного оборудования. Поэтому, зная техническое состояние (соответствие нормам точности и величину износа основных узлов) станка, можно определить его реальную цену.
Исходя из вышеперечисленного, необходимо техническое диагностирование оборудования, т.е. определение технического состояния оборудования, а значит, соответствия значений параметров требованиям технической документации.
Задачами технического диагностирования являются:
— контроль технического состояния оборудования;
— поиск места и определение причины возникновения отклонений в работе оборудования;
— прогнозирование технического состояния.
Возникает вопрос: какие параметры металлорежущего оборудования необходимо диагностировать для определения технического состояния металлорежущего оборудования?
Согласно ГОСТ 8-82 [1], точность металлорежущих станков определяется тремя группами показателей:
— показатели, характеризующие точность обработки образцов изделий;
— показатели, характеризующие геометрическую точность станков;
— дополнительные показатели, а именно, способность сохранения взаимного расположения рабочих органов станка при условии приложения нагрузки, воздействия тепла, колебаний станка.
Но диагностирование оборудования не должно сводиться только к определению точности как одного из самых важных. Только по этим параметрам невоз-
можно в полной мере прогнозирование технического состояния. Поэтому предлагается при определении технического состояния металлообрабатывающего оборудования диагностировать следующие параметры:
1. Оценка оборудования на геометрическую точность согласно ГОСТ 22267-76 [2] или так называемая оценка в «статике» без нагрузок. В случае для эксплуатируемого достаточно большое время без проведения ремонтных работ оборудования можно определить его класс точности. Для станков с ЧПУ необходимо предусмотреть диагностирование точности позиционирования по ГОСТ 27843-2006 [3], погрешности воспроизведения теоретического контура по ГОСТ 30544-97 [4], погрешности связанной с неплавностью движения приводов.
2. Диагностика динамических характеристик оборудования (жесткость, вибрации, собственные частоты) при различных типовых схемах нагружения или при обработке тестовых деталей.
3. Оценка состояния основных узлов станка (износ) которые невозможно определить визуально, то есть необходимо разобрать узел. Здесь в основном это подшипники качения (особое внимание необходимо уделить подшипникам шпиндельного узла), скольжения, зубчатые колеса, валы. В данном случае необходимо применение методик неразрушающего контроля.
4. Диагностика электрической, электромеханической части и системы ЧПУ металлорежущего оборудования.
5. Диагностика состояния гидравлической и пневматической систем металлорежущего оборудования.
Как видно из пяти систем и параметров, по которым оценивается техническое состояние, три имеют непосредственное влияние на точность обработки на этом оборудовании, а последние две влияют только на надежность работы. Исключение составляет только диагностика электромеханических систем, а именно, электродвигателей. Несбалансированные роторы, изношенные подшипники в опорах приводят к значительным вибрациям самого электродвигателя, а также к передаче вибраций на корпусные детали и на исполнительные органы, самыми ответственными из которых являются шпиндель и ходовой винт, а это, в свою очередь, приводит к снижению точности обработки. При диагностировании по первому и второму пункту необходимо предусмотреть влияние температуры на оборудование, т.к. при опре-
ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК №3 (103) 2011 МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ
МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК №3 (103) 2011
Рис. 1. Результаты диагностики ВаІІЬаг ОС-10
Рис. 2. Пример диагностики подшипников
деленных условиях температурные деформации элементов станка приводят к очень большим погрешностям при обработке деталей, а также могут привести к подклиниванию направляющих и тем самым привести к поломке узлов станка. Измерения проводят при нормальных условиях, согласно ГОСТ 8-82, а также желательно провести испытания при нагреве рабочих органов станка, т.е. определить температурную стабилизацию станка.
При проведении экспресс диагностики (определение одного или нескольких параметров), можно ограничиться только определением погрешности воспроизведения теоретического контура по ГОСТ 30544-97.
Как видно из вышеперечисленного, необходимо измерение большого количества параметров, а можно ли объединить все в одном или нескольких диагностических комплексах. Произведя анализ представленных на рынке диагностических приборов и имея некоторые в собственном распоряжении, можно сделать следующие выводы и рекомендации.
Достаточно большое количество измерений параметров необходимо проводить при оценке станка
на геометрическую точность, а это значит, что необходимо вывести оборудование из работы на достаточно продолжительное время. При работе по методикам с применением эталонных оправок необходимо их изготовить или закупить, количество которых зависит от номенклатуры станков. Также есть еще недостатки: измерения ведутся аналоговыми приборами, что не позволяет автоматизировать процесс измерения, невозможно вести тренд замеров в автоматическом режиме, данные нужно заносить в ЭВМ вручную, это ведет к увеличению времени замеров и появлению ошибок обусловленных человеческим фактором. Основным недостатком данного вида измерений является:
— достаточно большое время проведения измерений;
—невозможно автоматизированное измерение с выдачей рекомендаций;
— точность, зависящая от средств измерений.
Исходя из вышеизложенного, необходима система для проверки точности оборудования, которая за минимальное время выполнит наибольшее коли-
Рис. 3. Траектория перемещения центра шпинделя
Рис. 4. Результаты балансировки
ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК №3 (103) 2011 МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ
МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК №3 (103) 2011
чество измерении с высокой точностью, имеющая в своем арсенале специальные методики для выдачи рекомендаций и специальных отчетов.
Оценка оборудования на виброустойчивость, определение собственных частот, определение жесткости, контактных деформаций, а также балансировка вращающихся частей, диагностика подшипников, может производиться при помощи специальных виброанализаторов.
На рынке представлены системы импортных производителей, таких как: RENISHAW Великобритания; Pinpoint Laser Systems, Inc США; Fixturlaser Geo 300, Швеция. Российские системы представлены компанией ОАО «СКВ Индикатор», производящей диагностический приборный комплекс «Диакин».
Из всех имеющихся на рынке приборов для диагностики технического состояния оборудования наиболее предпочтительным является система Ball-bar QC-20 [5] фирмы RENISHAW. Она предназначена для экспресс-диагностики по параметру круглости (рис. 1), который узаконен стандартами ISO 230 и ASME B5.54. и прописан в ГОСТ 30544-97.
Для наиболее точной диагностики необходимо применение системы лазерного интерферометра XL-80 [6] фирмы RENISHAW, которым можно производить весь спектр проверок по ГОСТ 22267-76, а также проводить измерения жесткости и виброустойчивости оборудования.
Для снятия динамических характеристик, диагностики подшипников качения (рис. 2), определения положения шпинделя в процессе работы (рис. 3), балансировки вращающихся элементов металлообрабатывающего оборудования (рис. 4) возможно применение анализатора вибраций двухканального «ДИАНА-2М» [7]. Этот анализатор имеет комплексное программное обеспечение для проведения диагностики вышеперечисленных параметров.
Библиографический список
1. ГОСТ 8-82. Станки металлорежущие. Общие требования
к испытаниям на точность [Текст]. — Введ. 1983 — 01—07. — М. : Изд-во стандартов, 1983. — 14 с.
2. ГОСТ 22267-76. Станки металлорежущие. Схемы и спо-
собы измерений геометрических параметров [Текст]. — Введ. 1988 — 01—01. — М. : Изд-во стандартов, 1988. — 146 с.
3. ГОСТ 27843-2006. Испытания станков. Определение
точности и повторяемости позиционирования осей с числовым программным управлением [Текст]. — Введ. 2008 — 01 — 01. — М. : Изд-во стандартов, 2008. — 16 с.
4. ГОСТ 30544-97. Станки металлорежущие. Методы проверки точности и постоянства отработки круговой траектории [Текст]. — Введ. 2002 — 01—01. — М. : Изд-во стандартов, 2001. - 9 с.
5. Сайт компании Renishaw. [Электронный ресурс]. — иИЬ : http://www.renishaw.ru/ru/telescoping-ballbar-systems—6813 (дата обращения : 10.05.2011).
6. Сайт компании Renishaw. [Электронный ресурс]. — URL
: http://www.renishaw.ru/ru/xl-80-laser-measurement-system—
8267 (дата обращения : 10.05.2011).
7. Сайт фирмы «Вибро-Центр». [Электронный ресурс]. — URL : http://www.vibrocenter.ru/diana2m.htm (дата обращения : 10.05.2011).
КОЛЬЦОВ Александр Германович, кандидат технических наук, доцент кафедры «Металлорежущие станки и инструменты».
Адрес для переписки: e-mail: [email protected]
Статья поступила в редакцию 11.05.2011 г.
©А. Г. Кольцов
Книжная полка
Лабораторный практикум по материаловедению в машиностроении и металлообработке : учеб. пособие для начального профессионального образования / В. Н. Заплатин [и др.]. - М. : Academia, 2010. - 240 с. -ISBN 978-5-7695-6551-9.
Учебное пособие предназначено для изучения предмета «Материаловедение» и является частью учебнометодического комплекта по дисциплинам общепрофессионального цикла для технических профессий. Приведены лабораторно-практические работы по всем темам дисциплины «Материаловедение». Представленные задания способствуют закреплению материала, изучаемого на уроках, развивают техническое мышление обучающихся. Для учащихся учреждений начального профессионального образования.
Булавинцева, И. А. Машиностроительное производство : учебник для студентов учреждений среднего профессионального образования / И. А. Булавинцева. - М. : Academia, 2010. - 176 с. - Гриф МО РФ. -ISBN 978-5-7695-6240-2.
Учебник предназначен для изучения предмета «Машиностроительное производство» и является частью учебнометодического комплекта по специальности «Технология машиностроения». Рассмотрены особенности машиностроительной отрасли и перспективы ее развития, типы производства, производственные процессы и производственная структура машиностроительного предприятия, его основных и вспомогательных цехов (заготовительного, механосборочного, инструментального), транспортно-складского и энергетического хозяйства. Описаны методы получения заготовок. Изложены вопросы технической подготовки и организации производства и труда. Для студентов учреждений среднего профессионального образования.
