CC BY
56
УДК 621.9.06+621.7.08
Хабаров A.B., Khabarov A.V., e-mail: [email protected] Кольцов Л.Г., Koltsov A.G., e-mail: [email protected] Омский государственный технический университет, г. Омск. Россия Omsk State Technical University. Omsk, Russia
Л IE T ОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ ТОЧНОСТИ ОБОРУДОВАНИЯ
RESEARCH METHODS GEOMETRIC PRECISION EQUIPMENT
В статье рассмотрены вопросы обеспечения геометрической точности металлорежущего оборудования. Представлены результаты изучения геометрической точности при помощи современных устройств.
The article discusses the issues of geometric precision cutting equipment. The results of the study of the geometric accuracy using modem devices.
Ключевые слова: геометрическая точность, измерительные системы Remshaw, точность позиционирования
Keywords: geometric accuracy, measuring systems Renishaw, positioning accuracy
В современном машиностроении очень широко представлены станки с числовым программным управлением. Это специализированное многофункциональное оборудование, при помощи которого можно изготавливать высокотехнологичные детали и агрегаты, Каждый сга-нок имеет ряд параметров, которые в своей совокупности объединены одним определением -геометрической точностью оборудования. В общем случае, геометрическая точность станка -это набор параметров и свойств станка, характеризующих качество его изготовления.
Основными параметрами геометрической точности являются:
1) Точность позиционирования - параметр, который говорит о том. насколько точно станок приходит в заданную точку. Всегда берется по модулю.
2) Повторяемость - параметр, который говорит о том. с какой ошибкой станок может произвести позиционирование после перемещений по осям.
3) Люфты - параметр, также как и предыдущие два. входящий в ряд основных. Могут быть абсолютно во всех узлах, но наибольшее отклонение дают люфты в ШВП
4) Отклонение от круглости - параметр, говорящий о том. насколько точно станок может отрабатывать круговую траекторию. Для измерения данного параметра используется специальное устройство.
5) Отклонение от перпендикулярности - также важный параметр, отвечающий за то. насколько хорошо выставлены оси передвижения станка. Параметр отличается от предыдущих тем. что погрешности, связанные с ним, весьма сложно устранить.
Геометрическая точность станка является важной его характеристикой, но не может в полном объеме характеризовать точность обрабатываемых на станке изделий.
Геометрическая точность станка определяется рядом проверок с помощью измерительных инструментов и приборов, Измерение обработанных на чистовых режимах образцов является косвенной оценкой этой точности и дополняет указанные проверки.
Точность перемещения, повторяемость и взаимное расположение осей вносят наибольшую погрешность в общую точность изготовления детали. На данный момент существуют специальные методики для проведения проверок по этим параметрам, которые описаны в международном стандарте ISO 230-2005. Как известно, для перемещения по одной осп станок использует только одни двигатель, но если необходимо отработать траекторию какой-
либо кривой, то задействуются уже две осн. Таким образом, можно сделать вывод, что конечная погрешность станка будет равна суммарной погрешности перемещений по каждой осн. Это говорит о том, что наиболее сложной траекторией для станка будет траектория окружности. Именно по этим причинам был разработан тест отклонений от круговой траектории. Для его проведения фирма Иешчкта" разработала измерительный комплекс Ва11Ваг
0С-20ТЛГ, многократно ускоряющий процесс проверки и тестирования геометрической точности станков с ЧПУ.
Сам тест построен на том. что в реальности станок никогда не сможет отработать идеальную круговую траекторию перемещения. С равнивая отработанную станком траекторию с идеальной окружностью, можно проанализировать ее и судить о некоторых параметрах станка. В основе прибора лежит запатентованный компанией Иеш^Ьжу датчик линейных перемещений. который измеряет изменение радиуса окружности при отработке станком круговой траектории с частотой до 1000Гц.
Рнс.1. Измерительный комплекс фирмы Renishaw BallBar QC-20W
■lull bur дна гное мка I ;
ХЧ ЖИиад 15№и20Ш1«б-130Ш
Ontpenip; hdfcflrrjY Овтв; 2С13-нст-С5 15:01:26
Исследование геометрической точности обрабатывающего центра Mazak Variaxis 630Т
Данный сынок был поставлен на предприятие в 2013 году новым, был выставлен и полностью готов к эксплуатации. Предприятию необходимо было произвести сверку реальных параметров с заявленными в паспорте станка. Помимо стандартных тестов произведен и круговой тест, результаты которого представлены на рис. 3, 4. 5, 6. 7. Для тестирования была выбрана окружность с радиусом 150 мм и подача 500 мм/мин. Как видно из рис. 3, вместо
идеальной окружности на круг-лограмме мы имеем фигуру, отдаленно напоминающую овал. Зеленым цветом выделена траектория. полученная при движении по часовой стреле, синяя - против. Масштаб выбран программой равный 1мкм/дел. При таком масштабе траектория в виде овала является нормой, если же мы выберем масштаб 5 мкм/дел.. то увидим траекторию, очень близкую к окружности.
По двум другим плоскостям описать полную окружность невозможно, поэтому компания Renishaw разработала специальный тест: тест по неполной
1744 С-пслапепме ст перпепдичуласиоелл
_-23гвИшУм_
Ь^Ерссь йЬротпйге xdobY
104 JV.JH-V
--l.Thsu
8V, ЛофгХ
r -1.3HKM
7% Выбржь Ызрвмогв VWM X . -1,3401
* -1.&1KN
Отклонение от чоугдхти 8.1жн
Рис. 3. Кр утло грамма тестирования станка и размер погрешностей
дуге. В данном тесте станок описывает траекторию не окружности, а дуга в 220 градусов. Суть и методы анализа те же самые, что и для полного кругового теста. На рисунках 4 и 5 представлены результаты тестирования станка в плоскости XX. Т.к. в данном тесте описывается не полная окружность, то некоторые параметры определить невозможно, другие -
сложно с технической точки зрения. Однако самый главный параметр - отклонение от круг-лостн оценшь все же можно.
На рис. б представлена таблица, в которой перечислены все выявленные отклонения станка. В столбце «Рейтинг значимости» записано место, которое занимает конкретное отклонение станка среди всех отклонений. Это гак же косвенно показывает то. насколько весомый эффект мы получим, устранив эту ошибку. После получения таблицы ошибок она анализируется совместно с заказчиком работ и выносится решение о дальнейшем плане работ {дальнейшее наблюдение, внесение корректировок в таблицу компенсации или же замены узлов/агрегатов, которые приводят к данной ошибке}. По окончанию проверки отчет рас-рас печатывается. сравнивается с паспортными данными станка и выносится решение о соответствии проверенного оборудования его паспортным характеристикам. В данном конкретном случае станок соответствует всем заявленным характеристикам. и заказчик подписал акг о введении станка в эксплуатацию.
Обоснование необходимости проведения тестирования станков с ЧПУ на геометрическую точность
Возникает вопрос, зачем вообще производить тестирование станка на геометрическую точность? И в качестве ответа выступает небольшой список причин, предусматривающих проверку на точность:
Станок новый и только что поставлен на производство. Необходимо подтвердить соответствие заявленных в паспорте характеристик реальным значениям. В этом случае производится полная проверка, формируется отчет, и на основании отчета подписывается документ о введении в эксплуатацию данного оборудования.
Со станком что-то не гак (случился удар, вылет заготовки, излом инструмента). В этом случае круговой тест выявит отклонения, которые произошли в результате аварийной ситуации. После обнаружения этих отклонений идет анализ ситуации и устранение неисправностей.
Станок после ремонта. В этой ситуации нужно провести тест для того, чтобы убедиться в соответствии параметров после ремонта тем. которые станок имел при предыдущем тестировании. Если тестирование до этого не проводилось, то сравнивать нужно с паспортными данными, делая поправку на технологический износ и срок службы оборудования.
Регулярное тестирование. Необходимо проводить не реже двух раз в год. это позволит наблюдать за работой станка и проследить снижение точности. Также это позволит предупредить некоторые ситуации, которые потенциально могут произойти с ним в будущем,
