CC BY
41
УДК 621.9.06-529-187
1ЖШ
ОЦЕНКА ТОЧНОСТИ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ СТАНКА С ЧПУ МОДЕЛИ 16К20ФЗ
А.А.Ткачук
Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова
Станки с числовым программным управлением находят широкое применение в машиностроении. На универсальных станках общего назначения точность обработки определяется как самим станком и технической системой, так и в значительной мере квалификацией оператора. Точность обработки на станках с ЧПУ зависит от точности станка, технологической системы и системы ЧПУ и в значительно меньшей степени точность обработки зависит от квалификации оператора. Поэтому для станков с ЧПУ очень важно оценить точность выхода узлов в заданную позицию, являющуюся интегральной оценкой влияния на точность обработки составляющих элементов механической и электронной частей станка.
Точность позиционирования формируется всем комплексом станка с ЧПУ (его механической частью и системой управления) и зависит от многих факторов: погрешности блоков и элементов устройства ЧПУ, погрешности привода подачи (двигателя и передаточных механизмов), геометрических погрешностей станка, погрешностей датчиков обратных связей (при их наличии) и др. В процессе эксплуатации станка с ЧПУ на точность позиционирования будут влиять вибрации, тепловые деформации, износ направляющих станка, ухудшение характеристик элементов устройства ЧПУ и др.
Новые и вышедшие из ремонта станки подвергаются проверке на соответствие выходных параметров по точности требованиям стандартов. Обычно проверяются геометрические параметры станков и жесткость узлов. В станках с ЧПУ, кроме указанных, подвергается проверке параметр точности позиционирования длм под которым понимается отклонение действительного положения рабочего органа станка х, от задан-
ного управляющей программой х„т . При многократном двустороннем позиционировании рабочего органа в заданной точке по одной из координатных осей применяется метод статистической оценки точности позиционирования. В этом случае ее величина оценивается по результатам ряда повторных испытаний с определением их статистических характеристик среднего арифметического значения хя (при подходе с правой стороны) и хл (при подходе с левой стороны) и среднего квадратичного отклонения соответственно ип и <тл .
При обработке партии деталей на токарном станке с ЧПУ мод. 16К20ФЗ одни и те же размеры приобретают различные значения в результате погрешности выхода в "ноль" станка салазок суппорта по координате Ъ и каретки - по координате X, а также погрешности поворота и фиксации резцедержателя. Грубую настройку на "ноль" на токарном станке по координатам X и Ъ осуществляют путем перемещения относительно путевых переключателей передвижных упоров, размещаемых на направляющих.
Таким образом, на погрешность позиционирования оказывает влияние большое число различных составляющих факторов. Оценить каждую составляющую и ее влияние на общую погрешность является весьма трудоемкой задачей. Показатели точности позиционирования (среднее арифметическое значение X и среднее квадратичное отклонение <х) определяются на основании результатов измерений, выполняемых отдельно для положительного и отрицательного направления для каждой программируемой оси движения Ъ и X. Измерения производятся в точках, являющихся границами интервалов, на которые делится контролируемый участок перемещения рабочего узла станка. Длина контролируемого участка должна быть равна наибольшему размеру обработки по проверяемой оси движения (например, для станка мод. 16К20ФЗ по оси Ъ - 900 мм, по оси X -250 мм). Для проведения измерений подвижный узел перемещают по программе последовательно от одной границы интервала до другой на скорости рабочей подачи 8=200 мм/мин с интервалом 12,5 мм (рисунок 1).
Фактическая величина перемещения измеряется с помощью штриховой меры длины и микроскопа (рисунок 2). В качестве штриховой меры применена оптическая линейка с длиной шкалы 200 мм. В качестве регистрирующего устройства применен оптический микроскоп спиральный ОМС-б. Предельная погрешность метода измерения составляет 2-3 мкм.
г
Рисунок 2 - Установка для оценки точности позиционирования
По результатам измерений были произведены расчеты параметров по формулам
где 2 - среднее арифметическое значение действительного положения суппорта при многократном подходе (математическое ожидание), мм;
- И
п
где п - число измерений положения суппорта (п = 7);
2„р - величина программируемого перемещения суппорта;
с-0„ - величина разброса значений от среднего арифметического (среднеквадратичного отклонения), характеризующая влияние случайных процессов, мкм.
Величина ожидаемой оценки разброса позиционирования рассчиты-ваетсяпо формуле
Величина наибольшего вероятного случайногорассеивания отклоне-нйёа'Т ^Фщгеарифметатескогатфшзямаетсн равной ±зо-=±з$. При нормальном эрюяерашрэделенмя рассеивашя в пределах ±ъа охватывает-
ся более 99% всех возможных отклонений.
Рисунок 3 - График погрешности позиционирования
По результатам расчетов минимальное и максимальное значения параметра точности позиционирования составляют лпозтмк -1,1 мкм, 4адлмг=3,6мкм. г
Производилась оценка повторяемости позиционирования и величины зоны нечувствительности. Многократный выход рабочего органа станка в заданную точку с одной стороны (например, слева) характеризует повторяемость позиционирования. Для получения более достоверной картины для данной точки число измерений повторялись 20 раз. Двухсторонний многократный подход к заданной точке дает возможность определить зону нечувствительности. Под зоной нечувствительности понимают разность среднеарифметических положений рабочего органа станка при многократном подходе к одной и той же точке с двух сторон.
Как видно из рисунка 4, зона нечувствительности, имеющая место при реверсе перемещения рабочего органа станка, определяется из выражения
где 2, - математическое ожидание положения суппорта при многократном подходе в запрограммированную точку слева, мм;
2„ - то же, при подходе справа, мм.
ОИ&ХЯй. .С ...;'0.<1
Рисунок 4 - Схема образования погрешности позиционирования при многократном
подходе слева и справа
По результатам расчетов зона нечувствительности станка составляет 8,5 мкм. Для уменьшения зоны нечувствительности в станке 16К20ФЗ в редукторах приводов суппорта (ось Т) и каретки суппорта (ось X) использованы устройства для выбора зазора в кинематической цепи двигатель - ходовой винт. Кроме того, в приводах подач использована практически беззазорная передача ходовой винт - гайка с трением качения.
Полученные результаты по оценке точности позиционирования позволяют сделать следующие выводы:
1. Разомкнутые системы ЧПУ с шаговыми двигателями обеспечивают достаточно высокую степень точности позиционирования, обеспечивающую возможность получения деталей с точностью по 7 квалитету.
2. Наличие зоны нечувствительности может отразиться на точности осевых размеров при смене направления перемещения суппорта или на точности диаметральных размеров при смене направления перемещения каретки суппорта.
3. Полученные результаты позволяют сказать о соответствии станка мод. 16К20ФЗ ГОСТ 27843-88 Станки металлорежущие. Точность позиционирования станков с ЧПУ.
Туйшдеме
Берыген жумысгпы ЧПУ 16К20ФЗ модел1мек станоктыц устанымдылыгыньщ нактылыгына бага берыген.
Resume
In the given work was conducted an estimation of positional accuracy of lathe with my model 16K20&3.
