Файл: Маталин, А. А. Многооперационные станки.pdf

относительно подвижной роликовой опоры 3 и прижимает упру­ гую планку 4 к зажимному узлу с необходимой силой (на ри­ сунке показано положение, когда узел зажат). При отжиме подается жидкость под поршень 5, и, преодолевая трение ка­ чения в роликах опоры 3 и трение роликов о сепаратор, опора перемещается в крайнее правое положение, где сила пружин

268

Глава V III

ТОЧНОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МНОГООПЕРАЦИОННЫХ СТАНКОВ

Для высокопроизводительной обработки с достаточной точ­ ностью многооперационный станок должен удовлетворять требо­ ваниям, которые предъявляются в отдельности к каждому стан­ ку, предназначенному для выполнения операций, аналогичных выполняемым на многооперационном станке. В настоящее время еще не проявились какие-то особые компоновочные решения, присущие только многооперационным станкам. В основном эти станки создаются на базе известных, зарекомендовавших себя решений и компоновок.

Рассмотрим некоторые особенности станков для фрезерно- сверлильно-расточных работ. Эти станки в основном проектиру­ ются с учетом восприятия достаточно больших нагрузок при фрезерных работах и достижения сравнительно высоких точнос­ тей при расточных.

Наиболее широко распространенные компоновки можно раз­ делить на две группы: с горизонтальным и с вертикальным рас­ положением основного шпинделя. Первые обычно более пригод­ ны для осуществления высокопроизводительной обработки плос­ костей деталей с четырех или пяти сторон на жестких режимах резания, точность вторых часто несколько выше. В соответствии с этим и несколько различается область их наиболее эффектив­ ного использования, определяемая в каждом отдельном случае технологом.

Естественным требованием является достижение в процессе обработки требуемой точности и шероховатости поверхности де­ тали за минимальное время. Точность обработки определяется очень многими факторами и, в конечном итоге, потребителей ин­ тересуют характеристики станка в условиях его промышленной эксплуатации.

Для изучения и устранения факторов, отрицательно влияю­ щих на точность, для целей контроля станка при изготовлении и ремонте и прогнозирования его точности в эксплуатации используются методы изучения погрешностей отдельных пара­ метров в специальных условиях. Методики измерений, предель­ ные погрешности и условия испытаний оговариваются специаль­ ными нормативными материалами. Ниже рассмотрены принци­

269

§ 1. КЛАССИФИКАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ТОЧНОСТИ ПО УСЛОВИЯМ ПРОВЕДЕНИЯ ИСПЫТАНИИ

В соответствии с условиями испытаний, т. е. с характером факторов, определяющих наблюдаемые погрешности, различают:

1. Геометрическую точность, определяемую отклонением траектории перемещения (положения) рабочих органов и их ис­ полнительных элементов от заданного. Испытание при этом про­ водят без снятия стружки на «холодном» или «прогретом» стан­ ке, с деталью на столе или без нее, и т. п., что обязательно дол­ жно оговариваться. При этом выявляется влияние погрешностей изготовления направляющих, поверхностей, базирующих деталь, деформаций элементов станка под влиянием веса перемещаемых узлов и т. п. Такие испытания составляют основную часть про­ верок норм точности.

2. Кинематическую точность, определяемую погрешностью обработки деталей при минимальной глубине обработки, практи­ чески не вызывающей деформаций узлов и элементов станка силами резания [22]. Это наивысшая достижимая точность обра­ ботки на станке безотносительно к его производительности. Ки­ нематическая погрешность определяется суммированием геомет­ рических погрешностей и погрешностей резания при тонких стружках (деформации резца, упругого восстановления матери­ ала и т. п.). В существующих нормативах определению кинема­ тической точности станка соответствуют разделы «Проверка станка в работе».

3. Технологическую точность, определяемую погрешностью обработки на заданных режимах при строгом соблюдении задан­ ных условий обработки и настройки станка, качества инструмен­ та и т. п. В этом случае к кинематическим погрешностям доба­ вится влияние деформаций системы СПИД под действием сил резания.

4. Эксплуатационную точность, определяемую погрешностя­ ми в реальных условиях эксплуатации. Она ниже технологичес­ кой в связи с дополнительными погрешностями из-за возможных в практике отклонений в качестве инструмента, недостаточно квалифицированной настройкой и уходом за станком, наличием грязи, пыли и т. п.

При изготовлении и после капитального ремонта производит­ ся проверка станков на соответствие их нормам геометрической и кинематической точности. Рассмотрим нормы точности на при­ мере фрезерно-сверлильно-расточного станка — многооперацион­ ного станка с горизонтальным шпинделем (рис. 138), предназна­ ченного для обработки деталей с пяти сторон.

270

перемещают установленные на них наклонный стол 3, стол 2 и поворотный стол 1 вдоль оси Z'. Бабка 5 со шпинделем пере­ мещается вдоль оси У. Все узлы смонтированы на жесткой станине 6, выполненной по технологическим соображениям со­ ставной из основания и колонны.

§ 2. НОРМИРОВАНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ ТОЧНОСТИ

Нормы геометрической точности должны обеспечивать конт­ роль всех параметров траектории перемещения и положение ба­ зовых поверхностей рабочих органов, влияющих на точность перемещения и положения детали. Дублирование поверок одно­ го и того же параметра при разных испытаниях удлиняет и удорожает контроль. Желательно также, чтобы результаты про­ верки того или иного параметра зависели от строго определенно­ го элемента или узла станка для возможности его исправления или регулировки. Для составления полной и систематизирован­ ной системы проверок геометрической точности станка предва­ рительно рассмотрим возможные погрешности перемещения отдельно взятого рабочего органа.

Каждый рабочий орган станка, рассматриваемый как твердое тело в пространстве, имеет шесть степеней свободы. Следова­

271

тельно, для описания точности его перемещения либо положения необходимо и достаточно шести параметров.

Пусть рабочий орган 2 (рис. 139) перемещается вдоль оси X'. Ось Z' направлена перпендикулярно оси X ' и лежит в плоскости направляющих. Ось Y' перпендикулярна плоскости направляю­ щих и оси X'. Положительные направления осей соответствуют правой системе координат.

Возникающие при перемещении рабочего органа углы поворо­ та: фд; относительно оси X' назовем перекосами, фг относительно

смещениями и смещения 6У вдоль оси Y' — нормальными сме­ щениями.

Углы поворота при перемещении рабочего органа можно из­ мерять в любой его точке, если пренебречь деформациями само­ го рабочего органа. Результаты же измерения линейных смеще: ний б*, 6Zи Ьу могут зависеть от места измерения, вследствие влияния угловых смещений рабочего органа. Для определенности условимся производить все измерения в одной точке — «центре аттестации» (Ц. А.).

Положение центра аттестации будем определять на уровне, соответствующем '/з максимального расстояния от поверхности стола до оси или торца шпинделя. Располагается центр аттеста­ ции над центром стола при среднем положении последнего. Для вертикального и горизонтального положений наклонного стола центры аттестации различны.

2 7 2

Погрешности перемещения вращающихся рабочих органов удобнее определять несколько иначе, чем для поступательного перемещения.

Пусть — У' (рис. 140) — ось вращения поворотного стола 1. Вектор р характеризует нулевую отметку стола. Угол поворота стола В' отсчитывается от начального положения, совпадающе­ го с осью X'. Погрешность установки угла В' равна бвНормаль

в направлении оси —У"; его фаза относительно радиус-вектора р равна фу. Радиальное биение 6д измеряется в направлении оси Х'\ его фаза относительно нулевого радиус-вектора р равна фвд. При измерении радиального биения не вдоль оси X', а в какомлибо другом направлении величина сохранится прежней, а фаза Фбд изменится.

Итак, бв, фу, бу и 6Д — четыре параметра, определяющих предельные погрешности поворотного стола. Четыре вместо шес­ ти параметров получились в данном случае потому, что положе­ ние оси вращения принято неизменным, и наклоны относительно осей X ' и Z а также боковые смещения вдоль осей X' и Z' свя­ заны попарно функциональной зависимостью через угол поворо­ та стола В'.

§ 3. ПОГРЕШНОСТИ УСТАНОВКИ КООРДИНАТ ПРИ ВЕРТИКАЛЬНОМ РАСПОЛОЖЕНИИ ОСИ КРУГЛОГО СТОЛА

Система координат станка выбрана в соответствии с рис. 138. Положительное направление перемещения детали относительно режущего инструмента всегда противоположно положительному направлению основных осей, и обозначение этих осей и переме­

ротного стола В', соответствующие перемещению стола, салазок и поворотного стола.

Возникновение погрешности обработки можно в первом при­ ближении рассматривать как отклонение взаимного положения детали и режущего лезвия инструмента от заданного в каждый данный момент времени. Здесь анализируется геометрическая точность станка, т. е. отклонение траектории перемещения (по­ ложения) рабочих органов и их базирующих элементов от за­ данного. Для упрощения вместо лезвия инструмента рассматри­ вается точка на оси шпинделя на вылете, соответствующем вы­ лету инструмента.

Общая погрешность, определяемая погрешностью взаимного положения лезвия инструмента и обрабатываемой детали, рав­ на геометрической сумме их отклонений от заданной точки об­ работки в неподвижной системе координат.

Таким образом, мгновенное значение погрешности в функции от текущих координат рабочих органов

ла (ст), наклонного стола (н ст), салазок (сал) и шпиндельной головки (г). Составляющие общей погрешности даны в функции от положения соответствующего рабочего органа.

С эксплуатационной точки зрения важна практически пре­ дельная погрешность обработки детали, одной из составных час­ тей которой является практически предельная погрешность уста­ новки координат в рабочем объеме (или в наиболее вероятной зоне обработки).

Ввиду многообразия условий обработки и рассматриваемых точек обрабатываемых деталей эта величина может быть оценена только вероятностно. В этом случае практически предельные по­ грешности, обусловленные перемещением каждого рабочего ор­ гана, должны суммироваться статистически: например,

'i=i

где AXi — составляющая практически предельной погрешности установки координат по оси X ' в результате переме­ щения /-го рабочего органа;

К[ = 3 — — коэффициент относительного рассеяния; учитывает

отличие данного закона рассеяния от нормального при практически предельном отклонении ±3 ст;

ст,- — среднее квадратическое отклонение погрешности установки координат, вызванное перемещением £-го рабочего органа;

2 7 4