книги из ГПНТБ / Автоматизация токарных станков с помощью гидросуппортов В. Ф. Гущин. 1960- 7 Мб

взаимно.скомпенсированы, и рычаг обратной связи со­ хранит неизменным свое угловое положение;

3) нагревание гидравлических салазок вызовет пе­ ремещение формообразующей точки резца на величину

Д/, = acZ, • Д/ср,

где ас— коэффициент линейного расширения мате­ риала салазок;

Д/ср— среднее повышение температуры салазок на длине L.

Принимая Д/ср = 17,5° С, ас = 0,000011 и А = 420 мм (по замеру гидросуппорта), получим

ДА =0,08 мм.

Такое перемещение формообразующей точки резца в направлении оси салазок приводит к следующей по­

следования температурных деформаций гидросуппорта ГС-1, проведенного в Ленинградском политехническом институте им. М. И. Калинина инженером Н. А. Ма­ каровым. 1

Следует особо подчеркнуть, ,что таких больших значений температурные погрешности могут достигать лишь после 1,5—3 часов непрерывной работы гидро­ суппорта после его первого включения в начале смены. Так как в действительности приходится считаться с необходимостью подналадки станка вследствие раз­ мерного износа резца, а также с переналадкой станка на другие операции, то эта температурная погреш­ ность будет проявлять себя как нестабильность раз­ мерной настройки станка, что,естественно, затрудняет получение высокой точности и вносит в работу токаря некоторую нервозность.

Для уменьшения температурных погрешностей мо­ гут быть рекомендованы следующие конструктивные мероприятия:

1 См. журн. .Ленинградская промышленность", № 4, 1958 г.

59

1)гидравлические салазки должны изготовляться из материала с небольшим коэффициентом линейного расширения;

2)рабочая кромка щупа должна располагаться не­

посредственно над формообразующей точкой резца, а копир—’над обрабатываемой деталью, при этом узел гидравлического щупа должен быть закреплен по возможности ближе к резцедержателю;

Рис. 29. Варианты компенсации температурных погрешностей.

3) гидравлический щуп должен иметь компенсирую­

однако его осуществление может натолкнуться на серьезные конструктивные трудности.

Третий вариант, предложенный инженером Н. А. Ма­ каровым, может быть иллюстрирован рис. 29, а.

Золотник 1 выполняется с отверстием, в котором располагается цинковый стержень 2 со стальным на­

60

конечником 3. Цинковый стержень и золотник свя­ заны между собой резьбой. При нагревании цинко­ вый стержень удлиняется, и его свободный конец несколько выдвигается из золотника. Это вызывает перемещение салазок в сторону от обрабатываемой детали, чем и компенсируются температурные дефор­ мации салазок.

Возможен также конструктивный вариант по рис. 29,#. Здесь золотник 4 располагается в корпусе 3, который крепится к цинковой пластине 2 таким об­

связывающей его с пластиной 2. Последняя, в свою очередь, крепится к салазкам таким образом, что она может удлиняться в направлении стрелки В от штифта или шпонки 1.

Так как коэффициент линейного расширения ма­ териала пластины больше, чем стали или чугуна, то температурные погрешности будут скомпенсированы, если расстояние между штифтами 1 и 5 будет при­ нято равным

(8)

“п агпСр

где ас и ап — коэффициенты линейного расширения материалов салазок и компенсирующей пластины 2;

Д/Сср — среднее повышение температуры сала­

зок по длине А; Д/Пср — среднее повышение температуры ком­

пенсирующей пластины по длине /п.

4. Погрешности обработки, обусловленные зоной нечувствительности гидросуппорта

Зоной нечувствительности гидросуппорта назы­ вается то минимальное перемещение щупа, которое изменяет направление перемещения гидравлических салазок.

Величина зоны нечувствительности легко может быть определена экспериментально, как это показано на рис. 3'9.

На специальном кронштейне, связанном с гидрав­ лическими салазками, с помощью струбцины закре­

61

пляется микрометрический глубиномер. Воздействуя микрометрическим винтом на золотник, можно за­ ставить салазки двигаться в том или ином направле­ нии с желаемой скоростью. Уменьшая скорость дви­ жения салазок до полной их остановки, замечают по­ казание микрометра. После этого, продолжая вращать

Рис. 30. Схема определения зоны нечувствительности и рассогласования по скорости.

микрометрический винт в том же направлении, отме­ чают новое показание микрометра в момент, когда салазки начнут двигаться в обратном направлении. Разность показаний микрометра, умноженная на от­ ношение плеч рычага, и будет величиной зоны не­ чувствительности.

Для уяснения влияния зоны нечувствительности на точность обработки обратимся к рис. 31.

При обтачивании сферы по рис. 31, а на участке АВ салазки с резцом движутся по направлению от детали. В точке В направление движения салазок должно было бы измениться на обратное. Однако

62

вследствие наличия зоны нечувствительности h дви­

искажение контурной линии будет иметь место на

ствительности не остается неизменной и зависит от нагрузки на салазки. Для гидросуппортов ГС-1 и КСТ-1 (в соответствии с экспериментальными данными автора) ее можно считать в среднем равной 0,03 мм.

63

5. Погрешности обработки, обусловленные рассогласованием по скорости

Движение салазок может происходить лишь в том ■случае, если щуп выведен из своего нейтрального положения, при этом скорость перемещения салазок будет тем больше, чем больше смещение щупа от ней­ трального положения.

Экспериментальное определение зависимости ско­ рости перемещения салазок от смещения щупа может быть выполнено с помощью установки, показанной на

чалу движения салазок, и замечают отвечающее этому положению показание микрометра;

б) резким поворотом гильзы микрометра смещают щуп и с помощью секундомера измеряют время, за которое салазки пройдут контрольный участок пути. С этой целью на салазки можно наклеить полоску ватмана с двумя штриховыми отметками, а на на­ правляющих установить неподвижную отметку. Ско­

ным точкам строят кривую.

На рис. 32 показана такая кривая, построенная для гидросуппорта ГС-1, при этом за положительное на­ правление скорости салазок принималось их движе­ ние в сторону от детали. Точно так же положитель­ ными считались смещения щупа в сторону от копира.

Эта кривая является важной характеристикой ко­ пировальной системы. Она характеризует ее чувстви­ тельность, т. е. способность отвечать скоростью на смещения щупа. Тангенс угла наклона этой кривой принято называть коэффициентом усиления по ско­ рости. Для гидросуппорта ГС-1 он оказался равным 200_| сек. Знание коэффициента усиления по ско­ рости очень важно для оценки возможных погреш­ ностей и для их предупреждения путем размерной корректировки копиров.

Рассмотрим случай обработки валика по рис. 33. Очевидно, что при обработке цилиндрических шеек

64

не будет погрешностей, вызванных рассогласованием по скорости, так как скорость перемещения салазок

Рис. 32. Зависимость погрешности обработки от скорости гидравлических салазок для гидросуппорта ГС-1.

Рис. 33. Схема возникновения погрешностей, связанных с рассогласованием по скорости.

сsin (а + ш) ’

где и) — угол, образованный контуром детали с цен­ тровой осью станка.

При этом в движениях резца и щупа возникнет рассогласование, величина которого определится из следующего выражения:

При обработке второй конической шейки это рас­ согласование будет иметь обратный знак.

Величина погрешности обработки, обусловленной рассогласованием по скорости, зависит от коэффи­ циента усиления по скорости, т. е., в конечном счете, от выбора конструктивных параметров гидравличе­

будет больше, если уменьшить силы трения в направ­ ляющих салазок и в гидравлическом цилиндре, что может быть достигнуто заменой резиновых уплотне­ ний поршня и штоков их притиркой к цилиндру и крышкам. Однако это может заметно удорожить кон­ струкцию.

Полное исключение погрешностей обработки, вызванных рассогласованием по скорости, может быть достигнуто размерной корректировкой копиров. Но в подавляющем большинстве случаев в этом нет необходимости, так как детали часто имеют такую форму, что эта погрешность легко компенсируется при настройке станка.

6.Погрешности обработки, определяемые гидравлической жесткостью системы

Выше был рассмотрен вопрос о жесткости гидрав­ лического суппорта, т. е.о его способности сопротив­ ляться действующим на него силам. При этом было выяснено, что перекосы салазок гидросуппорта вызы­ вают следящие перемещения последних, которые еще более увеличивают погрешности, возникающие в результате деформаций гидросуппорта.

66

Если рассматривать только гидравлическую систему: цилиндр — поршень и золотник — втулка, то можно теоретическим или экспериментальным путем пока­

Соответствующие теоретическая (пунктир) и экс-

Рис. 34. Теоретическая (пунктир) и экспериментальная (сплошная линия) характеристики гидравлической жесткости гидросуппорта ГС-1.

периментальная кривые, построенные для гидросуп­ порта ГС-1, представлены на рис. 34. Тангенс угла наклона этих кривых к оси абсцисс, по которой от­ кладывается рассогласование по силе, или, что то же самое, соответствующая погрешность обработки, называется коэффициентом усиления по мощности. Этот коэффициент характеризует гидравлическую жесткость системы. Для гидросуппорта ГС-1 он ока­ зался равным 20000 кг/мм, что сравнительно с сум­ марной жесткостью гидросуппорта (порядка 600 кг/мм), конечно, очень много.

Это лишний раз указывает на то, что усовершен­

ствование гидросуппортов прежде всего должно идти по пути улучшения конструкций механических, а не гидравлических узлов. Достаточно сказать, например, что гидравлическая схема гидросуппорта УП-240 рас­ считана на обеспечение высокой гидравлической жесткости, а суммарная жесткость гидросуппорта, как это видно из рис. 26, оказывается тем не менее очень невысокой.

7. Погрешности обработки, возникающие при переходных режимах

В работе гидравлических копировальных систем приходится различать два случая: работа в устано­ вившемся режиме и работа в переходном режиме.

Установившийся режим характеризуется постоян­ ством силы, действующей на гидравлические салазки, и их скорости. Так, в частности, ’установившийся ре­ жим будет иметь место при обтачивании цилиндри­ ческой шейки вала, конуса или торцовой поверхности конечно, если глубина резания и рабочая подача со-’ храняют постоянные значения.

Система входит в переходной режим в случае резкого изменения скорости салазок или действующей на них силы. Так, в частности, при подходе щупа к буртику на копире копировальная система получает как бы скачкообразный импульс, который она должна отработать. Так как вследствие своей инерционности гидравлические салазки не могут мгновенно повто­ рить движение щупа, то в течение какого-то незна­ чительного промежутка времени в положениях резца и щупа будет иметь место дополнительное рассогла­ сование, а следовательно и дополнительная погреш­ ность обработки,

Погрешности, связанные с переходными режимами, обнаруживаются на обработанной детали на резких перегибах контурной линии. Так, нередко можно за­ метить, что диаметр цилиндрической шейки у самого ее торца на несколько сотых миллиметра больше, чем в средней части. При переходе с одной шейки на другую, большего диаметра, резец несколько поднутряет торец (рис. 35).

Во избежание этих погрешностей при проектиро­

68