Билет №8

1. стр. 94-111

2,,Расчет показателей точности в продольном сечении

3,,Использование самописцев при контроле

Расчет показателей точности в продольном сечении Точностью изготовления детали называют степень приближения действительных значений геометрических и других параметров детали к их заданным значениям, указанным на рабочем чертеже.

Точность- важнейшая характеристика современного станкостроения. С повышением скоростей резания, нагрузок и внедрением автоматизации производства все больше внимание уделяется обеспечению высокой точности механизмов, а, следовательно, и обработки деталей. Непрерывно возрастающие требования к качеству и надежности выпускаемой продукции машиностроение выдвигает первоочередную задачу создания металлорежущих станков высокой точности.

Формообразование деталей в продольном направлении зависит от многих причин. Наибольшее влияние из которых оказывают следующие факторы:

• податливость шпиндельной и задней бабок;

• износ направляющих станка;

• прогиб детали под действием силы резания;

• тепловое смещение оси шпинделя;

• нагрев детали;

• нагрев резца в процессе выполнения одного прохода;

• износ режущей кромки резца.

Для определения отклонения профиля продольного сечения ∆оппс строится прилегающий профиль, который имеет форму правильного прямоугольника. Величина отклонения профиля продольного сечения определяется как максимальное расстояние между геометрическим образом продольного сечения и прилегающим профилем.

Для любого поперечного сечения обрабатываемой заготовки в центрах можно записать уравнение определения погрешности обработки

(2)

где X₁ - упругое смещение оси заготовки в плоскости формообразования вызванное упругим отжатием передней и задней бабки;

Х₂ -

J _пб и J₃б – жесткость передней и задней бабок;

Px – радиальная составляющая силы резания.

Прогиб заготовки в месте приложения силы резания расcчитывается аналогично балке, лежащей на двух опорах и нагруженной сосредоточенной силой

Упругое смещение суппорта может быть определено по формуле

где J_суп - жесткость суппорта.

Подставив найденные значения можно представить формулу (2) в окончательном виде:

Из анализа этой формулы можно сделать ряд выводов. При малом диаметре заготовки и сравнительно высокой жесткости передней и задней бабок форма обработанной поверхности в продольном направлении будет иметь бочкообразность. При обработке жесткой детали и сравнительно низкой жесткости передней и задней бабок форма обработанной поверхности в продольном направлении будет иметь корсетность. При большей жесткости передней бабки и низкой жесткости задней бабки форма обработанной поверхности в продольном направлении будет иметь конусность. При низкой жесткости суппорта происходит увеличение диаметра обработанной поверхности.

3,,Использование самописцев при контроле

В настоящее время получили широкое распространение так называемые «самописцы». Устройство их гораздо проще компьютера, а стоимость намно­го ниже. Они хорошо приспособлены для нужд контроля и просты в управле­нии. На рис. 20.33 представлен монитор самописца. Программа проведения контроля станка вводится в самописец при помощи перфоленты, аналогич­ной ЧПУ. Самописец соединен с измерительной системой, которая установ­лена на станке и измеряет параметры технологического процесса и параметры отдельных узлов станка. К параметрам технологического процесса относятся:

- сила резания;

- крутящий момент;

- мощность;

- температура и др...

К параметрам отдельных узлов станка относятся:

- частота вращения шпинделя;

- скорость подачи режущего инструмента;

- траектории формообразующих узлов;

- вибрации.

Кроме того, на самописец подаются сигналы включения и выключения основных электрических аппаратов, таких как конечные выключатели, аппа­раты защиты и др.

Вся информация отображается на мониторе самописца в реальном вре­мени, поэтому можно в любое время проконтролировать технологический процесс и техническое состояние станка. Кривые движутся слева направо в соответствии с течением времени и, после того, как кривая доходит до право­го края монитора, информация теряется.

Возможности программирования позволяют составить программу так, что при достижении каким-либо параметром предельной величины - самопи­сец автоматически переходит в режим запоминания процесса. Это дает воз­можность после возникновения дефекта произвести просмотр снимаемых па­раметров с момента возникновения сбоя. Для этого предусмотрен режим просмотра информации, которая записана в память самописца.

Отличительной особенностью самописца является то, что он может быть установлен не на станке, а на значительном удалении от него. Поэтому самописцы обычно устанавливают в пункте цеховой системы контроля каче­ства. Цеховая система контроля качества используется обычно в высокоавто­матизированном производстве, в котором все станки входят в состав поточ­ных линий, объединяющих весь технологический процесс.

Билет № 9

1. Экспериментальное определение динамических характеристик станка

2. Экспериментальные исследования деревообрабатывающего оборудования методом траекторий

3. Системы распознания образов

Билет №10

1. Проверка стат. точности станка

2. Испытания суппортной группы токарного станка методом траекторий

3 Полугодичная и годичная диагностика

1. Проверка точности станка

Проверка точности станка включает 17 проверок.

Проверка прямолинейности продольного перемещения суппорта в горизонтальной плоскости (рис.2.1). В центрах передней 4 и задней 5 бабок устанавливают оправку 2 с цилиндрической измерительной поверхностью. На суппорте 1 укрепляют индикатор 3 так, чтобы его измерительный наконечник касался боковой образующей оправки и был направлен к ее оси перпендику­лярно образующей. Суппорт перемещается в продольном направлении на всю длину хода, при этом фиксируются показания индикатора 3.

Смещение вершины резца в верти­кальной плоскости в пределах до 0,5мм не оказывает существенного влияния на точность обрабатываемой поверхности ,поэтому эта про­верка не нужна.

Проверка радиального биения центрирующей поверхности шпинделя передней бабки под патрон приведена на рис.2.2.

В неподвижной части станка укрепляют индикатор 1 так, чтобы его измерительный наконечник касался проверяемой поверхности 2 и был направлен к её оси перпендикулярно образующей. Шпиндель приводят во вращение от| руки. Отклонение определяют как наибольшую алгебраическую разность показаний индикатора. Необходимо производить проверку для положения индикатора в плоскости формообразования.

Проверка осевого биения шпинделя передней бабки приведена на рис.2.3.

В отверстие шпинделя 1 передней бабки вставляют контрольную оп­равку 2 с центровым отверстием под шарик 4. На неподвижной части станка укрепляют индикатор 3 так, чтобы его плоский измерительный наконечник касался шарика, вставленного в центровое отверстие оправки. Шпиндель приводят во вращение от руки. Отклонение определяют как наибольшую ал­гебраическую разность результатов измерений.

Проверка торцевогоо биения опорного буртика шпинделя передней бабки приведена на рис.2.4.

На неподвижной части станка укрепляют индикатор 1 так, чтобы его измерительный наконечник касался опорного буртика шпинделя 2 на воз­можно большем расстоянии от центра и был перпендикулярен ему. Шпиндель приводят во ращение от руки. Измерения производят в двух взаимно перпендикулярных плоскостях в диаметрально противоположных точках поочередно. Отклонение определяют как наибольшую алгебраическую разность показаний индикатора в каждом его положении.

Проверка радиального биения конического отверстия шпинделя передней бабки, приведена на рис.2.5 проверяемое: а) у торца, б) на длине L.

В отверстие шпинделя 1 вставляют контрольную оправку 3 с цилиндрической измерительной поверхностью. На неподвижной части станка укреп- индикатор 2 так, чтобы его измерительный наконечник касался измери­тельной поверхности оправки и был направлен к ее оси перпендикулярно образующей. Шпиндель приводят во вращение от руки. Отклонение определяют наибольшую алгебраическую разность показаний индикатора в каждомположении.

Проверка параллельности оси вращения шпинделя передней бабки продольному перемещению суппорта представлена на рис. 2.6:

В отверстие шпиндель 1 вставляют контрольную оправку 3 с цилиндрической измерительной поверхностью. На суппорте 4 устанавливают индикатор 2 так, чтобы его измерительный наконечник касался измерительной поверхности оправки и был направлен к ее оси перпендикулярно образующей. Суппорт перемещают в продольном направлении на всю длину хода L. Измерения производят по двум диаметрально противоположным образую­щим оправки (при повороте шпинделя на 180°). Эту проверку следует проводитьтолько для горизонтального положения индикатора.

Проверка параллельности оси конического отверстия пиноли зад-оабки перемещению суппорта приведена на рис.2.7:

Заднюю бабку с полностью вдвинутой зажатой пинолью устанавливаютна расстоянии, большем или равном диаметру D от торца шпинделя до торцапиноли и закрепляют. В отверстие пиноли 3 вставляют контрольную оправку1 с цилиндрической измерительной поверхностью. На суппорте 4 устанавливай и индикатор 2 так, чтобы его измерительный наконечник касался измери-тельной поверхности оправки и был направлен к ее оси перпендикулярно образующей. Суппорт перемещают в продольном направлении на длину изме-рения L. Проверку следует проводить только для горизонтального положения индикатора

Проверка точности кинематической цепи от шпинделя передней бабки до суппорта (ходового винта). Цепь передач настраивают таким обра­зом, чтобы на каждый оборот шпинделя производилось перемещение суппорта на длину, примерно равную шагу ходового винта. Контрольную винтовую пару укрепляют в центрах. Измерительный прибор для измерения длин устанавливают на суппорте так, чтобы его измерительный наконечник касался торца контрольной гайки. Ходовому винту сообщают вращение от шпинделя с передачей, равной отношению шага контрольного винта к шагу ходового винта Отклонение определяют как наибольшую разность показаний измерительного прибора на любом участке измерения в пределах длины измерения.

2.Испытания суппорной группы токарного станка методом траекторий.

Ю. Г. Кабалдин и А. М. Шпилев Созданный ими аппаратно-программный комплекс диагностики позволил построить траекто­рию движения режущей кромки резца (рис. 11.2)

И сследования проводились на токарном станке мод. МК-3002 станкоза­вода «Красный пролетарий». На станине 2 станка (рис. 11.3) с помощью шпи­лек были закреплены две стойки 1, которые соединялись между собой линей­кой 4, изготовленной с высокой точностью (отклонение от плоскостности ра­бочих поверхностей не превышало 0,2 мкм). Линейку выставляли параллель­но вертикальным и горизонтальным поверхностям направляющих с точно­стью до 0,5 мкм.

В резцедержателе 3, кроме резца, закреплялся кронштейн 6 с двумя бесконтактными вихретоковыми датчиками 5 перемещения, установленными под углом 90 друг к другу; наконечники датчиков находились на расстоянии 2 мм от линейки. При измерении сигналы датчиков поступали на усилитель ИП-22 и далее на катодный осциллограф С8-17

Форма траектории движения оси детали близка к окружности, но искажается колебаниями, имеющими стохастическую природу. если при

работе станка не наблюдаются вибра­ции в системе, то форма и размеры траектории изменяются незначительно. Если при обработке детали вибрации ясно выражены, то форма траектории резко изменяется. Траектория вершины резца имеет небольшие размеры, так как при вращении шпинделя вибрирует весь станок, в том числе суппорт и резцедержатель с резцом.

Несмотря на то, что траектории колебаний резца отличаются по форме, тем не менее, они происходят в строго определенных границах, которые очерчиваются теоретическим эллипсом перемещений. При записи для полного оборота шпинделя на экране получалось пятно, в котором нельзя различить движений резца из-за того, что множество траекторий накладываются одна на другую. Непостоянство траек­тории вершины резца объясняется многими причинами, а в первую очередь, автоколебаниями, неоднородностью материала заготовки, образованием и разрушением нароста на режущей кромке, износом резца и изменением тем­пературы в точке резания.

3. Полугодичная и годичная диагностикаКак показали исследования, в течение года происходит износ многих деталей станка, составляющий единицы и десятки мкм. . В связи с этим, прсдусматривается диагностика, которая проводится с промежутками от половины года до года, в зависимости от конструкции станка и его точности. Такой контроль и диагностика проводятся с изготовлением эталонной детали. Эталонная деталь, или как ее иногда называют евро деталь

Процесс диагностики начинается с изготовления на токарном или фрезерном станке эталонной детали соответствующей типу станка. Основным размером эталонной детали обычных токарных станков является измеряемый диаметр обработанной поверхности. После изготовления эталонная деталь отправляется в заводскую лабораторию, где производится ее измерение и определение массы.

В процессе изготовления эталонной детали часто снимаются основные параметры станка и технологического процесса, в том числе: сила резания; крутящий момент; температура; сила тока и мощность По результатам измерений эталонной детали выдается протокол в виде твердой копии, на которой приводятся

основные показатели качества, как: отклонение от круглости; точность размера; овальность; отклонение профиля продольного сечения; отклонение от цилиндричности;

т- масса, а также показатели по средней силе резания, среднему крутящему моменту, максимальной температуре, средней силе тока и мощности.

В некоторых случаях в рамках годичной диагностики проводят и другие углубленные исследования, которые являются необходимыми, но очень дорогими. К таким исследованиям могут относиться измерения геометрических кинематических или динамических величин.