Точность станков и основные пути ее повышения.

Точность станка в основном предопределяет точность обработанных на нем изделий. По характеру и источникам возник­новения все ошибки станка, влияющие на погрешности обработан­ной детали, условно разделяют на несколько групп.

Геометрическая точность зависит от ошибок соединений и влияет на точность взаимного расположения узлов станка при отсутствии внешних воздействий. Геометрическая точность зависит главным образом от точности изготовления соединений базовых деталей и от качества сборки станка. На погрешности в расположении основ­ных узлов станка существуют нормы; соответствие этим нормам проверяют для нового станка и периодически при его эксплуатации. Нормы на допустимые для данного станка геометрические погреш­ности зависят от требуемой точности изготовления на нем деталей.

Кинематическая точность необходима для станков, в которых сложные движения требуют согласования скоростей нескольких простых. Нарушение согласованных движений нарушает правиль­ность заданной траектории движения инструмента относительно за­готовки и искажает тем самым форму обрабатываемой поверхности. Особое значение кинематическая точность имеет для зубообрабатывающих, резьбонарезных и других станков для сложной контурной обработки.

Жесткость станков характеризует их свойство противостоять появлению упругих перемещений под действием постоянных или медленно изменяющихся во времени силовых воздействий. Жест­кость — отношение силы к соответствующей упругой деформации 6 в том же направлении

Жесткость станка, его несущей системы должна обеспечить упругое перемещение между инструментом и заготовкой в заданных пределах, зависящих от требуемой точности обработки. Жесткость и соответственно податливость базовых деталей станка из чугуна или стали подчиняются закону Гука и для каждой детали есть вели­чина постоянная. Жесткость большинства соединений, таких, как неподвижные стыки, направляющие, подшипники качения и сколь­жения, не является постоянной величиной вследствие отсутствия прямой пропорциональности между силой и упругим перемещением.

j = F/δ. (2.19)

Величину, обратную жесткости, называют податливостью

с = 1/j = δ /F. (2.20)

Податливость сложной системы из набора упругих элементов, работающих последовательно, равна сумме податливостей этих элементов:

п

с₀ =∑ с_i. (2.21)

i=1

Виброустойчивость станка или динамическое его качество опре­деляет его способность противодействовать возникновению колеба­ний (рис. 2.7), снижающих точность и производительность станка. Наиболее опасны колебания инструмента относительно заготовки. Вынужденные колебания возникают в упругой системе станка из-за неуравновешенности вращающихся звеньев привода и роторов

электродвигателей, из-за периодических погрешностей в передачах и от внешних периодических возмущений. Особую, опасность при вынужденных колебаниях представляют резонансные колебания, возникающие при совпадении частоты внешних воздействий с часто­той собственных колебаний одного из упругих звеньев станка. Авто­колебания или самовозбуждающиеся колебания связаны с харак­тером протекания процессов резания и трения в подвижных соеди­нениях. В условиях потери устойчивости возникают колебания, кото­рые поддерживаются внешним источником энергии от привода станка.

Параметрические колебания имеют место при периодически изме­няющейся жесткости, например, при наличии шпоночной канавки на вращающемся валу. Возникающие при этом колебания сходны с вынужденными колебаниями.

Низкочастотные фрикционные колебания наблюдаются при пере­мещении узлов станка недостаточно жестким приводом в условиях трения скольжения. В этих случаях непрерывное движение узла может при определенных условиях превратиться в прерывистое с периодически чередующимися скачками и остановками.

Колебания в упругой системе станка возникают также во время переходных процессов, обусловленных пуском, остановкой, резким изменением режима работы.

Основные пути повышения виброустойчивости станков: устране­ние источников периодических возмущений; подбор параметров упругой системы для обеспечения устойчивости; повышение демпфи­рующих свойств; применение систем автоматического управления уровнем колебаний. -

Теплостойкость станка характеризует его сопротивляемость воз­никновению недопустимых температурных деформаций при действии тех или ивых источников* теплоты. К основным источникам теплоты относятся процесс реза­ния, двигатели, подвижные со­единения, особенно при значитель­ных скоростях относительного дви­жения. При постоянно действу­ющем источнике теплоты нагрев и температурное смещение изменя­ются с течением времени по экс­поненте

где х — время; а — коэффициент, зависящий от материала и кон­струкции; 6₀ = б₄ при т ->-оо.

При чередующихся с паузами периодах работы изменения тем­пературных смещений носят случайный характер (рис. 2.8), что услож­няет применение различных методов компенсации температурных погрешностей.

Точность позиционирования характеризуется ошибкой вывода узла станка в заданную позицию по одной или нескольким коорди­натам. На точность позиционирования влияет большое число си­стематических и случайных погрешностей. Стабильность позициони­рования определяют зоной рассеяния (дисперсией) положений узла станка прн его подводе к определенному положению с одного и toi;o же направления. Ошибку перемещения характеризуют системати­ческой составляющей при фиксированном направлении подвода. Зоной нечувствительности называют разность ошибок положения узла при подводе его к заданой точке с разных сторон.

Точность позиционирования является важной характеристикой качества всех станков с числовым программным управлением. Если известна характеристика точности позиционирования для данного конкретного станка, то ее можно уточнить при отработке управля­ющей программы.

­ 12 Надежность станочного оборудования, ее показатели и основные пути обеспечения надежности

Надежность станка — свойство станка обеспечивать бес­перебойный выпуск годной продукции в заданном количестве в те­чении определенного срока службы и в условиях применения, тех­нического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования.

Нарушение работоспособности станка называют отказом. При отказе продукция либо не выдается, либо является бракованной. В автоматизированных станках и автоматических линиях отказы могут быть связаны с нестабильностью условий работы под влиянием отдельных случайных факторов и сочетания этих случайных факто­ров — разброса параметров заготовок, переменности сил резания и трения, отказов элементов систем управления и т. д. Кроме того, причинами отказов может быть потеря первоначальной точности станка из-за изнашивания его частей и ограниченной долговечности важнейших его деталей имеханизмов (направляющих, опор, шпин­делей, передач винт—гайка, фиксирующих устройств и т. п.).

Безотказность станка — свойство станка непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени.

Долговечность станка — свойство станка сохранять работоспо­собность в течение некоторого времени с необходимыми перерывами для технического обслуживания и ремонта до наступления предель­ного состояния. Долговечность отдельных механизмов и деталей станка связана главным образом с изнашиванием подвижных соеди­нений, усталостью при действии переменных напряжений и старе­нием.

Ремонтопригодность — свойство, заключающееся в приспособ­ленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения

отказов, повреждений и поддержанию и восстановлению работо­способного состояния путем проведения технического обслуживания и ремонтов. Этот критерий является особенно важным для станков с высокой степенью автоматизации и автоматических станочных систем, так как определяет стоимость затрат на устранение отказов и связанные с этим простои дорогостоящего оборудования.

Технический ресурс — наработка от начала Эксплуатации или ее возобновления после среднего и капитального ремонта до пере­хода в предельное состояние. Для определения долговечности отдель­ных элементов (деталей и механизмов станка) используют средний ресурс (математическое ожидание).

Диагностирование является эффективным средством повышения надежности станков и стан очных систем. При этом осуществляют направленный сбор текущей информации о состоянии станка и его важнейших узлов и элементов.

Для повышения надежности станков и автоматических станочных систем целесообразно: оптимизировать сроки службы наиболее дорогостоящих механизмов и деталей станков на основе статистиче­ских данных и тщательного анализа с использованием средств вычис­лительной техники; обеспечивать гарантированную точностную на­дежность станка и соответствующую долговечность ответственных подвижных соединений (опор и направляющих); применять материалы и различные виды термической обработки, обеспечивающие высокую стабильность базовых деталей несущей системы на весь срок службы станка; устранять в ответственных соединениях трение скольжения, применяя опоры и направляющие с жидкостной и газовой смазкой; применять в наиболее ответственных случаях при использовании сложных систем автоматического станочного оборудования принцип резервирования, резко повышающий безотказность системы; распро­странять в станках профилактические устройства обнаружения и предупреждения возможных отказов по наиболее вероятным при­чинам.