Теоретическая часть. Министерство образования и науки Российской Федерации

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

Московский государственный технологический

Университет «СТАНКИН»

В.В.Юркевич

Анализ точности вращения опоры шпинделя

Методическое пособие по выполнению лабораторных работ по курсу

«Диагностика и испытания технологического оборудования»

Москва 2013

Юркевич В. В. Анализ точности вращения опоры шпинделя

Методическое пособие по выполнению лабораторных работ по курсу «Диагностика и испытания технологического оборудования». -М.: Издательство «Станкин», 2012г..-180 с.

Лабораторная работа выполняется в рамках изучения курса «Диагностика и испытания технологического оборудования» и направлена на освоение студентами сложной экспериментальной измерительной техники и изучение современных методов обработки экспериментальных данных с помощью компьютера.

Лабораторная работа

Анализ точности вращения опоры шпинделя

Цель работы: изучение и освоение измерения точности вращения опоры шпинделя и анализ точности вращения оси шпинделя

Теоретическая часть

Единой методики измерений и анализа результатов измерений точности вращения шпинделей (биения осишпинделя) в настоящее время на существует; нет также единой терминологиидля характеристики точности вращения шпинделей.

Приняты следующие исходные положения. Ось шпинделя - это геометрическая прямая, проходящая через центры двух окружностей, заменяющих реальные контуры в среднем (по длине) сечении дорожек качения. Окружности проведены так, чтобы среднее арифметическое отклонение действительногоконтура дорожек качения внутреннего кольца подшипника от проведенных окружностей было наименьшим.

Поворот шпинделя совершается не относительно его оси,а относительно мгновеннойосивращения. В дальнейшем дня краткости мгновенная ось вращения шпинделя именуется просто ось вращения шпинделя.

На точность вращения шпинделя характеризуется изменением положения оси вращения шпинделя во времени - биением оси вращения шпинделя.

Точность вращения шпинделей существенное воздействие оказывают как погрешности подшипников, так и отклонения отзаданных размеров и формы деталей шпиндельных узлов,сопряженных с подшипниками качения.

Главными источниками биения шпинделей и оси вращения шпинделей, смонтированных на подшипниках качания, являются:

—эксцентричность отверстия внутреннего кольца подшипникапо отношению к дорожке качения и к измерительной поверхности (центрирующий поясок под патрон, коническое отверстиешпинделя, цилиндрическая поверхность оправки и т.п.);

— некруглость дорожек качения;

— волнистость дорожек качения;

— боковое биение по дорожкам качения;

— некруглость и разноразмерность тел качения.

Величина биения шпинделя определяется совместный дей­ствием указанных выше погрешностей. В биении шпинделя эти погрешности проявляется с различной амплитудой, частотой ифазой.

Сложное взаимодействие деталей подшипника во время его вращения и неизбежное проскальзывание тел качения относитель­но дорожек качения - все это дает основание рассматривать биение шпинделя как стационарный случайный процесс.

На величину погрешности формы (некруглость) изделий типа тел вращения и на чистоту поверхности их решающее влияние оказывает совокупное воздействие всех составляющих биения шпинделя, частота которых не равна частоте f_n вращения шпинделя

гц;

где - число оборотов шпинделя в минуту.

При измерении биения шпинделя целесообразно проводить анализ,позволяющий дать раздельную оценку составляющих бие­ния, различно влияющим на формирование погрешностей формы и микропрофиля поверхности изделия.

Измерения биения шпинделей производят с помощью уста­навливаемых в инструментальный конус шпинделя оправок путем последовательного поворота шпинделя каждый раз на 1/8 или 1/1 2 оборота (всего полных 10 оборотов); в каждом положе­нии записывают показания измерительного прибора. В качест­ве измерительных приборов используют микрокаторы - измери­тельные пружинные головки (ИГП) с ценой деления 0,2 мкм (при размахе биения шпинделя до 8 мкм) или 0,5 мкм (при размахе биения шпинделя до 20 мкм).

Установка оправки в шпиндель производится последовательно несколько раз до получения повторяемых результатов измерения размаха биения шпинделя. Это создает уверенность в отсутствии случайных перекосов оправки или попадания в посадочные отверстия загрязнения. Стойку с микрокаторами устанавливают при измерении точности вращения шпинделей то­карных станков на поперечных салазках или на плоской нап­равляющей.

Для отсчета угла поворота на шпинделе укрепляют лимб, разделенный в зависимости от выбранного числа точек измере­ния на 8 иди 12 частей. Погрешность деления и отсчета при повороте шпинделя не должна превышать ±30'.

Перед измерением биений механизмы переключений скорос­тей привода шпинделя включают так, чтобы шпиндель был полностью отключен от шестеренных передач. В тех случиях, когда вращение шпинделя осуществляется ремнем, ремни не снимают.

До начала записи биения шпинделя его некоторое время поворачивают вручную, при этом показания микрокатора запи­сывают после каждого полного оборота, Часто наблюдается так называемое "сползание показаний”: после каждого оборота шпиндель несколько опускается, и через некоторое время стрелка прибора уходит за шкалу. Предварительные повороты шпинделя продолжают до стабилизации показаний. Полная установка наступает обычно через несколько оборотов, но иногда через несколько десятков оборотов шпинделя. Показания микрокаторов (отсчет производят с точностью до 0,5 деления) заносят в таблицу записи биения шпинделя. Эти таблицы являются первичными документами, характеризующими точность вращения шпинделя. В таблицу можно также вносить данные, полученные при записи биений шпинделя каким- либо записывающим устройством (например прибором модели 226 завода "Калибр"). При этом ординаты кривой биения (записи) измеряются через интервалы, соответствующие 1/12 оборота.