Проверка сверлильных станков на геометрическую и технологическую точность

Точность повторного позиционирования

Точность повторного позиционирования станка с ЧПУ зависит от следующих факторов:

• механического воздействия фрезы;
• перпендикулярности установки шпинделя;
• режима резания, который установлен на станке;
• типа обрабатываемых материалов.

Превосходной точностью считается параметр, равный 0,05 мм. Станки с точностью 0,2 мм считаются всего лишь удовлетворительными.

Когда управляющий блок отдает команду для возврата рабочей головки в начальную точку координат, конечный результат всегда незначительно отличается от параметров, заданных первоначально. Различия зависят от возможных люфтов в передаче

Для производства важно понимание того, насколько стабильна возникающая при позиционировании ошибка. Чаще всего повторяемость в несколько раз превышает точность, что делает такой станок пригодным для работы

Современные станки, оснащенные модулями числового программного управления, позволяют обрабатывать детали из различных материалов с максимально возможной точностью, не снижая при этом производительность. Точность станков с ЧПУ – один из самых важных параметров, от которого напрямую зависит качество обработки любых изделий. На эту характеристику влияют самые разные факторы – от качества сборки станка до температуры, которая установлена в рабочем помещении.

• 23 ноября 2020
• 488

Номенклатура средств измерений, используемых для проверки точности токарно-винторезных и токарных станков, и основные требования к ним

1 Прибор для измерения длин (4.5 – 4.18, 5.3 – 5.6).

Основные технические требования должны соответствовать, указанным в таблице А.1.

Таблица А.1

В микрометрах

Для проверки показателей точности с допусками	Цена деления шкалы прибора	Вариации показаний (наибольший гистерезис)
До   2	0,2	0,1
Св.   2    до   5	0,5	0,25
»    5     »    10	1,0	0,4
»    10   »    40	2,0	0,8
»    40	10,0	2,5

2 Уровень (4.4) с ценой деления 0,01/1000 мм или 2“ и 0,02/1000 мм или 4“ (для станков класса точности Н используется уровень с ценой деления 0,02/1000 мм или 4“).

3 Контрольная центровая оправка (4.5 – 4.7).

Основные технические требования должны соответствовать указанным в таблице А.2.

Таблица А.2

В микрометрах

Длина оправки, мм	Допуск прямолинейности образующих	Допуск радиального биения	Шероховатость поверхности
Для класса точности оправки
1	2	1	2	1	2
200	1,0	1,6	2,0	3,0	–	–
300	1,6	2,5	2,0	3,0
500	2,0	3,0	2,5	4,0
800					0,2	0,4
1000	2,5	4,0	2,5	4,0
1600	3,0	5,0	3,0	5,0

Для станков классов точности Н и П используется контрольная центровая оправка класса точности 2.

4 Контрольная консольная оправка (4.7, 4.11 – 4.13).

Основные технические требования должны соответствовать указанным в таблице A.3

Таблица A.3

В микрометрах

Длина измерения, мм	Допуск круглости	Допуск прямолинейности образующих	Допуск радиального биения	Шероховатость поверхности
Для класса точности оправки
1	2	1	2	1	2	1	2
150	0,4	1,0	0,6	1,6	1,2	3,0
200	0,4	1,0	0,6	1,6	1,2	3,0	0,32	0,4
300	0,4	1,0	1,0	2,5	1,2	3,0
500	0,5	1,2	1,2	3,0	1,6	4,0

Для станков классов точности Н и П используется контрольная оправка класса точности 2.

5 Приспособление с регулируемой поверочной линейкой (4.16).

Основные технические требования должны соответствовать указанным в таблице А.4.

Таблица А.4

Длина измерения, мм	Допуск, мкм, прямолинейности измерительной поверхности линейки для проверки станков классов точности
Н, П	В, А
100	1,6	0,6
200	2,5	1,0
300	4,0	1,6

6 Контрольная пара винт-гайка (4.17).

Отклонение шага на один оборот винта ±3 мкм, накопленная погрешность шага 10 мкм.

7 Прибор для измерения шага резьбы – цена деления 1 мкм (5.7).

8 Прибор для измерения круглости – цена деления 0,1 мкм (5.4).

9 Поверочная линейка (4.5, 5.6) – по ГОСТ 8026.

10 Автоколлиматор (4.5, 4.6).

Измерение прямолинейности и плоскостности направляющих поверхностей станков

Прямолинейное движение в металлорежущих станках наряду с круговыми представляет главный и наиболее распространенный вид движения и перестановки подвижных частей станка относительно его базовых деталей (станины, стоек, траверс и т д.) и осуществляется с помощью направляющих поверхностей.

Прямолинейность движения определяет точность формы и взаимное расположение обрабатываемых на станке поверхностей, точность координатных и расчетных перемещений, точность установки переставляемых деталей, узлов и механизмов, взаимодействие механизмов, соединяющих подвижные и неподвижные части станка.

В свою очередь, точность прямолинейного движения определяется точностью изготовления и монтажа направляющих поверхностей базовой детали, т. е. степенью приближения их по форме и взаимному расположению к заданным геометрическим формам.

Измерение прямолинейности системы направляющих включает:

1. проверку прямолинейности отдельных направляющих поверхностей или следов их пересечения;
2. определение взаимного расположения в одной или параллельных плоскостях двух направляющих поверхностей или следа пересечения двух поверхностей и третьей направляющей.

Реальные направляющие поверхности не представляют геометрически правильных плоскостей из-за погрешностей, вносимых в процесс их формообразования совокупностью технологических и других факторов, и только в большей или меньшей степени приближаются по своей форме к плоскостям.

Измерение прямолинейности направляющей поверхности имеет целью установление ее действительной формы с помощью координат, выраженных в линейных величинах и определяющих отклонения направляющей поверхности от исходной геометрической плоскости или следа пересечения поверхностей от геометрической прямой.

Методы и средства измерения прямолинейности основываются на двух видах измерений:

1. измерение линейных величин, определяющих координаты элементарных площадок поверхности направляющей относительно исходной прямой линии;
2. измерение угловых величин, определяющих углы наклона отдельных участков направляющей, ограниченных элементарными площадками относительно исходной прямой линии

За исходную прямую линию принимаются: линия горизонта, прямолинейный луч света, проекция горизонтально натянутой струны на горизонтальную плоскость, материализованный эталон прямой — линейки и т. д.

Сущность методов измерения линейных величин (оптическим методом визирования, измерением по струне, гидростатическими методами) заключается в том, что координаты элементарных площадок поверхности направляющей определяются непосредственным измерением. Изменение определяет координату элементарной площадки относительно исходной прямой.

Измерение каждой данной площадки не зависит от измерения координат других площадок, за исключением крайних, по которым устанавливаются относительно друг друга измеряемый объект и исходная прямая.

Сущность методов измерения угловых величин (уровнем, коллимационным и автоколлимационным методами) заключается в том, что положение элементарных площадок не измеряется относительно исходной прямой, а определяется взаимное расположение двух соседних площадок последовательно по всей длине направляющей.

Кроме проверки прямолинейности отдельной направляющей, возникает необходимость проверки идентичности формы двух направляющих, которая осуществляется с помощью уровня.

Сущность метода проверки идентичности формы направляющих (извернутости или винтообразности направляющих) заключается в определении посредством уровня углов поворота мостика, установленного в поперечном направлении на две направляющие и перемещаемого вдоль этих направляющих.

Так как допуски на извернутость направляющих назначаются в угловых величинах (часто в делениях шкалы уровня), то результаты измерения непосредственно отражают идентичность формы направляющих. Извернутость определяется наибольшей разностью показаний уровня.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Точность металлорежущих станков определяется тремя группами показателей: показатели, характеризующие точность обработки образцов-изделий; показатели, характеризующие геометрическую точность станков; дополнительные показатели.

1.2. К показателям, характеризующим точность обработки образцов-изделий, относятся: точность геометрических форм и расположения обработанных поверхностей образцов-изделий; постоянство размеров партии образцов-изделий; шероховатость обработанных поверхностей образцов-изделий.

1.3. К показателям, характеризующим геометрическую точность станка, относятся: точность баз для установки заготовки и инструмента; точность траекторий перемещений рабочих органов станка, несущих заготовку и инструмент; точность расположения осей вращения и направлений прямолинейных перемещений рабочих органов станка, несущих заготовку и инструмент, относительно друг друга и относительно баз; точность взаимосвязанных относительных линейных и угловых перемещений рабочих органов станка, несущих заготовку и инструмент; точность делительных и установочных перемещений рабочих органов станка; точность координатных перемещений (позиционирования) рабочих органов станка, несущих заготовку и инструмент; стабильность некоторых параметров при многократности повторений проверки, например, точность подвода на жесткий упор, точность малых перемещений подвода.

1.4. К дополнительным показателям точности станка относятся способность сохранения взаимного расположения рабочих органов станка, несущих заготовку и инструмент, при условии: приложения внешней нагрузки (показатели жесткости); воздействия тепла, возникающего при работе станка на холостом ходу; колебаний станка, возникающих при работе станка на холостом ходу. (Измененная редакция, Изм. N 2).

1.5. Объем испытаний станков на точность должен быть минимальным, но достаточным для получения необходимой достоверности результатов испытаний и оценки точности станка.

1.6. При выборе проверяемых параметров точности следует отдавать предпочтение наиболее значимым из них, с учетом степени воспроизводимости результатов измерения, стабильности и точности измерения.

1.7. Перечень показателей точности станков определяется стандартами на нормы точности станков конкретных типов и техническими условиями.

1.8. Нормы точности станка после среднего и капитального ремонта должны соответствовать требованиям стандартов и технических условий, действовавших в период изготовления станка.

1.9. Классификация станков по точности

1.9.1. Устанавливаются пять классов точности станков по абсолютной системе классификации, обозначаемые в порядке возрастания уровня точности: Н, П, В, А и С. Разделение станков на классы точности проводится по типам станков, исходя из требований к точности обработки. К одному классу точности должны относиться станки, обеспечивающие одинаковую точность обработки соответствующих по форме и размерам поверхностей образцов-изделий. Для отдельных типов станков, предназначенных только для обдирочных работ, классы точности не устанавливаются. (Измененная редакция, Изм. N 1, 3).

1.9.2. Значения допусков показателей точности при переходе от одного класса точности к другому принимаются предпочтительно по геометрическому ряду со знаменателем 1,6. Для конкретных показателей геометрической точности допускается принимать другие значения от 1,0 до 2,0. (Измененная редакция, Изм. N 3).

1.9.3. Классы точности для отдельных типов станков должны устанавливаться в стандартах на нормы точности этих типов станков, а при отсутствии стандартов — в технических условиях на станки.

1.9.4. (Исключен, Изм. N 3).

Это интересно: Профессия токарь — описание, код специальности, вредность

Проверка сверлильных станков после проведения ремонта

Абсолютно ясно, что те станки, которые прошли капитальный или текущий ремонт, должны быть в обязательном порядке подвергнуты проверке на их соответствие нормам точности согласно ГОСТ.

Так, после окончания проведения ремонта, станки проходят в первую очередь внешний осмотр, затем проверяются на точность и жесткость. Окончательным является этап проведения испытания работы, как на холостом ходу, так и под рабочей нагрузкой.

Эти мероприятия проводят в ремонтно-механическом цеху на специализированных стендах в несколько этапов:

1. Внешний осмотр;
2. Испытание в ненагруженном режиме (на холостом ходу) – здесь механизмы главного движения проверяются последовательно на всех значениях оборотов шпинделя (контролируя биение). Станок работает на верхних граничных показателях скорости от полутора до двух часов, до момента, когда для всех элементов установится рабочая температура.

Теперь изучается температурный режим, который должен соответствовать следующим основным показателям:

• подшипники: ˂ 70°С (скольжения)
• ˂ 80°С (качения);
• масло: ˂ 60°С;
• механизмы подач: ˂ 50°С.

Далее внимательно изучают системы охлаждения и смазки. На протяжении всего периода проведения испытания характер функционирования станка должен быть плавным, не иметь толчков, биения, шума и вибрации. В этом отношении работа считается удовлетворительной в случае, если шум, производимый в ненагруженном состоянии (при холостом ходе), практически не различим на удалении более пяти метров от источника шума.

При проведении комплексной проверки сверлильного станка изучают также его паспортные данные, предоставленные заводом –изготовителем. Диапазон допустимых отклонений полученных результатов от паспортных значений составляет 5%.

Испытание под нагрузкой – этот этап дает возможность определить как качество его работы, так и технологическую мощность. Данное исследование целесообразно проводить в таких условиях, которые были бы максимально приближены к производственным (допускают даже кратковременные перегрузки до 25% от мощности номинальной).

Под такой нагрузкой проверка станка продолжается некоторое время, но не менее, чем 0,5 часа.

Испытание на точность и жесткость – выполняется контрольным мастером с обязательным присутствием на испытаниях сотрудников ремонтно-механического цеха, которые непосредственно производили ремонт. Этот контроль включает в себя исследование геометрической точности и жесткости (согласно ГОСТ) самого станка, а также образцов деталей, которые на нем обработаны.

В случае, когда процесс испытания сверлильного станка после капитального или текущего ремонта выявил недочеты и дефекты, то их перечень заносят в специальную технологическую ведомость дефектов с последующей передачей бригаде ремонтников для устранения неполадок.

После завершения всех видов проверок станок нужно обезжирить, тщательным образом прогрунтовать и покрасить. Затем он передается для дальнейшей эксплуатации в цех. При этом обязательно необходимо составить соответствующий акт.

Описанные выше столь скрупулезные методы проверок сверлильных станков необходимы для обеспечения их бесперебойной и качественной, согласно всем требованиям ГОСТ, работы на протяжении всего срока службы.

ТОЧНОСТЬ ОБРАБОТКИ ОБРАЗЦОВ-ИЗДЕЛИЙ

2.1. Для проверок применяют стальные закаленные образцы-изделия, твердостью 41,5… 51,5 HRCэ формы и размеры которых даны на черт. 26, 30 и 31 и в табл. 16 и 21 и которые отвечают требованиям ГОСТ 25443-82.

2.2. Перед установкой образцов-изделий на станок проводят чистовое шлифование их базовых поверхностей, служащих для установки и крепления на станке, и предварительное шлифование поверхностей, подлежащих проверке. При этом шероховатость базовых поверхностей должна быть не грубее Ra

1,25 по ГОСТ 2789-73, а поверхностей, подлежащих последующей чистовой обработке и проверке, должна быть не грубееRa 2,5 по ГОСТ 2789-73.

2.3. Подлежащие проверке поверхности образцов-изделий обрабатывают на чистовых режимах. После чистового шлифования допускаемые отклонения проверяемых поверхностей не должны превышать значений, указанных в пп. 2.6 — 2.8 и 2.10 — 2.13.

2.4. Форма и размеры образца-изделия для всех станков для проверок 2.5 — 2.8 и 2.13 должны соответствовать черт. 26 и табл. 16.

Черт. 26

Таблица 16

мм

Наибольшая длина обрабатываемой поверхности	Размены образца-изделия (предельные отклонения ± 5)
l	b	h
До 160	65	30	40
Св. 160 до 250	100	50	65
» 250 » 400	160	50	65
» 400 » 630	250	50	65

2.5. Плоскостность обработанной поверхности Б

(черт. 26 и 27).

Черт. 27

Таблица 17

Наибольшая длина обрабатываемой поверхности, мм	Допуск, мкм, для станков класса точности
П	В	А
До 160	6	4	2,5
Св. 160 до 250	8	5	—
» 250 » 400	10	6	—
» 400 » 630	12	8	—

Проверку проводят при помощи приспособления, состоящего из поверочной плиты 3

и измерительного прибора2. Образец-изделие1 кладут проверяемой поверхностью на плиту3 и перемещают по ней возвратно-поступательными движениями. Отклонение равно наибольшей алгебраической разности показаний измерительного прибора.

2.6. Постоянство линейных размеров в сечениях, параллельных основанию Г

образца-изделия (черт. 26). Таблица 18

Наибольшая длина обрабатываемой поверхности, мм	Допуск, мкм, для станков класса точности
П	В	А
До 160	10	6	4
Св. 160 до 250	12	8	—
» 250 » 400	16	10	—
» 400 » 630	20	12	—

Проверку проводят в трех сечениях по высоте, параллельных основанию Г

образца-изделия: посередине высоты и на расстоянии приблизительно 5 мм от верхнего и нижнего краев.

Проверку проводят прибором для измерения линейных размеров.

Отклонение равно наибольшей разности показаний прибора.

2.7. Перпендикулярность вертикальных обработанных поверхностей А, Б

иВоснованиюГобразца-изделия (черт. 26 и 28). Черт. 28

Таблица 19

Наибольшая длина обрабатываемой поверхности, мм	Допуск, мкм, для станков класса точности
П	В	А
До 160	8	5	3
Св. 160	10	6	—

Измерения — по ГОСТ 25889.3-83, метод 2.

Образец-изделие устанавливают основанием Г

на приспособление.

2.8. Перпендикулярность обработанных поверхностей А

кБиВкБ (черт. 26 и 29).

Черт. 29

Таблица 20

Наибольшая длина обрабатываемой поверхности, мм	Длина измерения b 1, мм	Допуск мкм, для станков класса точности
П	В	А
До 160	25	20	12	8
Св. 160	45	25	16	—

Измерение — по ГОСТ 25889.3-83, метод 2.

Образец-изделие устанавливают на приспособление поверхностью Б.

2.9. Формы и размеры фасонного образца-изделия (для станков с ЧПУ) для проверок 2.10 и 2.11 должны соответствовать черт. 30 и табл. 21.

Черт. 30

Таблица 21

Наибольшая длина обрабатываемой поверхности, мм	l	b	a	h	R	α	β
мм
До 250	100	65	25	5	8	40°	50°
Св. 250 до 630	160	100	35	10

2.10. Точность линейных и угловых размеров фасонного образца-изделия (для станков с ЧПУ)

Допуск для станков класса точности:

П

размер R

………………………………… 15 мкм

углы a, b……………………………….. 3′

В

размер R

………………………………… 10 мкм

углы a, b……………………………….. 2′

2.11. Прямолинейность поверхностей А

иБфасонного образца-изделия (для станков с ЧПУ) Таблица 22

Наибольшая длина обрабатываемой поверхности, мм	Допуск, мкм, для станков класса точности
П	В
До 250	16	10
Св. 250 до 630	25	20

2.12. Точность линейных размеров образца-изделия

(для станков с ЧПУ)

* Размер для справок.

Черт. 31

Допуски, мкм, всех обозначенных на чертеже размеров должны составлять для станков класса точности:

П…………………………………………… ± 16

В…………………………………………… ± 10

А…………………………………………… ± 6

Неуказанные предельные отклонения размеров: Н14, h14,±

Измерения проводят с помощью прибора для измерения линейных размеров.

2.13. Шероховатость обработанных поверхностей поГОСТ 2789-73 (черт. 26, 30, 31).

Параметр шероховатости Ra,

мкм, не более, для станков класса точности:

П…………………………………………… 0,63

В…………………………………………… 0,40

А…………………………………………… 0,25

Проверку проводят с помощью средств для контроля шероховатости поверхности.

Техническое обслуживание шпинделя.

Своевременное и регулярное проведение ТО шпинделя существенно уменьшает вероятность поломки, спасает его запчасти от износа раньше времени и позволяет предупредить более серьезные неисправности.

У каждого производителя станка в документации есть график проведения ТО. В большинстве случаев для шпинделей он разделяется на следующие:

• Ежедневное ТО (включает в себя проверку уровня и тока масла);
• Еженедельное ТО (Очистка инструмента его фиксаторов и конуса. Проверка уровня масла в емкости для масляного тумана, если таковая имеется.);
• Ежемесячное или через каждые триста часов (Проверка уровня масла в гидравлической станции и охлаждающей жидкости в холодильнике);
• Полугодовое или через каждые 1800 ч. работы (замена фильтрующего элемента воздушного фильтра. Измерение усилия зажима и в случае необходимости чистка и смазка цанги зажима);
• Ежегодное или через каждые 3600 ч. эксплуатации (Замена фильтрующего элемента масляного фильтра. В случае надобности заменить охлаждающую жидкость холодильника);

Какие бывают типы биения?

Существуют следующие виды биения:

• торцевое;
• радиальное;
• иные виды.

Среди перечисленных видов радиальное биение считается ключевым показателем. Оно показывает разницу между максимальной и минимальной дистанцией зон профиля до оси. Зависит данное биение от таких отличий вала от корректного вида:

• сечение (поперечное) имеет не круглое, а немного овальное;
• у вала есть изгиб, из-за чего возникает биение части, к которой подсоединяется цанга;
• шейки гнезд стали непригодными в результате износа;
• на гнездах подшипников образовались небольшие зазоры.

Последствия радиального биения:

• подшипники систематически подвергаются интенсивным нагрузкам;
• подшипники перегреваются;
• высокая вероятность ухудшения точности изготовления продукции;
• возникает вибрация, негативно сказывающаяся на функционировании всего устройства.

Диагностика станков с ЧПУ

Современные методы диагностики станков с ЧПУ представляют собой комплекс работ, направленных на обследование целевого оборудования и выявление неисправности – отказа или сбоя. Диагностика проводится в два этапа:

• Проверка состояния станка позволяет выявить конструктивные причины отказа – как правило, речь идет о поломке какого-либо узла или детали. Может потребоваться частичная или полная разборка агрегата.
• Проверка системы числового программного управления предполагает диагностику станка посредством тестирования управляющей программы. Результаты теста и ошибки выводятся на дисплей специальными кодами.

Первый этап проверки станков требует использования специфического инструмента – уровней, индикаторов, калибров, угломеров, микромеров. На этапе проверки управляющей программы инженер использует бэкплот или твердотельную верификацию, моделируя работу станка, а затем проводит финальную проверку на оборудовании.

Проверка станков на точность:

Специфика диагностики оборудования определяется в том числе целью, например – проверка токарного станка на точность представляет собой строго регламентированный свод диагностических процедур, направленных на подтверждение соответствия данных в паспорте реальным данным. В этом случае необходима проверка следующих параметров:

• Перемещение элементов, удерживающих заготовку.
• Расположение поверхностей, на которых базируется заготовка и инструмент.
• Соответствие формы базовых поверхностей.

Также проверка станка на геометрическую точность включает оценку траектории движений, угловых и линейных перемещений органов станка, возможна оценка других параметров. Все требования к точности указаны в паспорте оборудования, а выявление погрешностей выполняется на основании соответствующих нормативов ГОСТ, например – ГОСТ 8-82 и ГОСТ 18097-93.

Обратите внимание, что проверка станков на технологическую точность диктуется естественным износом оборудования в процессе эксплуатации. Речь идет не об износе резцов, сверл или фрезы. Диагностируются постоянные компоненты станка, например:

Диагностируются постоянные компоненты станка, например:

• приводы;
• суппорты;
• консоли;
• шпиндели.

Проверка станка на точность при условии наличия ЧПУ также предполагает диагностику измерительных устройств, которые необходимы для реализации управляющей программы и автоматической обработки заготовок. В результате проверки определяется возможность дальнейшего использования диагностируемого станка на данном участке. В случае критической погрешности выполняется ремонт, модернизация или замена оборудования.

Регламент диагностики станков:

График плановой диагностики станков составляется на основе ведомости станочного оборудования. Этот документ включает сведения о режиме работы станка и обо всех операциях, влияющих на его точность.

Диагностика станков с ЧПУ может осуществляться не только в плановом, но и в аварийном режиме – такой вариант развития событий определяется соответствующими регламентами, разработанными специально для форс-мажорных обстоятельств.

Обратите внимание, что так как все проверки выполняются в условиях временного вывода оборудования из эксплуатации, составление графика проверок представляет собой сложное и важное мероприятие, учитывающее все аспекты производственной деятельности цеха и предприятия в целом. Как правило, этот график составляет главный технолог завода

Диагностика станков разных типов и отдельных узлов:

Диагностика станков разных типов и отдельных узлов:

Очевидно, что проверка фрезерного станка и проверка токарного станка – это два отдельных комплекса процедур, различия между которыми обусловлены различиями в конструкции оборудования. Также в ряде случаев проверки требует не весь станок, а конкретный узел.

Например, проверка задней бабки токарного станка оценивает надежность фиксации в выбранном положении и точность движения в направлении шпинделя с сохранением соосности при вращении. Обеспечение надежности крепления и устойчивости определяет класс точности обработки.

На сегодняшний день наши специалисты имеют достаточно опыта и обладают надлежащей квалификацией для реализации современных методов диагностики станков с ЧПУ всех типов. Мы выполняем плановые и аварийные проверки, оцениваем работоспособность и точность отдельных узлов, диагностируем управляющие программы. Предоставляем гарантию на все виды выполняемых работ, даем бесплатные консультации по любым вопросам.