Проверка станков на точность обработки

Испытание и проверка фрезерных станков на точность

Назначение проверки. Детали фрезерных станков могут иметь отклонения в пределах предусмотренных допусков на размеры. Поэтому возможны и отклонения в размерах при сборке деталей в узлы. В процессе длительной эксплуатации станка вследствие износа трущихся поверхностей направляющих станины, салазок, подшипников и других деталей погрешности сильно возрастают и точная обработка деталей становится невозможной.

Кроме того, при фрезеровании имеют место внешние ударные и вибрационные нагрузки на станок, которые также ухудшают точность обработки. Во избежание этого станки часто устанавливают не на фундамент, а на виброизолирующие опоры, представляющие собой армированные резиновые диски с металлическими ребрами жесткости, которые крепятся снизу к основанию станка.

Применение виброизолирующих опор позволяет ускорить монтаж и перемещение станков, так как опоры не скреплены с фундаментом; изолировать близко установленное оборудование для точных работ от вибрации; уменьшить шум в производственном помещении.

Каждый новый и капитально-отремонтированный станок перед пуском в эксплуатацию, должен удовлетворять определенным техническим требованиям. Поэтому они подвергаются проверочным испытаниям, включающим: испытание на холостом ходу; испытание под нагрузкой; проверку на геометрическую точность; практическую проверку точности.

Испытание станка на холостом ходу. Цель его — проверить действия всех механизмов станка без нагрузки. Перед испытанием до включения станка необходимо тщательно проверить легкость перемещения от руки всех подвижных узлов и рукояток, натяжение ремней, наличие масла в резервуарах коробки скоростей и консоли, состояние масленок ручной смазки, исправность ограждений,

Работу механизмов коробки скоростей проверяют последовательным включением всех имеющихся частот вращения шпинделя (начиная с минимального) в течение не менее одного часа непрерывной работы. При этом температура нагрева подшипников в коробке скоростей и шпиндельном узле не должна превышать 70 °С.

Механизмы коробки подач, редуктора и реверса проверяют при малых, средних и наибольших значениях продольной, поперечной и вертикальной рабочих подач и при ускоренных перемещениях стола во всех направлениях. В ходе проверки необходимо убедиться в исправности всех остальных органов управления станком которые должны работать плавно, без толчков, самопроизвольных выключений. Кулачки выключения подач должны безотказно выключать соответствующие подачи при соприкосновении с движущимися частями станка, а тормоз должен быстро останавливать вращение шпинделя при выключении электродвигателя.

На этом этапе проверяют также: системы смазки, охлаждения, защитные устройства по технике безопасности, работу переключателей, кнопок включения, выключения и блокировочных механизмов.

Испытание станка под нагрузкой. Оно преследует цель проверить отдельные узлы, механизмы и станок в целом в условиях, близких к производственным. Испытания проводятся при фрезеровании образца определенных размеров.

Во время испытаний под нагрузкой в течение 0,5 ч все механизмы и системы станка должны работать исправно. Затем проверяется работа станка с кратковременной перегрузкой по мощности (на 25 %). При этом предохранительная муфта коробки подач должна сработать по достижении расчетного усилия подачи и остановить перемещение стола.

Проверка станка на точность и шероховатость обработки. Новые и капитально отремонтированные фрезерные станки должны отвечать определенным нормам точности, предусмотренным стандартами. Существуют два способа проверки станка: на практическую и геометрическую точность. В первом случае на нем обрабатывают чугунные контрольные образцы длиной 200. 300 мм, шириной 200 мм и высотой 100 мм. Поверхность основания образца, которой он устанавливается на стол станка, должна быть тщательно обработана. Обработку трех взаимно-перпендикулярных поверхностей образца производят торцовой насадной фрезой при неизменном его закреплении. Обработанные поверхности проверяют на плоскостность (при помощи поверочной линейки со щупом), параллельность верхней поверхности к основанию (при помощи индикатора) и взаимную перпендикулярность обработанных поверхностей (с использованием угольника и щупа). Допускаемые отклонения не должны превышать 0,02 мм на длине 150 мм.

Испытание станка на определение шероховатости обработанных поверхностей следует производить хорошо заточенным инструментом за один проход при режимах резания, соответствующих чистовому фрезерованию.

При проверке станка на геометрическую точность (см. табл. 8) определяют точность формы и взаимного расположения отдельных узлов и деталей станка.

Техническая диагностика станков. Под технической диагностикой станка понимают определение его технического состояния без детальной разборки в любое время его эксплуатации в производственных условиях. Диагностику проводят с помощью системы методов и средств технической диагностики и сравнения полученных данных с допустимыми величинами: паспортными данными, техническими условиями, стандартами.

Техническая диагностика металлорежущих станков подразделяется на три вида: поэлементную, дифференциальную и комплексную.

Поэлементная диагностика — это диагностика узла, техническое состояние которого существенным образом лимитирует работу станка. Она позволяет определить состояние узла в данный момент времени, найти неисправность в случае выхода из строя какой-либо детали. Этот вид диагностики используется в основном при малом ремонте.

При дифференциальной диагностике определяется характерный признак конкретного узла или детали станка, влияющий на точность обработки, Применяется для станков, подлежащих среднему ремонту.

Комплексная диагностика включает в себя поэлементную диагностику. Она предусматривает исследование технического состояния всего станка и предназначена для станков, предшествующих капитальному ремонту.

К основным методам технической диагностики относятся:

а) статический, когда в состоянии покоя проверяются геометрические, точностные и жесткостные параметры станка;

б) динамический, с помощью которого можно проверить входную и выходную мощности станка, частоту и амплитуду колебания, шпинделя и т. д.;

в) акустический, когда по характеру звуковых характеристик определяют исправность механизма;

г) виброметрический, позволяющий получить картину о колебаниях в станке.

Техническая диагностика станков осуществляется лабораторией технической диагностики с помощью различных диагностических приборов, стендов, приспособлений.

Проверка токарных станков на геометрическую и технологическую точность

Говоря о точности токарного станка имеется ввиду соответствие данных паспорта оборудования следующим параметрам:

1. перемещение тех элементов, на которых располагается заготовка;
2. расположение тех поверхностей, с помощью которых базируется инструмент или заготовка;
3. форма базовых поверхностей.

После окончательной сборки и проверки на заводе, а также после ремонтов станки получают акт о приемке, и только после этого, вводятся в эксплуатацию.

Требования к точности указываются в паспорте станков.

Выполнение измерения для выявления погрешностей следует производить регулярно в соответствии с нормативами ГОСТ.

Скачать ГОСТ 8-82 «Станки металлорежущие. Общие требования к испытаниям на точность»

Скачать ГОСТ 18097-93 «Станки токарно-винторезные и токарные. Основные размеры. Нормы точности».

В процессе использования токарного оборудования происходит износ его деталей, т.к. при обработке изделий появляются силы, которые производят различные деформации. При работе станок нагревается и под воздействием температуры образуются тепловые деформации. Все эти дефекты оказывают отрицательное влияние на качество обрабатываемых деталей. И для того чтобы восстановить паспортные показатели станка периодически следует ремонтировать изношенные детали.

Качественное испытание токарных станков в соответствии с государственным стандартом во многом зависит от того, насколько правильно он установлен на испытательном стенде. Установка на стенд должна происходить строго, соблюдая установочный чертеж. Самым распространенным методом, является установка на количество опор более 3-х. Отметим, что все двигающиеся части проверяемого станка должны находится в средних положениях.

Геометрическая точность токарного станка характеризует качество изготовления деталей, поэтому установка заготовки должна осуществляться на геометрическую правильную поверхность.

Для определения степени износа нужно установить линейку поочередно на каждую из направляющих станины. После этого, щупом определяется расстояние между направляющими и контрольной линейкой. Допустимое значение такого износа согласно государственного стандарта не должно превышать 0,02 мм.

Не мало важным фактором является соответствие горизонтальности направляющих станины. Определить ее можно с помощью перемещения специального уровня вдоль поверхности направляющих, который покажет значение имеющегося отклонения. Предельно допустимое отклонение по ГОСТ не может превышать значение 0,05 мм. А параллельность между направляющими станины для упорной (задней бабки) и каретки можно проверить с помощью специального измерительного индикатора. Его необходимо закрепить на каретке с суппортом и с помощью перемещения каретки выявить величину отклонения.

Также точность токарного станка поможет определить биение вращающегося шпинделя, в который крепится заготовка. Обязательно при этом соблюдать параллельность между осью шпинделя и направляющими станины. Во время проверки в отверстие вала устанавливают специальную контрольную оправку и на протяжении всей ее длины проверяют ее на биение.

Осуществляя технологическую проверку на точность стоит обратить внимание также и на вращение шеек вращающегося вала. Биение при их вращении — не допустимо. В резцовой головке необходимо закрепить индикатор, затем уперев его штифт в шейке шпинделя произвести измерения. По ГОСТ значение не должно превышать 0,01 мм. Не допустимым будет при вращении шпинделя, чтобы он отклонялся от оси.

Проверка биения шпинделя: а — проверка биения шейки шпинделя; б — проверка осевого перемещения шпинделя; в — проверка биения переднего центра

Также одним из важных измерений при проверке токарного станка на точность является определение точности шага ходового винта. Величина отклонения в соответствии с ГОСТ определяется с помощью следующей методики:

1. в центры передней и задней бабки устанавливают резьбовую оправку;
2. на эту оправку накручивают гайку в форме цилиндра и имеющую паз;
3. в паз этой цилиндрической гайки устанавливается шарик державки;
4. индикатор, закрепленный в державке, упирается в торцевую часть цилиндрической гайки;
5. токарный станок настраивается на шаг резьбы;
6. индикатор определяет отклонения.

Проверка точности шага ходового винта

Основные погрешности формы обрабатываемых заготовок:

1. непрямолинейность;
2. конуснообразность;
3. отсутствие параллельности;
4. некруглость;
5. неконцентричность.

Инструмент, применяемые при испытаниях:

• контрольная линейка;
• уровень;
• щуп;
• угольник;
• измерительный индикатор;
• резьбовая оправка;
• контрольная оправка;
• цилиндрическая гайка;
• державка.

При выполнении измерений следует использовать только те инструменты, которые прошли метрологическую поверку с учтенной погрешностью.

Точность станков, инструментов и приспособлений; жесткость технологической системы. Температурные погрешности

Рассмотрим влияние некоторых факторов на точность обработки деталей.

Точность станков. Металлорежущие станки, как и все изделия, изготовляют с определенной степенью точности. Точность станка в ненагруженном состоянии называют геометрической точностью. Геометрическая точность новых станков определяется стандартами.

Точность станков определяется главным образом точностью подшипниковых узлов, точностью направляющих, точностью кинематических цепей, точностью передач коробки скоростей и коробки подач.

В процессе эксплуатации отдельные детали и узлы станка изнашиваются, нарушаются отдельные регулировки. При этом более интенсивно изнашиваются те детали и узлы, которые испытывают наибольшие удельные нагрузки. Вследствие износа, например, подшипников качения вала шпинделя токарного станка появляется биение обрабатываемой детали и образование неточности ее геометрической формы. Биение вращающихся центров станка также приводит к биению обрабатываемых поверхностей заготовки относительно оси центральных отверстий. Кроме того, возникают упругие деформации отдельных частей станка от действия сил резания. Величина упругой деформации тем больше, чем больше силы резания и меньше жесткость узлов станка.

В процессе работы станков могут возникать погрешности обработки, вызванные нагруженным состоянием их отдельных деталей и узлов. Например, при отклонении от соосности центров станка в плоскости, параллельной направляющей станины, получается деталь с погрешностью геометрической формы – конусообразность, а при отклонении от соосности центров станка в плоскости, перпендикулярной к направляющим станины, получается деталь вогнутой, т.е. седлообразной формы.

На точность обработки влияет также изменение линейных размеров частей станка при нагреве их под действием сил трения в опорах, что обуславливает отклонение от геометрической точности станков и приводит к появлению погрешности обработки.

Точность инструмента. Точность обработки в значительной степени зависит от точности изготовления режущего инструмента. Инструмент изготавливается с определенными погрешностями размеров, формы и взаимного положения его отдельных элементов. Погрешности инструментов (зенкеров, разверток, протяжек, фрез и др.) влияют впоследствии на точность формы или размера обработанной поверхности. Поэтому чем точнее изготовлен инструмент, тем точнее и размеры деталей, полученные после обработки этим инструментом.

В процессе резания инструмент изнашивается. Точность инструмента в процессе изнашивания снижается, что приводит к искажению его формы и размеров. В связи с этим износ инструмента существенно влияет на точность обработки. Следует заметить, что инструмент изнашивается быстрее, чем детали станка. Интенсивность изнашивания инструмента в значительной степени зависит от режимов обработки, вида инструмента, геометрии его режущей части, материала инструмента и заготовки и от других факторов. Затупленный резец, например, вызывает увеличение радиальной составляющей силы резания, и, как следствие, увеличение деформаций отдельных деталей станка и обрабатываемой заготовки. При обтачивании длинного вала износ резца приводит к увеличению диаметра обработанного вала на конечном участке. Восстановление режущих свойств инструмента производят последующей его заточкой. Время работы (в минутах) между переточками называют стойкостью инструмента.

Жесткость системы СПИД. Станок, приспособление, инструмент и деталь (заготовка) образуют систему, которая под воздействием сил резания упруго деформируется. Величина деформации зависит от силы резания и от жесткости системы. Неравномерное распределение припуска на поверхности заготовки, эксцентричное положение заготовки, неравномерная твердость обрабатываемого материала, большая длина заготовки и режущего инструмента способствуют увеличению деформации системы СПИД.

Часто в жесткости системы СПИД одно из звеньев играет решающую роль. Так, при обработке длинных валов жесткость токарного станка имеет второстепенное значение, решающим является прогиб заготовки. При фрезеровании цилиндрической фрезой и при обработке корпусных деталей на расточных станках жесткость деталей обычно велика, наибольший прогиб имеет оправка или борштанга. При выполнении сверлильных работ жесткость сверла намного меньше жесткости заготовки. Жесткость Системы СПИД часто является фактором, ограничивающим режим обработки. С увеличением жесткости системы может быть повышена производительность и точность обработки резанием.

Погрешности, возникающие в результате упругих деформаций системы СПИД, могут достигать 20. 80% от суммарной погрешности обработки.

Наиболее существенное влияние на размер обрабатываемой заготовки оказывают перемещение звеньев СПИД в направлении, нормальном к обработанной поверхности, которые в основном обусловлены действием составляющей силы резания. Поэтому жесткостью системы СПИД принято называть отношение радиальной составляющей резания к смещению лезвия инструмента обработанной поверхности, при действии всех составляющих силы резания.

Погрешности заготовки вызывают увеличение рассеивания размеров заготовки в связи с колебаниями величины припуска и неравномерным распределением его на поверхности заготовки, смещениями отверстий в отливках, перекосом плоскостей и т. д. В связи с погрешностями формы и расположения поверхностей заготовки имеют место неравномерные припуски, что также приводит к упругим деформациям элементов СПИД.

Температурные погрешности. В процессе резания механическая энергия расходуется на деформирование срезаемого слоя металла и на преодоление сил трения, возникающих при контакте сходящей стружки иизделия с режущим инструментом. В результате превращения механической энергии в тепловую выделяется большое количество тепла, поглощаемого стружкой, обрабатываемой заготовкой, режущим инструментом и окружающей средой. При этом температура рабочей поверхности резцов в зоне резания составляет 800…1000°С и выше.

Повышение температуры обрабатываемой заготовки и инструмента приводит к температурным деформациям, вызывающим соответствующие погрешности обработки. Например, нагрев проходного резца средней величины на 20°С приводит к увеличению его длины на 0,01 мм, что вызывает уменьшение диаметра обрабатываемой заготовки на 0,02 мм. Кроме того, заготовка в процессе резания может нагреваться неравномерно, что приводит к изменению не только ее размеров, но и формы. Средняя температура заготовки при этом во многом зависит от ее размеров, материала, режимов резания, условий закрепления и продолжительности работы. Тонкостенные заготовки нагреваются при обработке в большей степени, чем массивные, что обусловливает более значительную их деформацию.

Для уменьшения температурных деформаций обрабатываемых заготовок необходимо тщательно подбирать режим резания, осуществлять качественную заточку режущего инструмента, чистовую обработку производить после черновой и получистовой обработки с перерывом, достаточным для охлаждения заготовки, а также применять обильное охлаждение смазочно-охлаждающими жидкостями.

Важное значение для повышения точности механической обработки имеет правильный выбор материала для изготовления инструмента или его режущей части.

Достижимая и экономическая точность обработки. Выбор методов обработки и оборудования для обеспечения заданной точности размеров, геометрической формы и точности расположения поверхностей

В технологии машиностроения различают понятие экономическая и достижимая точность.

Экономическая точность – точность, которая может быть получена в нормальных производственных условиях при минимальной себестоимости.

Под нормальными производственными условиями понимают выполнение работ на исправном оборудовании с применением необходимых инструментов и приспособлений, рабочими соответствующей квалификации. Понятие экономической точности применяется для назначения технологических допусков при проектировании технологии в условиях серийного и массового производств.

Каждому методу обработки отвечает своя экономическая точность. Таблицы экономической точности обработки приводятся практически во всех справочниках по технологии машиностроения, например, черновая обработка – 14-15 квалитет, способы чистовой лазерной обработки – 10-11 квалитет.

Достижимая точность – точность, которую можно получить при выполнении обработки в особенно благоприятных условиях, на специально настроенном или модернизируемом станке, высококвалифицированными специалистами без учета расходов времени и, не учитывая во внимание себестоимость.

Достижимая точность чаще всего используется в условиях ремонтного или опытного производства, или при выполнении уникальных работ, а также при производстве специального инструмента.

Точность обработки можно характеризовать следующими основными признаками: 1) точностью размеров, 2) точностью формы поверхности и 3) точностью взаимного расположения поверхностей и осей.

При обработке одной и той же заготовки с различной степенью точности изменяются трудоёмкость и себестоимость: при изготовлении деталей с меньшим допуском (большей точностью) они возрастают (рис. 1, а). Это объясняется тем, что для достижения заданной точности обработки приходится применять больше технологических методов, например: точение, шлифование, полирование и т.д.

На рисунке 1, б показано влияние отдельных методов обработки на себестоимость.

Очевидно, что экономически целесообразно достигнуть JТ 9 – чистовым точением.

Показатель этой целесообразности – средняя экономическая точность определённого метода обработки, которая есть точность, получаемая в нормальных производственных условиях с меньшими затратами, чем при других сопоставимых методах обработки (рис. 2).

Проверка токарного станка и заготовок на точность

При наладке и эксплуатации металлорежущих станков необходимо регулярно производить проверки их точности.

Под точностью станка подразумевается соответствие следующих параметров указанным в паспорте и стандарте:

• Перемещение основных узлов, на которых размещается рабочий инструмент и заготовка.
• Расположение поверхностей, при помощи которых выполняется базирование инструмента и заготовки. Расположение проверяется относительно друг друга и осей станка.
• Форма базовых поверхностей.

Выделяют такие погрешности формы обрабатываемых заготовок:

• Непрямолинейность. Образуется из-за неточности изготовления направляющих, их износа, ошибок при установке или нагреве. Другая причина образования — повышенная податливость заготовки, что приводит к ее деформации под усилием резки.
• Некруглость. Получается по причине биения шпинделя, неправильной работы подшипников шпинделя, ошибок при копировании заготовки.
• Конусообразность. Возникает, когда ось шпинделя не параллельна направляющим, что происходит под действием температурных деформаций, при смещении оси, недостаточной жесткости центров. Обработке без центров с вылетом заготовки превышающий соотношение длины и диаметра 3:1
• Неконцентричность. Образуется при ошибках в копируемой заготовке либо при биении шпинделя.
• Непараллельность. Возникает, когда направляющие станка имеют непрямолинейную форму или отклонения оси шпинделя от осей направляющих.

Инструменты для проверки точности станков

Для проверки оборудования используются следующие инструменты:

• линейки;
• угольники;
• набор оправок;
• измерительные головки;
• уровни;
• щупы;
• индикаторы.
• интерферометр

Линейками проверяют прямолинейность и плоскостность поверхностей. Оправки используются для определения биения вращающихся элементов, таких как шпиндель. Отверстие шпинделя проверяется оправкой, вставляемой в шпиндель. Оправка проворачивается несколько раз на половину круга, биение является разностью между максимальным и минимальным показателем.

Перпендикулярность проверяется при помощи угольника. Вспомогательным инструментом выступает щуп, которым определяют наличие и величину зазора между плоскостью и угольником. также возможно использование индикатора с магнитной стойкой

Уровни предназначаются для проверки точности установки оборудования на фундаменте в двух плоскостях. Точные замеры производят поверенные уровни с микрометрической шкалой.

Станки также могут проверяться приборами специального назначения — теодолитами, профилометрами и профилографами, интерферометрами.

Проверка элементов станка на точность

Проверка на точность токарного станка производится согласно требований ГОСТ:
Часть проверок приведена ниже:

1. Радиальное биение шейки шпинделя. Измерительный штифт индикатора размещается так, чтобы он касался поверхности шейки и был перпендикулярен относительно образующей.
2. Радиальное биение отверстия шпинделя. Для этого в шпинделе плотно размещается цилиндрическая оправка. Шпиндель вращается, и индикатором замеряется биение. Величина биения замеряется у шпинделя и в нескольких точках оправки.
3. Параллельность оси шпинделя относительно продольного перемещения суппорта. Для проверки в шпинделе также закрепляют цилиндрическую оправку. Измерительный штифт индикатора должен касаться верхней поверхности оправки и быть перпендикулярным к ее образующей. Суппорт двигают вдоль направляющих станины на 300 мм. Измерения повторяют, установив штифт горизонтально, так, чтобы он касался боковой части оправки.
4. Осевое биение шпинделя. Измерение предполагает закрепление короткой оправки в шпинделе. Измерительный штифт индикатора размещается вдоль оси шпинделя, так, чтобы его конец касался центра торца оправки. Шпиндель вращается, и замеряется биение.
5. Торцевое биение буртика шпинделя. Измерительный штифт индикатора размещается так, чтобы он прикасался к торцу буртика у самого края. Шпиндель вращается, и снимаются результаты. Для получения точных данных необходимо провести измерения как минимум в двух точках. Итоговой погрешностью считается максимальное показание индикатора.
6. Параллельность перемещения пиноли относительно продольного движения суппорта. Сначала производится проверка с пинолью, задвинутой в заднюю бабку и закрепленной в ней. Индикатор размещается на суппорте, а его измерительный штифт касается верхней поверхности пиноли. Суппорт перемещается, и замеряются данные. По аналогии с прошлой проверкой, измерения повторяются со штифтом, касающимся пиноли сбоку. Затем проводят такие же измерения, только пиноль вытягивается на половину из задней бабки.
7. Параллельность отверстия пиноли относительно продольного движения суппорта. Эта проверка осуществляется так же, как и для отверстия шпинделя. В отверстии пиноли закрепляется оправка, и измерительный штифт касается ее сверху. Суппорт двигается вдоль станины. Окончательное значение погрешности является средним арифметическим трех замеров.
8. Совпадение высоты осей вращения шпинделя и пиноли над продольными направляющими станины. Для измерения в центрах зажимают цилиндрическую оправку (скалку), а индикатор перемещают суппортом, определяя максимальное отклонение.
9. Параллельность движения верхних салазок суппорта относительно оси шпинделя. В шпинделе закрепляется оправка, индикатор перемещается по верхним салазкам.

Получить консультацию

по инструменту, методам обработки, режимам или подобрать необходимое оборудование можно связавшись с нашими менеджерами или отделом САПР

Также Вы можете подобрать и приобрести режущий инструмент и оснастку к станку, производства Тайваня, Израиля