автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Повышение точности механической обработки на токарных станках с ЧПУ путем компенсации систематической составляющей суммарной погрешности обработки

ЛЕНИНГРАДСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ имени М.И.КАЛИНИНА

Ка правах рукописи

МЕФТАХ АХМЕД

■УДК 621.941-52

ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОЕРАБОГКИ Е1 ТОКАРЫСС СТАНКАХ С ЧПУ ПУТЕМ КОМПЕНСАЦИИ СИСТШШВСКОЙ СОСТАЗЛЯЩЕЙ СУШР1ГОЙ ПОГРЕШНОСТИ ОБРАБОТКИ •

Специальность 05.02.08 - технология машиностроения

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Лешштвд - 1990

Работа выполнена на кафедре "Технолох'ия машиностроения" Ленинградского ордена Ленина полит ехнич е с кого института лм&ни М.И.Калинина.

Каучнне руководители - кандидат технических наук,' профессор

Скраган

- кандидат технических наук, доцент Э.Л.Куков

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

П.И.Буловский

кандидат технических наук, доцент А.В.Ильяшев

Ведущее предприятие - Ленинградское тучно-производственное

объединение "Полиграф,юш"

' Защита состоится 24 апреля 1990 года в 16 часов , в 41 ауд. 1-го учебного корпуса на заседании специализированного совета Д 063.3В.16 при Ленинградском ордена Ленина политехническом институте имени М.И.Калинина, по адресу: 195251, Ленинград, , Политехническая ул., 29.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан "23 " МО О ГО 1990 г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат технических наук, доцент

И.А.Сенчило

"ïf ? i .

I ОЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ ■

-./.осег/г-ций ' ' '■ ''

Актуальность работы. Современный этап развития промпг.'ленкого' производства з Алюирсллй Народной Демократической реснубляко показывает, что одной из ъптектх проблем далыгейшзго ускорения технического прогресса является покасеиие качества выпускаемой продукции на основе широкого использования современного срогрес- ■ сивного оборудования и '.технологических процессов.

Металлорежущие cramai долякы обеспечивать постоянно возрастающие требования к точности и качеству поверхностного слоя, деталей. Выполнение этих требовании в значительной степени влияет •на повагаэиио производительности труда, сокращение потерь, достижение высоких конечных народнохозяйственных результатов., . ' После эры быстрого количественного развития машиностроения резко изменялась концепция и стратегия дальнейшего развития ' ■ алжирского машиностроения. Для приближения машиностроительной продукции к мировым стандартам Алжир начал импортировать станки , о числовым программным управлениям (ЧПУ). Серийный и мелкое арий- _ ный. характер большинства аляирских маииностроитолышх заводов соответствует наиболее рациональным условия:« пркленсния оборудования с ЧПУ. .

Первые результаты использования станков с ЧПУ показали,, что это выоокооф§активноэ оборудование не всегда позволяет, добяться высокой точности обработки и надобности по параметрам точности,, поэтому выяснение причин низкой точности, ее позыкетп? на наиболее распространенны:; токарных операциях является необходимым-условием быстрого и достаточно безболезненного внедрения станков . с ЧПУ в машиностроение Алжира. Зго, ■ несомненно,-актуальная проблема. ■ . ' Гель таботы. Выявление причин, шзываюищх снижение точности и надежности токарных операций, разработка и апробация методик получения характеристик технологической системы, разработка или „уточнение методик расчета отдельных. составляющих и суммарной погрепноста обработки, анализ возможных методов повышения'точности. и испытания некоторых из , них. . -

' '.'''годы тсследата.адл. Поставленные задачи' рошалиоь сочетанием' . экспериментальных и теоретических методов исследования. Методика исследований базируется на puoчвтле-аналигкч есксм методе'пройлс-

..........- -. . • • . I ,

сора А.П.Соколовского, разделах теории вероятностей, математичес-' кой статистики, теории случайных функций к основных полонениях

теории обработки металлов резанием. Достоверность результатов тео-. реткчроких исследований проверялась экспериментально в лаборатори-. ях ЛШ им. М.И.Калинина и в производственных условиях некоторых ■заводов Ленинграда и Алжира.

Научная новизна. Уточнена математическая модель формирования отдельных и суммарной погрешностей размеров на токарных операциях, на ооновь которой получена возможность расчета закономерно изменяющейся части суммарной погрешности.

ото послукило основой для разработки и использования способа повышения точности токарной обработки путем внесения предыскажения в управляющую программу для компенсации закономерно изменяющейся части суммарной погрешности.

Полу«ен комплекс дифференциальных погрешностей обработки и оценено их влияние на точность обработки отдельной заготовки и партии заготовок. •

Разработаны алгоритмы и программы расчета суммарной погрешности форш в продольном сечении при обработке вала в патроне и в центрах.

Практическая ценность. Практическое значение имеют разработан' ные и апробированные методики получения выходных характеристик эле^ ментов технологической системы, рекомендации и предложенные способ: по снижению влияния отдельных возмущающих факторов. Экспериментами выявлена устойчивая линейная связь менду износом по задней грани, размерным износом и приращением нормальной составляющей силы резания при чистовой токарней обработке.

Разработаны, рассчитаны и испытаны приспособления для определения жесткооти, тепловых деформаций станка, износа резца и точное ти позиционирования.

Ре^ищзация работы. Результаты исследований и разработанные методики испытаний точности отдельных частей, полностью технологической системы и рекомендации'и способы по уменьшению отдельных и суммарных погрешностей передаются в центр по проблемам исследований внедрения.оборудования о ЧПУ при университете г.Аннабы и машиностроительных заводах. Это позволяет не скомпроментировать саму идею применения отанков о ЧПУ ь АБДР, ускорить их эффективно 2 :

внедрение и развивать технологическую школу в алжирском машиностроении.

Лтг-о<1дт;ия теботч. Основные полояс-нкя и результаты диссертационной работы докладывались к обсуздались на:

- каучко-тсхкичеаких семинарах кафедры "Технология машиностроения" ЛПИ им. ?л. И. Калинина в 1988, 1939 и 1990 годах;

- научно-техническом семинаре машиностроительной секции НТО ;' .'.МИРОМ, Ленинград, 1990 г.;

Диссертационная работа гз целом одобрена на заседании кафедры • "Технология" механико-машиностроительного факультета ЛПИ ям.М.И.Калинина в 1990 г.

Структура у объем паботц. Диссертация изложена на 142 страницах машинописного текста и состоит из введения, 6 глав, с выводами и общих выводов по работе. Содержит 91 рисунок,.31 таблицу, список литературы.из 71 наименования, 4 приложений.,

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТУ " ■

Во введении показана необходимость внедрения станков с ЧПУ. . в машиностроение Аляира л обоснована актуальность теш.

Первая глава- диссертационной работы посвящена обзору литературных источников по вопросам использования станков с ЧПУ, гибких ■ производственных систем (ГПС), анализу возможных путей повышения качества выпускаемой продукции, постановке задач исследования.

Вопросам повышения точности механической обработки посвящены работы таких советских ученых, как А,П.Соколовский, Б.С.Еалашин,-З.С.Корсаков, А.А.Маталии, В.А.Скраган, А.С.Пронников и др. ' "•

Но, несмотря на определенный прогресс в определении влияния ' ' возмущающих воздействий на величину оуммарной погрешности обработки, , имеется определенная специфика исследования точности обработки на станках с ЧПУ. Одной из основных технологических проблем, связанных с применением любой автоматизированной технология является обеспечение технологической надежности в условиях "безлвдной" технологии. Зведениэ в технологическую систему новых'элементов вносит изменение в характер функционирования системы. Появляются дополнительные' фак- _ торы, отзывающие влияние на величину вероятности безотказной работы.

Рассмотрены основные методы управления точностью обработки по. . входным, гчходннм параметрам и возмущающим воздействиям.

' ' ". 3

IIa. основании изложенного поставлены задачи по повышению точ~ .ностк при обработке на станках с ЧПУ и намечены основные направления исследования, заключакцкеся в:

- анализе причин* вызывающих снижение точности обработки и рас работке матежтической модели формировавши погрешности размера при

■ токарной обработке на станке с ЧПУ;

- разработке и апробации системного методического обеспечения для получения характеристик технологической системы;

- разработке или уточнении методики расчета отдельных составляют;» и суммарной величины погрешности обработки;

. — анализе возможных методов повышения точности и испытаний некоторых из них.

Вторая глава посвящена экспериментально-теоретическому исследованию тепловых деформаций породней бабки токарного станка с ЧПУ типа 16К20РФЗС52. . .

Анализ литературных источников показывает на определенную не-дооцонку стогюни влияния тепловых деформаций передней бабки на точность обработки.

Тепловые деформации шпиндельной бабки станка определялись в двух плоскостях у переднего (4 индикаторные головки) в заднего ,'(2 индикаторные головки) концов шпшщолк. Индикаторные головки (у.д. 0,001 ш) устанавливались в приспособления, закрепленном на .станине. Эксперименты производились на холостом ходу для следу щш чисел оборотов шпивделя П : 350, С00 , 850, 1100, 1350,

1600, 1850, 2100. Время проведения эксперимента - 5 часов. Отсчет перемещений производился в моменты времени 2,5,10,20,40,60,120, 180,300 шн. Повторяемость экспериментов 5 раз. Параллельно опред лешш смещений шпинделя в горизонтальной ALr и вертикальной ЛL плоскостях измерялась температура масла в шпиндельной коробке.

Эксперименты показали, что все зависимости тепловых деформац шпивделя станка и температуры масла в блоке шпинделя от времени р боты хорошо аппроксимируются экспоненциальной функцией типа

.l^L-A'L тах({-ел*)

Максимальнее смещение .. ALmax в горизонтальной плоскости г Л - 1600 об/млн достигало 20 мкм в направления "от рабочего", а вертикальной/плоскости до 70 мкм.. Агтлиз кривых Д Lr " f (i) •показывает, что смещение оси шпивделя резко возрастает в предела?

.4 • " '

примерно сорока минут работа станка.

Деформации на переднем л заднем концах лппщеля резко различаются по величине (дефоршцяк на заднем кст;е шпинделя бш'О л 1,5-2 раза). Ота существенная ратопгоз, дсйормац/К обусловлена тс», 1 что передняя стенка блока ыпшщеля ннговоязпо обдугается (схлахаа-ется) воздухом за с тег вентдляцеоинох'о момента, создаваемого патронок.

Различие в деформациях ДLГ и Д/_е приводят к повороту оои шпинделя и к возникновению не только погрешностей размера, но и погрешностей взаимного расположения при обработке ступенчат« валов. .

Контроль за температурой гасла позволю', подучить зависимости температуры масла от чисел оборотов. Обработка окслертснтальних данных позволила аппроксимировать эти зависимости прямыми, что позволяет использовать их в предварительных инженерных расчетах.

эксперименты показали, что достаточно простым и эффективным методом снижения тепловых деформаций является охлаждение гасла во- 1 дой. В коробг^у с маслом была помещена трубка, по которой непрерывно .' циркулировала вода. 3 результате использования этого метода.отклонение от шпинделя в горизонтальной к вертикальной плоскостях уменьшилось на 30/».

Третья глава посвящена определении погрешности аозициокирова- • ния и накопленной погрешности перемещения револьверного суппорта., ; '

Погрешность позиционирования определялась только для поперечного суппорта, т.к. анализируются погрешности обработки диаметральных размеров. - •'

Определение погрешности позиционирования осуществлялось согласно программе, заложенной в управляющую электронную машину'. "5лак»-троника 2Р22". Определение точнооте позотиопярозаняя производилось^

а) в момент остановки револьверного суппорта при поперечном' направлении его движения при подходе к фиксированной точке с одной'.' и с двух сторон;

б) при перемещении револьверного суппорта станка'в пределах' = оага л более; '

в) пря повороте револьверной головки.- ,' - ' .. "<

При этом определялись точность и стабильность одностороннего'.

М и Я так и двухстороннего позиционирования Мпо и.. Я по , - -зоной нччуеотБИтельноотл при реверсирований . Итах ■■ « .

■ 1 -5

Дискретность перемещения револьверного суппорта составляла ' С1 = 5,10,15,20,25,50,100 мкм. Количество измерений - пятьдесят в каадом экспершенте. Каздщй эксперимент проводился семь раз ( /V = 7). В качество измерителя использовалась растровая измеритель' ная система 19000ТУ2-034.

Подучены следующие показатели М = 11,57 шел; 10,32

мкм; Мщ - 14,33 мкм; ЯПд - 12,90 мвм; Мпд* - 3,20 мкм.

Погрешность поворота и фиксации револьверной головки составила ДЛ = 4,23 мкм и 63(йХ) = 3 мкм.

Анализ результатов показывает, что станок тлеет значительную систематическую погрешность позиционирования, обусловленную ошибками кинематической цепи (шестерни, ходовой винт), и хорошую повторяемость в каздой из контрольных точек. Систематическая погрешносп может быть учтена на этапе программирования или внесением соответствующих величин коррекций при наладке станка.

Исследование погрешности позиционирования нескольких станков этой же модели, находящихся в эксплуатации, подтвердило полученные результаты. Они имеют различный характер систематической составляю щей по длине ходового винта и случайную составляющую в пределах 5-*12 мкм.

В четвертой главе рассмотрены вопросы взаимосвязи износов по задней грани резца и размерного изменения вследствие износа состав лянцих сил резания.

'Как правило, все рекомендуемые формулы для расчета составляющих сил регания не учитывают влияние износа режущего инструмента. При изучении жь допросов точности механической обработки необхода учитывать это влияние износа режущего инструмента. С одной сторонь размерный излос увеличивает размер обрабатываемой поверхности, о другой стороны, возрастание силы резания из-за износа приводит к увеличению упругих деформаций технологической системы, и следовательно, к увеличению размера обрабатываемой поверхности.

Для исследования влияния износа инструмента на составляющие силы резания была создана установка, включающая:

I. Токарно-винторезный станок 16К20 о бесступенчатым регулир ванием скорости резания для поддержания постоянства скорости реза при экспериментах.

2* Универсальный динамометр У№ конструкции ВНИИ с усилителе ТА-5 с ооциллографом Н-102, 6

3. Микроскопы УИМ-21 и малый инструментальный для измерения износа по задней грани и размерного износа. При экспериментах обрабатывались заготовки из стали 20 и 45. В качестве ро:кущего инструмента использовались пластинки твердого сплава Т15К6 с механичос--ким креплением на дерказке с геометрическими параметрами 90°,

15°, «Се Ю°, оСг = 8°, у= 6°, У, = -5°, ширина фаски -0,5 мм, радиус при вершине - 0,5 мм. Заготовка предварительно об- - 1 тачивалась для исключения биения заготовки и уменьшения неравномор-ности свойств различных заготовок.

Измерения износа по задней грани и размерного износа производилось- через следующие временные интервалы: 2,5,10,20,40 мин. Повторяемость эксперимента - 3 раза. При экспериментах скорость резания изменялась от 84 ц/мкн до 177 м/мин, и подача от 0,084 мм/об до 0,130 ид/об. Использовались методы одно- и многофакторного планированного эксперимента.

Обычная аппроксимация размерного износа режущего инструмента' управлением

и(Ц-и„*ив1 (2)

не дает представления о динамике процесса износа в начальном периоде при 0 < I < 1Н , где и - размерный износ га мкм; ¿- путь резания в м; • Ъ1ц - начальны:! износ з шел; Ц« - относительный раз- , мерный износ в мкм/1000 м.

Рассматривая начальный износ такке, как функцию пути резания, определяем случайную функцию (СФ) размерного износа как оужу двух СФ.

ЫШ'ШЧгШ (3)''

Статистический анализ СФ размерного износа-.проводился при рассмотрении не размерного износа, а скорости размерного износа

и'а)~£'ш>/1и) «о

Статистический анализ показал, что наиболее простой и достаточно полно учитывающий характер изменения приращений размерного износа з период начального износа являе^оя . ..' . •

/'а

и интегральная функция, полученная из уравнения (Э) выглядит, как

и =4- (<-етЛ1)+ил (5)

о

где значения = Цн и ©( устанавливаются при статистическом анализа приращений размерного износа или при определении ¿/ 0 , тогда окончательно имеем

и ~ин(1-?")+и01 (6)

Проверка адекватности принятой математической мидели показала правомерность предлокенной зависимости для расчета погрешностей от размерного износа в начальный период.

Эксперименты по выявлению связи мезду фаской износа по задней грани (/$ и размерным износом позволили установить достаточно устойчивую линейную зависимость мехду ними при честоеом точении.

При определении зависимостей составляющих сил пезания от раз-морчого износа тарировка динамометра УДЕЛ производилась о помощью динамометра Калашникова. Скорость резания при экспериментах изменялась от 80 до 145 м/мин, подача от 0,034 до 0,13 т/ой и глубина резания от 0,2 до 0,6 мм.

Во всех экспериментах зафиксирована устойчивая линёйная связь между составлящими {Px.Py.Pk ) и размерным износсм режущего инструмента и зависимости типа

Р~Р0*К-и (7)

получены для всех составляющих силы резания.

Для получения начальных значений составляющих сил резания проведен планированный эксперимент.

Композиционный план эксперимента строился согласно, так называв мому "итальянскому кубу", построенному на трех ортогональных координатах с началом координат в центре куоа. Верхние и нижние уровни соответственно составляли V = 145 м/мин, 80 и/мин, & = 0,13 мм/об, 0,084 та/об, t = 0,6 мм, 0,2 мм. .

Полученные зависимости имеют вид:

' -р* -.еМиЛ'У?^" - о)

• сю:

Использование двух типов- зависимостей позволяет рассчитывать увеличение упругих отнятий в системе, вызванное размерным износом инструмента с помощь» формулы

(и)

где Рр - начальная сила резания; Р {1) - текущее значение силы резания в момент времени; - скорость изнашивания

инструмента; Л - коэффициент, учитывающий увеличение силы резания в зависимости от износа.

Расчеты и эксперименты показывают, что увеличение упругих от-йатшх, вызванное влиянием износа на силы резания, достигает 60-Б0# от начального их значения.

Пятая глава посвящена, определению жесткости узлов станка статическим методом. Разработана оснастка, позволяющая нагружать станок с ЧПУ одной, двумя или тремя составляющими силы резанет. Разработанная оснастка позволяет одновременно, в процессе одного испытания, определить жесткость патрона. Б комплект оснастки входит внутренняя оправка, представляющая собой цилиндрический стержень с коническим хвостовиком, который вставляется в конусное отверстие шпшщеля. Наружная оправка является толстостенной трубой, один колец которой зажимается в патроне, а на другой имеется отверстие для закрепления индикатора и конусное углубление, в которое упирается шарик динамометра. Усилие зажима наружной оправки нормировалось путем применения динамометрического ключа. С учетом конструкции резцедержателя станка с ЧПУ была разработана специальная оснастка дом нагруже-. ния суппорта 1,2 или тремя составляющими. Бое элементы оснастки рассчитаны па прочность и жесткость для исключения возможных,влгл-, ний деформаций оснастки на показания, измерителей. Полученные значения жесткости узлов станка показывают, что наиболее олабым узлом станка является патрон. При воздействии двух составляющих силы резания значительно возрастает доля поворота детали относительно оси патрона.

В шестой главе рассматриваются вопросы экспериментального определения точности и надежности токарил: операций на станках с ЧПУ по ряду действующих технологических процессов разработки математической модели. Оценка точности включала оледугаше этапы:

/ , ■ •- - . "■' • .■. э-

- измерение размеров деталей, заполнение протоколов измерений, построение графических зависимостей;

- статистическую обработку результатов измерений;

- анализ результатов статистической обработки, который заключается в определении стабильности, точности и надежности операций.

Характеристика точности операции считалась полностью определенной, если определены:

- величины случайных и систематических погрешностей;

- функции распределения случайных и систематических погрешностей;

- зависимости между погрешностями изготовления контролируемых параметров.

На основании результатов исследований были приняты две модели изменения погрешностей обработки. Первая модель:

(12)

Здесь /?7д (¿1 - функция смещения центра группирования' размеров; б к (И - среднее квадратическое отклонение изменения мгновенной погрешности.

Вторая модель:

гпкШ • (13)

бк (() = б0 - соп^ \

где Д/П Ц) - смещение центра, группирования размеров в единицу времени.

Анализ зависимостей между погрешностями обработки на-разных операциях одного технологического процесса позволял установить промежуточше операции, оказывающие решающее влияние на точность окончательных операций. Установление этих зависимостей производилось путем расчета коэффициентов корреляции.

Вероятность выполнения задания по I -му показателю качества определялась из выражения: еб |

ЫУ-Рину^г^^чЩЩ, си)

тх({) =Л10 - сопИ б к а) =бе ш сатЬ

где ({) - значение I -го показателя качества в момент

времени "Ь \ ^(¡/) функция плотнели вероятности исследуемого показателя в момент времени t £4 , ¿С - соответственно нижнее и верхнее предельные отклонения.

Запас точности для первой модели рассчитывался по формуле

где (л) - поле мгновенного рассеивания, которое определяется как О) ' 6б0 . Для второй модели 7} = ,

Ш - изменение размера от детали к детали; П - количество деталей в партии.

По данной методике на различных заводах, в том числе и в Алжире, были обследованы несколько десятков деталеопераций (примеры показаны на рис Л и 2).

Исследования показывают, что технологические операции обладают на настоящий момент низкой точностью (средний запас точности составляет 0,6 против принятых в автоматизированных процессах 1,2... 1,3) и малой надежностью, в среднем вероятность качественного выполнения чистовой окончательной обработки. Большинство операций на токарных станках с ЧПУ требуют частого периодического вмешательства оператора для подналадки, а время между подналадками для заготовок средних размеров составляет 20...40 мин. При таком положении эффективное применение станков с ЧПУ без применения корректирущих систем невозможно.

Для проведения корректировок с помощью систем ЧПУ на основании проведенных исследований была разработана математическая модель образования погрешностей механической обработки. Основы разработок подобного вида моделей заложены профессором А.П.Соколовским. Управление точностью с помощью математической модели заключается в предсказании погрешности, ожидаемой при обработке и во введении коррекции в положение инструмента на соответствующую величину.Суммарная погрешность обработки в общем виде определяется функциональной зависимостью

ДГ'№у;Ау,Л//,6(/,ЛС,А£Р, йчп*) (К)

где 6у - погрешность установки заготовок;

¿у - погрешность из-за упругих звеньев технологической системы;

à, мм PSSM

95 5,i 2 <PSSJ6 •PIS,Я

Рис. I. Фактическая точнсоть сораЛотки партии валов.

д, пм

Р/Ш

Щ ¡,0 <¡>1S,3¿ 9<S,iS

та

Q1SJI

1 ' 1 Kep'ptxíiut :

1

1

Кцрмцц» ¿i/ptKitu» • \Xifpi*nUt 1 \кярескцил

i

п п / " г" Ал/г' л i ti

h г J д/ /лг V I

.Л л ir л!

,r

.... .. «* --? Mi 1

i Г ' . - ' 1

'.Л

" !

tíiet.

■ P-'ic. 2. Фатс?ячеолая точность обработки Уьартяя дотйлей "штырь". .

. ¿Н - погрешность наладки на размер; АС1 - погрешность, вызываемая размерным износом режущего инструмента;'

¿1. - погрешность, вызываемая тепловыми деформациями технологической системы; ДХР - суммарная погрешность формы; . А япч ~ погрешность, вносимая системой с ЧПУ. . Структура составлящих погрешностей обработки на токарном станке с ЧПУ представлена на рис.3. .

Как первый этап управления точности,в работе рассмотрена возмоя-ность компенсации части систематической погрешности

А? рп

(16)

где ¿и - среднее значение систематической погрешности от из_ носа режущего инструмента;

¿¿£д)- среднее значение систематической погрешности от

тепловых деформаций станка; АУ,оп- среднее значение приращений упругих отжатий при возрастании силы резания, вызванного размерным износом, В качестве аргумента при построении диаграммы точности принимается любой из параметров, отражающих течение операции (время Г , длина пути резания • ¿ - или номер обрабатываемых заготовок /Л )'■

' (17)

I= мм , . .сю)

где Ш - номер обрабатываемой заготовки; ■ .1? - длина обрабатываемой заготовки; Л - координата рассматриваемого .сечения.' Рассмотренные выше элементарные погрешности представшот собой случайные функции. Воспользуясь тем свойством СФ, что"в сечениях по аргументу (Бремени обработки) СФ' представляет, епбой случайную

лнзеи/МШ сдрИ'зГы на сгонке с чЯу

\ШШиса-ц,,-Г ст

'прЫе.гРхт* > злн/е тмит иЬз!!тяи.

Г?

/¡ар/шнЛ!» ~ . ПЯ11рИ1лЦр!!Зпи* {¿А

млздкикари>ч/р

паргшчИ'*. исЖцценирвИния Сауусймвг Зл* яд? г ци ¡енпгщ

1:>р еи/шт меля !хи ийтрушятв и ем зъкремеч** г.Ы1гтюке*аж!лл швнйепшмьчи

¡Унргмиг.?'* и*3и<-,

•Щ'М реЬлМе/ыси

гвм!*и (ничейна* Лм щгиизнмп*

\noiptaxicTi ш-)й '-Ьешшстиегекка \цсгшги*н*с» ¡л* \Hf7UUJClltftf*

Г

¡лямр'М ЛцпПк

: -ли г дееячхци!

ма гае/ми 'МНЯ)и

»«в« ^ Ьчч^^ля г¡¡¡¿Зскиъы чзрощтр:! }гап}[гя тг>тии (/тралу!'!,

Пллгрсгу. pium.it.)_

распри

мы Ч!ЗНЧИ

дай "ислттцчикзлъ ста""* и -¡естся и

цмр ичтру.*г*к

УтМ

ъишЗнигяв/зъ V« :с11П/зк пзртий

Чмрщюстыиыа и}.-чз;а рекущег!

ичсг/унеЛ'Ь ^спмягмегххи хх--i.frер егсчр'ийцхнц ¿иненгнивнх с** .тзрпкианяссзя

ЩёПичьыи

уееяеъе/аимх* при е/нле/нхвч зксья* ' В? ацм. ' Оистеязпн/есяая ¡¿л партии шепык

Рк-.З. Структура составляющих погреш-ности обработки на токарном станке с ЧПУ

д ,мкм

200

КО

115

го

ю

те

1

л /м

ы- Я

Я г

чА /—

. — - — —

10

10

30

(■О /о

/0 1<5

го

г/

30 35 ьо I

Рис.4. Точечная диаграмма по результатам обработки партии заготовок без компенсации {Икс компенсацией (2) систематической составлявшей суммарной погрешности

величину (СВ), сушлируем в селениях по аргументу погрешности обработки как СВ с определением среднего значения и дисперсии. Используя теореш теории вероятностей о числовых характеристиках СВ, получим

Л (А *3(Ау)*Э(йН)*31Аи)*]}(Ы)*]}(&чпу), (19)

где Л - дисперсии соответствующих погрешностей.

Используя уже ранее-полученные и выведенные в данной работе формулы, получим для суммарной погрешности ^

*w-[Py,(t'cirui)] + (ao)

• H(Zcr) (Py.)

Подытоживая ранее сказанное, получим, что фактическое отклонение размера в какой-то момент времени какой-либо партии складывается из закономерно изменящейся и случайной составляющих. Это выражение является математической моделью формирования отклонения размера любой обрабатываемой заготовки.

Информация о закономерно изменящейся части суммарной погрешности была использована для управления точностью обработки на токарном станке 16К20ФЗСЭ2 путем использования управляющей программы ОТ) с заранее внесенной в нее коррекцией. с помощью коррекции частично компенсировалась закономерно изменяющаяся часть погрешности. Зта погрешность разбивалась на 3-части в соответствии с изменением темпа ее нарастания, и соответствующие команды на поднастройку резца вносились■ в УП после обработки 10, 40 и 80 деталей.

Проведенные эксперименты показали возможность снижения погрешности на 60% и надежного обеспечения точности IT9, в то время как без корректирующих поправок точность не превышала ITH (рис.4).

основные вывода

I. На основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований разработан и апробирован метод повышения точности токарной обработки на станке с ЧПУ путем внесения предыскажения в управляющую

15

программу, что позволило ".низить суммарную погрешность обработки на 60 %.

2. Разработаны и апробированы методики исследования отдельных составляющих погрешностей обработки на станках с ЧПУ, которые составляют системную 'основу для внедрения станков с ЧПУ в АНДР.

3. Выполнены экспериментальные исследования и получены статистические зависимости, раскрывающие'сзязь,приращения сил резания, а следовательно, и упругих деформаций с размерным износом.

4. На основе экспериментальных теоретических исследований получена уточненная формула для..расчета погрешностей от-размерного износа в начальный период. ' '

5. Предложен и апробирован достаточно простой способ снижения тепловых деформаций передней бабки станка. Показано формирование погрешностей взаимного расположения вследствие тепловых деформаций: ' ■ шпинделя. .''.•„. • '"■'.'. ' '

6. Предложена математическздмодель формирования 'отклонения .,: .размера при обработке на токарном станке с ЧПУ.; > .

7. Разработан, рассчитан'и апробирован комплекс технологвдоско{ гиспытательной оснастки.для реализации методик исследования составляющих суммарной погрешности,, который будет использован в центре по проблемам исследований, внедрения оборудования с ЧПУ.при университет! г.Лннабы и на машиностроительных .заводах. ,

'Подписано к'печ&ти 20.03.90. Тираж 100

• Заказ 22?,. . , Бесплатно . ' '

Отпечатано на ротапринте ЛПИ- им.М.У-Калинина • . 195251, Ленинград, Политехническая, '¿,3