ИССЛЕДОВАНИЕ КАЧЕСТВА СТАНКА ПРИ ОТРАБОТКЕ ПЛОСКИХ ТРАЕКТОРИЙ ПРОИЗВОЛЬНОЙ ФОРМЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МОБИЛЬНОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ KGM 182 Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

VIII Международная научно-практическая конференция

УДК 67.05

Тетюшин Иван Дмитриевич, Tetyushin Ivan Dmitrievich, Тутукин Дмитрий Геннадьевич Tutukin Dmitry Gennadievich

Магистрант Master's degree student

Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана

Bauman Moscow State Technical University

ИССЛЕДОВАНИЕ КАЧЕСТВА СТАНКА ПРИ ОТРАБОТКЕ ПЛОСКИХ ТРАЕКТОРИЙ ПРОИЗВОЛЬНОЙ ФОРМЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МОБИЛЬНОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ KGM 182

INVESTIGATION OF THE QUALITY OF THE MACHINE TOOL WHEN WORKING OUT FLAT TRAJECTORIES OF ANY SHAPE USING THE MOBILE MEASURING SYSTEM KGM 182

Аннотация. В данной работе проводилось исследование качества обработки плоских траекторий вертикально-фрезерного станка с ЧПУ с использованием измерительной системы KGM 182, путем анализа мест наибольшего отклонения полученной формы от изначально запрограммированной траектории и дана оценка переходных процессов в местах наибольшего отклонения полученной формы от заданной.

Abstract. In this article, the quality of processing of flat trajectories of a vertical CNC milling machine was studied using the KGM 182 measuring system, by analyzing the places of the greatest deviation of the obtained shape from the initially programmed trajectory, and an assessment of transients in the places of the greatest deviation of the obtained shape from the set one was given.

Ключевые слова. Геометрическая точность, прецизионная обработка, измерительная система, траектория, переходный процесс.

Key words: Geometric accuracy, precision machining, measuring system, trajectory, transient.

Качество обработки на станке, определяемое соответствием готовой детали допускам и геометрической точностью обрабатываемых поверхностей, определяется преимущественно точностью движений формообразования.

«Вопросы развития современной науки и техники» Поэтому для прецизионной обработки важно измерять и, при необходимости,

компенсировать отклонения движений. [1]

Целью данной работы является исследование качества вертикально-фрезерного станка с ЧПУ при обработке плоских траекторий произвольной формы.

Для измерения точности использовалась измерительная система KGM 182 (рис. 1). В состав применяемой мобильной системы для контроля точности станка входят: измерительное устройство для контроля движений рабочих органов станка по двум координатам KGM 182, интерфейсный модуль EIB 74x, ПЭВМ с ПО ACCOM.

Традиционно проверки и испытания станков, как правило, сводятся к статическим измерениям геометрической точности станка без нагрузки и, на станках с ЧПУ, к измерению точности позиционирования. На результаты обработки на современном станке влияют динамические отклонения от номинального контура из-за высоких ускорений. Поэтому для заключения о динамических свойствах станка производятся и проверяются на точность размеров образцы-детали.

Мобильные измерительные устройства предназначены для непосредственного (прямого) определения динамических и статических отклонений. Преимущества метода непосредственного контроля над проверкой только результатов обработки заключается в разделении влияния процесса обработки и погрешностей станка, а также в возможности определения отдельных факторов, влияющих на точность. Динамические измерения, особенно на высоких скоростях, дают информацию о точности движения по траектории, что позволяет сделать вывод равно как о состоянии станка, так и о значениях параметров в системе ЧПУ - привода - датчики. Эта информация может быть использована для оптимизации параметров станка (например, коэффициент усиления контура положения, реверсивные пики и т.д.). Статические измерения, особенно измерения ошибки позиционирования при линейных и круговых перемещениях, с использованием компаратора, позволяют

VIII Международная научно-практическая конференция сделать вывод о геометрической точности станка и о его поведении при

тепловых нагрузках. Производители станков используют результаты измерения

для разработки станков повышенной точности. Потребители станков могут

использовать измерительные устройства для проведения приёмочных

испытаний и регулярной проверки станка. [2]

Рис. 1. Состав мобильной измерительной системы

Рис. 2. Рабочая зона станка с установленными датчика системы KGM-182

Для решения цели в ходе работы необходимо выполнить следующие задачи:

1. На установленном на станок устройстве KGM-182 и присоединенном к ПК через интерфейсный модуль EIB 741 провести:

а) проверку отработки траектории заданной формы с подачей 250 мм/мин;

б) проверку отработки траектории заданной формы с подачей 1000 мм/мин;

2. Проанализировать места наибольшего отклонения полученной формы и дать оценку переходных процессов в местах наибольшего отклонения полученной формы от заданной.

При помощи программы НЕГОЕМНЛШ рассмотрены в масштабе следующие участки контура произвольной формы, показывающие качество обработки на станке:

- плавный переход от прямой линии к дуге;

- плавный переход от дуги к прямой линии;

- резкий переход от прямой линии к дуге;

- резкий переход от дуги к прямой линии;

- резкий переход от прямой линии к прямой линии.

Другие типовые проверки перемещения по траектории произвольной формы могут быть выполнены для обнаружения следующих ошибок или эффектов системы управления или механизмов станка: перпендикулярность двух осей станка (большой крест), собственная частота колебаний (наклонные линии под углом 45°, углы), интерполяция по двум осям (линии под малым углом). [3]

По исследованию данной траектории можно заметить несовпадение реальной траектории перемещения относительно запрограммированной траектории.

70тт х 70тт

0,0

-70ттх-70тт

Рис. 3. Запрограммированная траектория движения

VIII Международная научно-практическая конференция Резкий переход от прямой линии к прямой линии: несовпадение реальной

траектории перемещения и запрограммированной может быть связано с

ошибками позиционирования, реверсирования, коэффициента усиления по цепи

положения, а также с силой трения, возникающей в ШВП и создающей

погрешности. (Рис 4 а, б). Резкий переход от дуги к прямой линии и резкий

переход от прямой линии к дуге: данные отклонения на круговых участках

траектории или при переходе от прямолинейного участка к круговому

объясняются ошибками позиционирования и коэффициентом усиления по цепи

положения. (Рис. 4 в, г, д, е.). Прямолинейный участок траектории: на данном

участке несоответствие реального и заданного перемещения может быть связано

с непрямолинейностью направляющих. (Рис. 4 ж).

а)

б)

в)

1

1 1

1

1

1

1 1

1 1 1

I 1

--- --- --- / 7"(Ю --- 4- ит/й* Р---1

ж)

Рис. 4. Реальная траектория движения

По данным графикам можно сделать вывод:

Запрограммированная траектория отличается от реальной, поскольку на систему влияют погрешности, однако, эти погрешности не превышают 10 мкм. После оценки графиков можно сделать вывод, что погрешности отличаются между собой по степени их проявления таким образом, что: наиболее значительными являются погрешности позиционирования, а менее значительными - погрешности прямолинейности направляющих.

Библиографический список:

1. Металлорежущие станки: учебник. В 2 т. / Т.М. Авраамова, В.В. Бушуев, Л.Я. Гиловой и др.; под ред. В.В. Бушуева. Т. 1. — М.: Машиностроение, 2012. — 608 с.

2. Сабиров Ф.С., Савинов С.Ю. Диагностика и контроль точности приводов подач многокоординатных металлорежущих станков с ЧПУ // Измерительная техника. 2011. № 8. С. 20-22.

3. В. Л. Васильев, Е. Н. Иванов, Е. А. Евгеньева. Анализ точности при обработке на металлорежущих станках // Вестник Псковского государственного университета. Серия: Экономика. Право. Управление,-№10,-2013, - с.57-67.