Page 16 - СтаночныйПарк

МЕТАЛЛООБРАБАТЫВАЮЩЕЕ МЕТАЛЛООБРАБАТЫВАЮЩЕЕ
ОБОРУДОВАНИЕ И ИНСТРУМЕНТ ОБОРУДОВАНИЕ И ИНСТРУМЕНТ
ществлялся датчиками фирмы Heidenhain, установленными на станке: датчик ERA4282 с
погрешностью ≈1" на фрезе, датчик RCN729 с погрешностью ≈1" – на столе.
На рис. 3 приведён типовой график кинематической погрешности станка при z =
24 и n = 50 мин¹, на котором можно выделить накопленную погрешность относительного
поворота (угол рассогласования) шпинделей инструмента и заготовки φк.н., а также высо-
кочастотные пики погрешностей – циклические погрешности φк.ц., частота которых равна
числу зубьев.
На рис. 4, а и б приведены зависимости накопленной и циклической погрешностей от
числа зубьев для станков разного класса.
На рис. 5 показаны графики цикличе-
ских погрешностей в зависимости от числа
зубьев, которые получены при настройках
приводов фрезы и заготовки, обеспечиваю-
щих хорошие динамические характеристи-
ки.
Их анализ показал следующее: Рис. 5. Изменение циклических погрешностей от угла φ поворота стола при z = 6 (а), 24 (б), 96 (в).
● при изменении частоты и направления
вращения шпинделей кинематическая по-
грешность практически не изменяется. На- ВЛИЯНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРИВОДОВ НА ТОЧНОСТЬ
копленная погрешность не зависит от числа
зубьев и не превышает 20" ; Особенность возникновения кинематической погрешности в станках нового поколе-
● циклическая погрешность обусловлена ния заключается во влиянии динамических характеристик приводов, которые зависят от
колебаниями с несколькими частотами: ми- параметров электромеханической (мехатронной) системы, т.е. от инерционных и упруго-
нимальная частота колебаний во всех трёх диссипативных свойств механической части привода, а также от коэффициентов настрой-

Рис. 3. График кинематической погрешности станка за случаях равна числу зубьев колеса (зуб- ки контуров скорости и положения [5, 6].
один оборот заготовки при Z = 24, n = 50 мин-1. цовая частота); высокочастотные состав- Привод вращения инструмента выполняется в виде мотор-шпинделя [2] и мало под-
ляющие φк.ц.в накладываются даётся оптимизации. Привод вращения стола кроме шпинделя вращения включает в себя
на зубцовые погрешности ана- заготовки и оснастку для её установки (тумбы), поэтому требуется особый подход при его
логично тому, как периодиче- конструировании – следует учитывать параметры шпинделя стола, жёсткость оснастки и
ская циклическая погрешность инерционные характеристики оснастки и заготовки. Выбор параметров механической си-
φк.ц. накладывается на нако- стемы должен обеспечить наиболее высокую, для данной конструкции, полосу пропуска-
пленную φк.н. (см. рис. 1) Ве- ния привода и осуществляться, например, аналогично приводам подач [5, 6].
личина циклической погрешно- При экспериментах на опытном образце станка изменяли только параметры настрой-
сти уменьшается с увеличением ки приводов, без оптимизации параметров механической части привода.
числа зубьев и при 15 ≤ Z ≤ 100 На рис. 6 показаны логарифмические амплитудно-фазовые частотные характери-
не превышает 5". Наибольшую стики (ЛАФЧХ) фрезы и стола при изменении коэффициентов усиления контура скорости
амплитуду циклической погреш- примерно в 10 раз. Здесь график 1 соответствует «хорошей» настройке приводов фрезы
ности имеет зубцовая частота, и стола, а графики 2 и 3 – «плохой» настройке стола и фрезы соответственно.
Рис. 4. Графики накопленной φк.н. (а) и циклической φк.ц. (б) погреш- которая особенно велика при
ностей в зависимости от числа Z зубьев для станков классов П, В и А На рис. 7 приведены графики кинематической погрешности соответствующих ЛАФЧХ,
(- - -) и экспериментальный график (──). малом числе зубьев (φк.ц. = 20" представленных на рис. 6, при настройке на Z = 60. Анализ настроек 1 и 3 (см. рис. 7,
при z = 6). а, б) показал, что динамические ха-
Таким образом, станок, изготовленный с точностью класса П, по показателям кине- рактеристики привода фрезы мало
матической точности соответствует станку класса точности А. влияют на кинематическую точность
В таблице приведены результаты измерений показателей кинематической погрешно- станка: накопленные погрешности
сти. составили соответственно 18,7" и
18,1", а циклическая погрешность –
3,5". Анализ вариантов 1 и 2 на рис.
Таблица 1. 7, в, соответствующих ЛАФЧХ на рис.
Погрешности станка при разном числе Z зубьев обрабатываемого зубчатого колеса. 6, б, показал, что основное влияние
на циклическую погрешность оказы-
Показатель Z вает настройка привода стола: на-

6 24 96 копленные погрешности составили
соответственно 18,7" и 18,5", а пери-
φк.н., угл. с 19,1 18,7 19,7 одические погрешности – 3,5" и 350"!
φк.ц., угд. с 25 4,2 3,3 Т.е. периодическая погрешность уве-
Число колебаний за оборот заготовки при n = 50 мин (двойная 6 24 96 личилась примерно в 100 раз.
-1
амплитуда колебаний, угл. с) (20) (5) (2,5) Рис. 6. ЛАФЧХ приводов фрезы (а) и стола (б).

16 Станочный парк Станочный парк 17