Проверка токарных станков на геометрическую и технологическую точность

Основные методы проверки токарного станка

При проверке токарного станка на точность в основном проверяют направляющие станины, биение шпинделя и ходовой винт.

Направляющие станины должны быть прямолинейными в продольном направлении. При износе на них появляются канавки, царапины, иногда забоины. Износ можно обнаружить поверхностным осмотром и при помощи измерительных инструментов. Чтобы определить его величину, устанавливают проверочную линейку 1 (рис. 255) поочередно на направляющие 2, затем определяют на просвет и измеряют щупом зазор между их поверхностями и линейкой.

Допустимым считается такой износ станины: при высоте центров до 300 мм — 0,02 мм на длине 1000 мм; при высоте центров больше 300 мм — 0,03 мм на той же длине. У новых или отремонтированных станков на эту величину допускается только выпуклость станины, но не вогнутость.

Направляющие станины для задней бабки должны быть параллельны направляющим для каретки. Проверяют параллельность индикатором, закрепленным в резцедержателе на каретке (рис. 256), которую перемещают по станине; штифт индикатора упирают в направляющую для задней бабки. Допускаемое отклонение — до 0,01 мм для станков с высотой центров до 200 мм и до 0,02 мм — для станков с высотой центров более 200 мм.

Горизонтальность направляющих станины проверяют уровнем, как показано на рис. 257, передвигая линейку 2 с уровнем 1 вдоль направляющих станины. Допускаемое отклонение составляет 0,05 мм на длине 1000 мм.

Ось шпинделя должна быть параллельна направляющим станины в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Для проверки в коническое отверстие шпинделя вставляют контрольную оправку и проверяют ее индикатором на отсутствие биения по всей ее длине. Затем закрепляют на каретке индикатор и устанавливают его так, чтобы штифт индикатора касался оправки сначала в вертикальной (рис. 258, а), а потом в горизонтальной (рис. 258, б) плоскости. Перемещая при каждой установке каретку вдоль оправки на длину 300 мм, отмечают отклонения индикатора, которые не должны превышать в вертикальной плоскости 0,01 мм для станков с высотой центров до 200 мм и 0,02 мм — для станков с высотой центров до 400 мм. В горизонтальной плоскости отклонения индикатора не должны быть более 0,01 мм для станков с любой высотой центров.

Отклонение оправки, считая вправо от бабки, допускается в вертикальной плоскости только вверх, а в горизонтальной плоскости — только в сторону резца.

Шейки шпинделя должны вращаться без биения. Шпиндель на биение проверяют индикатором, укрепленным в резцовой головке. При проверке необходимо, чтобы штифт 1 индикатора упирался в шейку 2 шпинделя (рис. 259, а). Допускаемой отклонение 0,01 мм при высоте центров до 350 мм и 0,02 мм при высоте центров более 350 мм.

Шпиндель не должен иметь осевого перемещения пр вращении. Проверку производят, как в предыдущей случае, но штифт 1 индикатора (рис. 259, б) упирают в торец буртика 2 шпинделя. Допускаемые отклонения те же, что и при проверке биения шейки.

Вершина переднего центра при вращении не должна иметь биения. Для проверки индикатор укрепляют в резцовой головке (рис. 259, в) и его штифт 1 упирают в конус 2 центра. Допускаемые отклонения такие же, как в предыдущих двух случаях.

Точность шага ходового винта проверяют точной резьбовой оправкой 1, устанавливаемой между центрами передней и задней бабок (рис. 260), и точной цилиндрической гайкой 2, навертываемой на резьбовую оправку. В гайке 2 имеется продольный паз, в который вводят шарик державки 3, несущей индикатор 4 и закрепленной в суппорте станка. Наконечник индикатора упирается в торец гайки, удерживаемой от вращения шариком державки. Станок настраивают на шаг резьбы оправки. Пустив станок с включенной разъемной гайкой, следят за показаниями индикатора. Допускаемые отклонения: 0,03 мм на длине 100 мм и 0,05 мм на длине 300 мм для станков с высотой центров до 400 мм.

Практическая проверка точности токарного станка. Помимо рассмотренных геометрических проверок, производят комплексную практическую проверку точности токарного станка. Целью проверки является оценка точности станка в работе при изготовлении деталей с цилиндрической и торцовой поверхностями. Во время этой проверки определяются получающиеся отклонения по овальности, конусности и плоскостности, которые не должны превышать отклонения, устанавливаемых ГОСТом: по овальности 0,01-0,02 мм и по конусности 0,02 мм на длине 1000 мм и вогнутости торца не больше 0,02 мм на диаметре 300 мм.

Как правильно проверять токарный станок

Качество проверки во многом зависит от того, насколько правильно оборудование установлено на испытательном стенде. Устанавливать станок необходимо строго следуя чертежу. Наиболее популярным и надежным способом является установка агрегата на несколько опор (более трех). Все подвижные узлы и элементы должны быть установлены в среднее положение.

Качество изготавливаемых изделий зависит от геометрической точности оборудования. Поэтому устанавливать заготовку нужно на геометрически правильную поверхность.

Чтобы определить степень износа линейка устанавливается по очереди на каждую направляющую станка. После чего при помощи щупа нужно измерить зазор между линейкой и направляющей. ГОСТ определяет максимально допустимое значение этого зазора – не более 0,02 мм. При большем отклонении обрабатываемые детали могут иметь недопустимую погрешность на выходе.

Точность во многом зависит и от горизонтальности направляющих станка. Этот показатель измеряется при помощи специального уровня. Предельное отклонение должно быть не более 0,05 мм.

При проверке оборудования на исправность обращайте внимание на все вращающиеся детали. Их движение должно осуществляться строго по оси, биение во время вращения недопустимо

Если любой элемент отклоняется от оси вращения, это не только сказывается на качестве изготавливаемых изделий, но и угрожает безопасности оператора. При «биении» заготовки в станке есть риск получения травмы из-за вылетевшей из держателей детали или сломавшегося инструмента.

Во время проверки оборудования важно определить также точность шага винта. Для определения погрешности и отклонения имеется специальная методика:. Читать также: Столы для гаража своими руками

Читать также: Столы для гаража своими руками

в бабки станка устанавливается оправка;

на нее фиксируется цилиндрическая гайка с пазом;

в паз гайки фиксируется державка с индикатором, который должен упереться в торец гайки;

аппарат нужно настроить на резьбовой шаг;

в процессе работы индикатор фиксирует погрешность.

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).

Классификация металлорежущих станков по точности

По разработанной в СССР классификации станков по точности они подразделяются на пять классов, приведенных в табл. 171.

Таблица 171

Как видно из табл. 171 соотношение между величинами допусков при переходе от класса к классу для большинства показателей точности принято равным φ = 1,6.

Это соотношение позволяет согласовать требования к точности станка с требованиями к точности обрабатываемых на нем изделий, так как коэффициент 1,6 учитывается в системах допусков параметров, характеризующих точность поверхностей изделий широкого применения. Станки повышенной точности, как правило, изготавливаются на базе станков нормальной точности, отличаясь от них, в основном, более точным изготовлением и подбором отдельных деталей и повышенным качеством монтажа.

Станки высокой и особо высокой точности отличаются от предыдущих специальными конструктивными особенностями отдельных элементов, высокой точностью их изготовления и специальными условиями эксплуатации.

Сверхточные станки предназначены для обработки деталей наивысшей точности — делительных зубчатых колес и дисков, эталонных зубчатых колес, измерительных винтов и т. п.

При приемке станков более высокого класса точности, чем регламентируется приведенными ниже нормами, можно использовать принятое соотношение основных показателей точности при переходе от более низкого к более высокому классу путем умножения допускаемых отклонений на 0,6.

Особенности процесса сверления и проверки точности сверлильного оборудования

Особенности геометрии инструмента резания (в данном случае сверла), а также более сложные условия работы выделяют процесс резания при сверлении среди аналогичных процессов обработки металлов резанием, таких как фрезерование, точение или строгание. Особенностью здесь служит тот факт, что само сверло не однолезвийное (по сравнению с резцом). Данный режущий инструмент — многолезвийный, в процессе его работы участвуют два главных лезвия, два лезвия вспомогательных (располагаются на направляющих ленточках самого сверла) и лезвие перемычки.

Технологические особенности процесса сверления требуют специфической проверки точности сверлильного станка. Эту процедуру регламентирует ГОСТ 370-93 и включает в себя исследование точности с учетом следующих нюансов:

• общие требования – по ГОСТ 8-82;
• геометрические параметры — по ГОСТ 22267-76 регламентируются способы и схемы измерений;
• устанавливают подвижные органы в среднее положение и закрепляют их;
• изучают радиальное биение поверхности центрирующего отверстия;
• измеряют радиальное биение самого конуса шпинделя. Здесь рассматриваются такие виды биения:
  • внутреннее биение;
  • наружное биение;
• изучают осевое биение самого шпинделя;
• исследуют торцевое биение рабочей поверхности поворотного стола;
• проводят исследование перпендикулярности рабочей поверхности стола относительно оси вращения шпинделя;
• проверяют перпендикулярность траектории перемещения самого шпинделя к поверхности стола;
• для накладных столов проводят проверку вне стола.

Следует обратить внимание на тот факт, что, по взаимному согласию с изготовителем, потребитель имеет право выбирать только те виды проверок функционирования (соответствие ГОСТ показателей биения и перпендикулярности), которые интересуют его в большей степени и соответствуют его технологическим требованиям. Этот момент в обязательном порядке фиксируется документально при оформлении заказа на изготовление станка

Исследование соответствия нормам точности ГОСТ производится для всех вновь выпускаемых станков на заводе-изготовителе.

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:

• 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:

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.

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется
на универсальные токарно-винторезные и токарные станки с горизонтальным
шпинделем прецизионные (классов точности П, В и А) с D_a ≤ 500 мм и DC
≤ 1500 мм
и прочие (класса точности Н) с D_a
≤ 1600
мм. Стандарт не распространяется на специальные станки, станки, предназначенные
для учебных целей, индивидуальной трудовой деятельности и для использования в
бытовых целях.

Требования стандарта
являются обязательными.

Номенклатура средств
измерений и предъявляемые к ним основные требования приведены в приложении А.

Стандарт пригоден для
сертификации.

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

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

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

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

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).

Профилактика

Диагностика проводится не только с целью обнаружения причин поломки, но и профилактического обслуживания устройства с ЧПУ. Какие именно действия должны проводиться с профилактическими работами, и как часто их нужно осуществлять, указано в инструкции к аппарату. Цель профилактики и обслуживания станка заключается в поддержании рабочего состояния деталей станка, уходе за ними, и решении проблем на раннем этапе.

В ходе профилактики:

• смазываются подвижные комплектующие фотосчитывающего прибора;
• смазываются вентиляторы охлаждения;
• конструкция оборудования очищается от пыли и загрязнений;
• воздушные фильтры вентиляционной системы очищаются или заменяются на новые;
• контакты и электронные блоки подвергаются чистке.

Если после профилактических действий возникли неисправности, требуется участие специалистов.

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.