Калибровка станков с числовым программным управлением с помощью лазерного трекера Vintag

Выполнил:

Ю.И. Пимшин

Аннотация

В статье приведены результаты выполненных работ при калибровке металлорежущего станка. Рассмотрена технология выполнения контроля. Сделано заключение, в котором констатируется, что лазерные трекеры, в том числе и измерительная машина марки Vintag изготовляемая фирмой Faro, обладают высокой оперативностью решения задач калибровки. Их программное обеспечение имеет возможность выполнять обработку результатов измерений и подготовку отчетов непосредственно на площадке выполнения работ и выдавать результаты на месте. Обеспечивать точность измерений пространственных координат 0.005-0.01 мм на расстояниях до 10000-15000 мм. Все эти характеристики позволяют рекомендовать машиностроительным предприятиям использование таких и аналогичных измерительных машин для решения задач калибровки металлорежущих станков. лазерный треккер калибровка станок

Ключевые слова: Лазерный треккер, измерения, геометрические параметры, прямолинейность, перпендикулярность, метрология, калибровка, метрологические характеристики.

Современное машиностроительное производство характеризуется высоким уровнем автоматизации процесса металлообработки. При этом как правило плазма-, газорезательное оборудование, токарные, карусельные, фрезерные станки выполнены с числовым программным управлением [1, 2]. Для обеспечения метрологического сопровождения машиностроительного производства необходимо ежегодно тарировать вышеперечисленное оборудование. При этом под процессом тарировки понимается определение и оценка двух характеристик это геометрическая точность работающего оборудование и его метрологические свойства. К геометрическим характеристикам относятся параметры прямолинейности направляющих их параллельности, перпендикулярности, горизонтальности, вертикальности, и т.д. К метрологическим параметрам относятся характеристики точности наведения рабочего органа на заданные координаты.

Работы по тарированию перечисленного типа оборудования выполняют с использованием высокоточного измерительного оборудования, одним из которых является класс приборов - лазерные трекеры. Авторами статьи использован такого типа прибор марки Vintag изготовленный фирмой Faro для решения задач тарирования, см. рис.1. Например, для калибровки и контроля геометрических параметров фрезерного станка ИР - 1600МФ4-4 порядок выполнения работ состоял в следующем. Измерительную машину Vintag установили примерно на оси Х-Х. В шпинделе закрепили щуп, состоящий из тетраэдрического зеркала, точно закрепленного внутри поворотной сферы см. рис. 2. При этом диаметр отражателя, используемого в данном комплекте равен 1,5 дюйма (38,1 мм).

Затем последовательно перегоняли салазки вдоль оси Х-Х, шпиндель и колонну вдоль оси Z-Z, шпиндельную бабку вдоль оси У-У, см. рис.3. При этом перестановку вдоль каждой оси выполняли интервалами движения равному 100 мм, который задавался на компьютере станка.

Рис.1.- Лазерный трекер

Рис.2.- Отражатели (щупы) трекера

Рис.3.- Схема контролируемых элементов станка:а - вид сверху; б - вид со стороны шпинделя; - станция стояния прибора.

При каждой остановке движения осуществляли координирование щупа лазерным треккером. При обработке результатов полевых измерений определялись характеристики несоответствия средней практической величины перемещения ДА_{(интервал)} ползунов по соответствующим направляющим - номинальному значению и среднюю квадратическую ошибку m_(поз) позиционирования рабочего органа оборудования. Так для определения этих величин использовали формулы:

, (1)

, (2)

где ДА_{(интервал)} - величина несоответствия средней практической величины интервала перемещения - номинальному значению; А_{(прибора)} - величина отрезка измеренная при i и (i+1) остановках ползунов станка; А_{(ставнка)} - величина отрезка, измеренная станком при его i остановке; n- количество интервалов; m_(поз) - средняя квадратическая ошибка позиционирования.

Так в качестве метрологических характеристик станка получили значения, приведенные в табл.1

Таблица № 1. Результаты калибровки станка

Примечание:

1. Значение номинального шага (100 мм) перемещения задавался на компьютере станка в диапазоне 0-7500 мм;

2. Практическая величина пошагового перемещения определялась на каждом интервале, в том же диапазоне, итоговое практическое значение которого составило 0-7499,301 мм.

Геометрические характеристики станка определялись с учетом того, что все измерения, выполненные при калибровке (пример некоторых результатов см. табл.2) осуществлялись в единой системе координат, в соответствии с этим, вычисление параметров осуществлялось по стандартным геометрическим зависимостям и их результаты в графическом виде представлены на рис. 4, рис. 5 [3].

Таблица № 2. Контроль геометрических параметров при движении колонны вдоль оси Х-Х

В итоге выполнения работ необходимо заключить следующее. Лазерные трекеры, в том числе и измерительная машина марки Vintag изготовляемая фирмой Faro, обладают высокой оперативностью решения задач калибровки. Их программное обеспечение имеет возможность выполнять обработку результатов измерений и подготовку отчетов непосредственно на площадке выполнения работ и выдавать результаты на месте. Обеспечивать точность измерений пространственных координат 0,005-0,01 мм на расстояниях до 10000-15000 мм. Все эти характеристики позволяют рекомендовать машиностроительным предприятиям использование таких и аналогичных измерительных машин для решения задач калибровки металлорежущих станков.

Рис.4.- График условных отметок вдоль оси Х-Х, Н (прямо, обратно), мм

Рис.5.- Прямолинейность вдоль оси Х-Х, ?(прямо, обратно), мм

Литература

1. Пимшин Ю.И., Науменко Г.А., Арсеньев Д.М. Анализ геодезических методов контроля геометрических параметров технологического оборудования // Инженерный вестник Дона, 2014, №4.

2. Пимшин Ю.И., Губеладзе А.Р., Арсеньев Д.М. Технический контроль при монтаже технологического оборудования // Инженерный вестник Дона, 2014, Пимшин Ю.И., Губеладзе О.А., Клюшин Е.Б., Заяров Ю.В., Наугольнов В.А., Арсеньев Д.М. Применение лазерного трекера для определения деформационных характеристик защитных оболочек // Безопасность ядерной энергетики: тез. докл. XI Междунар. научн.-практ. конф., 27-29 мая 2015 г. / ВИТИ НИЯУ МИФИ [и др.].- Волгодонск: [Б.и.], 2015.- 1 электнон. опт. диск [СD].-ISBN 978-5-7262-2114-4.

3. Пимшин Ю.И., Литвинова Л.Ф. О контроле геометрии радиального подкранового пути // «Прикладная геодезия», сб. научн. статей - Ростов н/Д: Рост. гос. строй. ун-т., 1999.- Деп.ВИНИТИ 7.04.99, №1058-В99.- С.15-18.

4. Науменко Г.А. Метрологическое обеспечение геодезических работ, выполняемых при контроле монтажа технологического оборудования // Прикладная геодезия. - Ростов н/Д: РГСУ, 1999.-С.42. Деп. ВИНИТИ 7.04.99, №1058-В99.- С.42.

5. Пимшин Ю.И., Пимшин И.Ю. Исследование методик обработки радиальных поверхностей // «Прикладная геодезия», сб. научн. статей - Ростов н/Д: Рост. гос. строй. ун-т., 2004.- Деп.ВИНИТИ 21.10.2004, №1644-В2004.- С.43-49.

6. Шеховцов Г.А., Шеховцова Р.П. Современные геодезические методы определения деформаций инженерных сооружений. Н.Новгород: ННГАСУ, 2009. С.46-53.

7. Забазнов Ю.С., Гайрабеков И.Г., Пимшин Ю.И. Геодезический контроль геометрии выравниваемого здания // Инженерный вестник Дона, 2010, №4.

8. Malet J. P., Maquaire O., Calais E. The use of Global Positioning System techniques for the continuous monitoring of landslides: application to the Super-Sauze earthflow (Alpes-de-Haute-Provence, France) // Geomorphology. - 2002. - V. 43. - №. 1. - pp. 33-54.

9. Schneider D. Terrestrial laser scanning for area based deformation analysis of towers and water damns //Proc. of 3rd IAG/12th FIG Symp., Baden, Austria, May. - 2006. - pp. 22-24.

References

1. Pimshin Ju.I., Naumenko G.A., Arsen'ev D.M. Inћenernyj vestnik Dona (Rus), 2014, №4 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2014/2742

2. Pimshin Ju.I., Gubeladze A.R., Arsen'ev D.M. Inћenernyj vestnik Dona (Rus), 2014, №4. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4p2y2014/2741

3. Pimshin Ju.I., Gubeladze O.A., Kljushin E.B., Zajarov Ju.V., Naugol'nov V.A., Arsen'ev D.M., XI Mezhdunar. nauchn.-prakt. konf., 27-29 maja 2015 g. “Bezopasnost' jadernoj jenergetiki”: tez. dokl. (VITI NIJaU MIFI. XI International scientific and practical conference “Safety of nuclear power”). Volgodonsk, 2015, on СD. ISBN 978-5-7262-2114-4.

4. Pimshin Ju.I., Litvinova L.F. Prikladnaja geodezija. sb. nauchn. Statej. Rostov n/D: Rost.gos.stroj.un-t., 1999. Dep.VINITI 7.04.99, №1058-V99. pp.15-18.

5. Naumenko G.A. Prikladnaja geodezija. Rostov n/D: RGSU, 1999. p.42. Dep. VINITI 7.04.99, №1058-V99.

6. Pimshin Ju.I., Pimshin I.Ju. Prikladnaja geodezija. sb. nauchn. Statej. Rostov n/D: Rost.gos. stroj. un-t., 2004. Dep.VINITI 21.10.2004, №1644- V2004. pp.43-49.

7. Shehovcov G.A., Shehovcova R.P. Sovremennye geodezicheskie metody opredelenija deformacij inzhenernyh sooruzhenij [Modern geodetic methods for the determination of deformations in engineering structures]. N.Novgorod: NNGASU, 2009. pp.46-53.

8. Zabaznov Ju.S., Gajrabekov I.G., Pimshin Ju.I. Inћenernyj vestnik Dona (Rus), 2010, №4

Размещено на Allbest.ru