Алгоритм диагностирования состояния токарных станков с ЧПУ

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Алгоритм диагностирования состояния токарных станков с ЧПУ

О.Н. Федонин

Предложен алгоритм диагностирования состояния токарных станков с ЧПУ, позволяющий с помощью системы диагностирования выявить и компенсировать статические и динамические составляющие контурной погрешности траектории перемещения исполнительных органов.

Ключевые слова: алгоритм диагностирования, токарный станок с ЧПУ, контурная погрешность, система диагностирования, траектория перемещения, исполнительные органы станка.

Модернизация системы управления токарного станка с ЧПУ путем замены системы ЧПУ требует согласования устройства ЧПУ с приводом главного движения и приводом подачи токарного станка с целью повышения его точности. Согласование возможно за счет настройки станочных параметров. Кроме того, в процессе эксплуатации происходит изменение состояния как самого станка, так и его системы управления и, как результат, потеря его точности. Восстановление точности станка также возможно за счет настройки станочных параметров [3].

Алгоритм диагностирования точности токарного станка с ЧПУ состоит из нескольких этапов. На первом этапе проводятся проверки с целью определения статических погрешностей. На втором этапе происходит отработка круговой траектории исполнительными органами токарного станка и определение контурной погрешности траектории исполнительных органов станка Дк (в дальнейшем - контурная погрешность) от установленного допуска формы. На третьем этапе определяется влияние динамических составляющих контурной погрешности, а также выполняется их сортировка по степени влияния на контурную погрешность. На четвертом этапе компенсируются составляющие контурной погрешности [4] путем настройки соответствующих станочных параметров. На пятом этапе определяется вариант ремонта узлов токарного станка с ЧПУ с минимальной себестоимостью. И наконец, на шестом этапе выполняется ремонт узлов токарного станка с ЧПУ в соответствии с выбранным вариантом.

Алгоритм диагностирования точности токарного станка с ЧПУ представлен на рис. 1.

Последовательность диагностирования точности токарного станка с ЧПУ следующая. Вначале выполняются проверки прямолинейности и параллельности траектории продольного перемещения суппорта относительно оси вращения шпинделя в вертикальной и горизонтальной плоскостях, перпендикулярности траектории перемещения поперечных салазок суппорта к оси вращения шпинделя, точности установки направляющих в поперечном направлении. Проверки проводятся в соответствии с ГОСТ 18097-93 (для токарно-винторезных станков), ГОСТ 17-70 (для токарно-револьверных станков), ГОСТ 18100-80 (для прутковых одношпиндельных токарно-револьверных станков). Целью проведения проверок является определение углов поворота продольного суппорта относительно осей X и Y цx2, цy2 (рис. 2), угла поворота поперечного суппорта относительно оси Y цy3, угла поворота продольного суппорта относительно оси Z цz3 (блок 1). Далее на токарном станке с ЧПУ отрабатывается круговая траектория исполнительных органов станка радиуса R и определяется контурная погрешность Дк с помощью разработанной системы диагностирования точности токарного станка с ЧПУ (блок 2) [1]. После этого контурная погрешность Дк сравнивается с допуском формы (блок 3). Если контурная погрешность находится в пределах допуска, то делается вывод о работоспособности станка и процесс диагностирования завершается.

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Если контурная погрешность превышает требуемый допуск, то происходит определение динамических составляющих контурной погрешности (блок 4) [2] и сортировка статических и динамических составляющих по степени влияния на контурную погрешность Дк (блок 5). В блоках 6 - 11 компенсируются составляющих контурной погрешности Дк [3]. Причем статические и динамические погрешности компенсируются в порядке уменьшения их влияния на контурную погрешность Дк. После компенсации каждой составляющей происходит отработка круговой траектории и сравнение контурной погрешности Дкi с требуемым допуском формы (блоки 9,10).

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Рис. 2. Схема для определения контурной погрешности траектории перемещения исполнительных органов токарного станка с ЧПУ

Если компенсация составляющих погрешности с помощью станочных параметров не привела к уменьшению контурной погрешности Дк до допустимых значений, то определяется абсолютное отклонение контурной погрешности от допуска Дkj - [kTd] (блок 12). Далее определяются комбинации составляющих контурной погрешности Дк, сумма которых превышает абсолютное отклонение (блок 13):

,

где дi - i-я составляющая контурной погрешности.

Затем определяется себестоимость устранения каждой комбинации составляющих контурной погрешности Дк (блок 14). Среди всех комбинаций выбирается комбинация составляющих с наименьшей себестоимостью (блок 15). Далее выполняется ремонт узлов станка в соответствии с составляющими погрешности, входящими в данную комбинацию (блок 16). В блоках 17, 18 происходит определение контурной погрешности Дкn и сравнение ее с допуском формы. Если контурная погрешность Дкn находится в пределах допуска, то делается вывод о работоспособности станка и процесс диагностирования завершается, иначе повторяются действия, описанные в блоках 12 - 18, пока контурная погрешность Дкn не будет соответствовать допуску формы.

Обычно на чертежах указывается допуск на размер детали. При этом часть допуска на размер отдается на погрешность формы. В общем случае погрешность формы не должна превышать допуск на размер. Суммарную погрешность ?? для контура детали (рис. 3) можно рассчитать по следующей зависимости:

??=(?у2+?н2+(1,73??ст)2+(1,73??т)2+?и2)0,5,

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

где ?у - погрешность установки заготовки; ?н - погрешность, вызванная настройкой резца на выполняемый размер; ??ст - погрешность, вызванная геометрической неточностью станка; ?и - погрешность, вызванная размерным износом резца; ??т - погрешности, вызванные температурными деформациями системы.

Для того чтобы определить, какой точностью должен обладать токарный станок с ЧПУ, чтобы обеспечить требуемую точность детали, в блоке 3 (рис. 1) вводится поправочный коэффициент k. Поправочный коэффициент k позволяет вычленить из допуска формы профиля продольного сечения долю, вносимую кинематической неточностью станка (с учетом класса точности токарного станка с ЧПУ).

Схема выделения погрешности, обусловленной кинематической неточностью станка, представлена на рис. 4.

Рис. 4. Схема выделения погрешности, обусловленной кинематической неточностью станка:

kтф - коэффициент, учитывающий точность формы; kст - коэффициент, учитывающий точность станка; kгеом - коэффициент, учитывающий геометрическую неточность станка; kкин - коэффициент, учитывающий кинематическую неточность станка

Значения коэффициентов, учитывающих точность формы (kтф) [5], точность станка (kст) [6], а также отношение коэффициентов, учитывающих геометрическую (kгеом) и кинематическую (kкин) неточность станка [7], представлены в таблице.

Таблица

Зависимость коэффициентов, учитывающих точность формы, точность станка отношение коэффициентов, учитывающих геометрическую (kгеом) и кинематическую (kкин) неточность станка

Поправочный коэффициент k определяется как

.

Состояние токарного станка с ЧПУ удовлетворяет требованиям точности, если выполняется условие

Разработанный алгоритм был реализован на токарном станке модели 1В340Ф30 с системой ЧПУ NC201M с помощью спроектированной системы диагностирования (рис. 5, 6).

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Результат действий по исследованию и настройке устройства ЧПУ позволил изменить контурную погрешность траектории перемещения исполнительных органов станка с 0,085 до 0,060 мм только за счет настройки станочных параметров.

станок погрешность контурный

Список литературы

Агеенко, А.В. Методика настройки параметров УЧПУ токарных станков для обеспечения заданной точности контура детали / А.В. Агеенко // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. - Орел: Гос. ун-т - УНПК, 2011.-№4.- С.70-76.

Федонин, О.Н. Обеспечение точности токарного станка с ЧПУ за счет настройки станочных параметров / О.Н. Федонин, Д.И. Петрешин, В.А. Хандожко, А.В. Агеенко // Наукоёмкие технологии в машиностроении. - М.: Машиностроение, 2013.-№11.- С.10-14.

Федонин, О.Н. Повышение эффективности работы токарно-револьверного станка с ЧПУ 1В340Ф30 путем модернизации и настройки его системы управления / О.Н. Федонин, Д.И. Петрешин, В.А. Хандожко, А.В. Агеенко // Вестн. Брян. гос. техн. ун-та. - 2010.-№4.- С.82-89.

Федонин, О.Н. Учет погрешностей системы управления в балансе точности токарного станка с ЧПУ / О.Н. Федонин, Д.И. Петрешин, А.В. Хандожко, А.В. Агеенко // Вестн. Брян. гос. техн. ун-та. - 2013.-№3.- С.55-57.

Справочник технолога-машиностроителя: в 2 т. / под ред. А.М. Дальского, А.Г. Косиловой [и др.]. - М.: Машиностроение-1, 2001. - Т.1. - 912 с.

Сосонкин, В.Л. Микропроцессорные системы ЧПУ станками / В.Л. Сосонкин. - М.: Машиностроение, 1985. - 288 с.

Кузнецов, Ю.Н. Станки с ЧПУ / Ю.Н. Кузнецов. - Киев: Высш. шк., 1991. - 278 с.

Размещено на Allbest.ru