Влияние погрешностей следящих электроприводов на качество металлообработки

Основными показателями качества металлообработки на станках являются точность и шероховатость обработанных деталей. Точность определяется оценками соответствия размеров и формы деталей заданным значениям, шероховатость — разностью между максимальными и минимальными высотами кривой сечения обработанной поверхности. Отклонения от заданных нормированных значений точности и шероховатости возникают из-за кинематических погрешностей станка, упругих деформаций в механической системе «станок—приспособление —инструмент—деталь», возмущений систем управления в виде изменений сил и моментов сопротивлений, возникающих при движении главного привода и приводов подач, изменений усилий резания и подач из-за неоднородности обрабатываемого материала и изменения качества инструмента, недостаточного быстродействия, неоптимальности настройки регуляторов систем управления движением механизмов станка.
Имеются нормированные степени точности с оценками предельных отклонений поверхностей обработанных деталей от заданных значений. Они различаются по виду обработки и интервалам номинальных размеров (длин, диаметров) деталей. При обработке плоскостей и прямых принимаются следующие интервалы номинальных длин (мм): до 10; 10... 25; 25... 60; 60... 160; 160... 400; 400... 1000; 1000...2500; 2500...6300; 6300... 10000. При обработке цилиндрических поверхностей интервалы номинальных диаметров (мм) следующие: до 6; 6... 18; 18...50; 50... 120; 120...260; 260...500; 500...800; 800... 1250; 1250...2000.
Дадим характеристику погрешностей и установим зависимость контурной погрешности металлообработки от динамических свойств следящих электроприводов подач для конкретных видов обработки деталей.
Погрешности при прямолинейной обработке деталей. Рассмотрим прямолинейную обработку деталей одновременно по двум координатам в плоскости Оху. Прямая 0Д> является заданной траекторией. Точка Ах реальной траектории отклонена от точки AQ заданной траектории на значения координатных погрешностей
Кратчайшее расстояние между заданной и реальной траекториями движения, определяемое по нормали из точки Ах, называется контурной погрешностью Ак.
Из формул следует, что с ростом подачи увеличивается контурная погрешность, обусловленная скоростной погрешностью следящих электроприводов. Максимальное значение погрешности имеет место при угле обработки a = 45°. Контурная погрешность равна 0, если добротности следящих электроприводов координат х и у одинаковы.
Погрешности при обработке окружностей. Рассмотрим обработку окружности при одновременном движении электроприводов по двум координатам в плоскости Оху. Заданная траектория представлена в виде части окружности с радиусом R0. Точка А реальной траектории отклонена от точки А0 заданной траекторий на значения координатных погрешностей Ах и Аг Кроме координатных, используются также следующие виды погрешностей.
Cледует, что контурная погрешность возрастает с увеличением скорости обработки и уменьшается с увеличением радиуса и добротности электроприводов. Примерные зависимости контурной погрешности Ак от радиуса обработки R и добротности приводов к„ для разных скоростей подач v показаны на рис.
Малые отклонения добротностей (несколько процентов) вызывают большие увеличения контурных погрешностей (в несколько раз). Поэтому стремятся обеспечить одинаковую добротность приводов разных координат и не делать их слишком большими при одинаковых значениях, так как это существенно не снижает контурную погрешность.
Шероховатость поверхности зависит от динамических отклонений подач по координатам движения (которые обусловлены изменением сил и моментов сопротивлений в направляющих и опорах), помех датчиков скорости и положения, изменений усилий резания и подач из-за неоднородности материала детали, упругих деформаций в приводах и механической системе «станок—приспособление—инструмент—деталь». Оценку шероховатости выполняют по высотам десяти точек профиля поверхности, отсчет которых производят от некоторой базовой высоты А0.
Высокий класс шероховатости достигается применением прецизионных следящих систем, в которых используются лазерные и фотоэлектрические датчики для контроля малых перемещений, опоры с малыми коэффициентами трения и короткие кинематические передачи, обладающие высокой механической жесткостью.