В.П.Приходько, канд.техн.наук, В.В. Харьков, магістрант

Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського”, м. Київ, Україна

Вирішення основних технологічних задач оброблення станин верстатів за допомогою контактних вимірювальних систем

При обробленні станин є ряд задач,що вирішуються відповідним вибором технологічних баз (ТБ), зокрема:

1. Усунення похибок базування при одержанні найбільш точних розмірів, заданих, як правило, відносно напрямних станини.

2. Забезпечення рівномірності припусків на напрямних, для підтримання високої стабільності точності верстата.

3. Мінімальна кількість переустановок заготовки при обробленні, у зв’язку із великою масою станин.

Усунення похибок базування може бути досягнуто за рахунок суміщення технологічних і вимірювальних баз відповідних розмірів або за рахунок оброблення, зв’язаних розмірами чи технічними вимогами розташування поверхонь, при одному установі заготовки.

Положення поверхонь станини у багатьох, але не у всіх, випадках задано розмірами, чи технічними вимогами відносно напрямних станини, які будуть вимірювальною базою для таких розмірів. Отже усунення похибок базування за рахунок суміщення технологічних і вимірювальних баз традиційними підходами означатиме використання в якості ТБ напрямних станини. Реалізація такого підходу з урахуванням конфігурації напрямних, значної маси станини приводить до ускладнення конструкцій верстатних пристроїв, а також до ускладнення процесу установки станини і, навіть, до можливого пошкодження напрямних при переустановках заготовок. Крім того, для розмірів, що задані від інших поверхонь, а не від напрямних, будуть виникати похибки базування, наслідком того буде зниження їх точності.

Таким чином, навіть використання напрямних в якості ТБ не гарантує виконання першої і третьої задач, сформульованих вище.

При обробці відлитих чавунних заготовок станин з монолітними, незагартованими напрямними, рівномірність припусків на напрямних має важливе значення для забезпечення рівномірності їх зносу. Це пов'язано з анізотропністю властивостей відлитого чавуну по глибині. У разі зняття нерівномірного припуску з напрямних їх твердість і зносостійкість можуть виявитися суттєво різними по довжині, наслідком чого буде нерівномірне зношування при експлуатації і швидка втрат точності верстата.

Рис. 1. Традиційна схема базування станини .

Забезпечення рівномірності припусків на напрямних, при традиційних схемах обробки станин, досягається використанням їх у якості чорнової технологічної бази на першій операції (рис.1), коли проводиться обробка основи станини – чистової ТБ. Така схема побудови ТП має вади, відзначені вище.

Нерівномірність припусків (різниця величин припусків між правою і лівою стороною напрямної в межах однієї станини) (рис.1) буде дорівнювати , наслідком чого буде їх нерівномірний знос при експлуатації.

Отже традиційна схема побудови ТП обробки станини потребує:

1) спеціальних пристроїв для установки по напрямних;

2) виконання 2-х окремих операцій для оброблення напрямних і основи станини, що матиме наслідком збільшення витрат часу на їх виконання та зменшення точності розміру F1, вона не забезпечує у повній мірі рівномірності припусків на направляючих, зокрема на поверхнях кутового профілю.

Процес вивірки станини може бути вдосконалений за рахунок використання контактної вимірювальної системи (КВС) на основі спеціальної вимірювальної головки, яка встановлюється через інструментальний магазин в шпиндель верстата з ЧПУ замість ріжучого інструменту. Вимірювальний наконечник головки автоматично підводиться до поверхонь заготовки, за якими здійснюється вивірка заготовки на верстаті (точки a..g, рис.2). За результатами вимірювань дійсного розташування баз заготовки в системі координат верстата обчислюються величини корекції, які вводяться в систему ЧПУ верстата [1]. При цьому обробка здійснюється на основі суміщення настроювальної і вимірювальної баз. У такому випадку забезпечується усунення не тільки похибки базування, а і в цілому – похибки установки заготовки, тобто усунення також і

При базуванні заготовки у віртуальній системі координат можна забезпечити найкраще положення станини всередині обсягу конкретної заготовки, що має індивідуальні відхилення розмірів. При цьому вирішуються ті ж завдання, що і при виборі технологічних баз на першій операції в стандартних технологічних процесах оброблення станин: забезпечуються розмірні зв'язки оброблюваних і необроблюваних поверхонь та розподіляються фактичні припуски між усіма оброблюваними поверхнями.

Рис.2. Схема установки і базування станини з використанням КВС

Запропонований метод базування станин (установча ТБ - плоскі поверхні, направляюча ТБ - вісь симетрії трикутного профілю напрямних), із використанням КВС на основі вимірювальних головок дозволяє:

1. Забезпечити рівномірність припусків на всіх поверхнях напрямних, включаючи поверхні трикутного профілю, що, враховуючи властивості чавуну, забезпечує однакову твердість по всій довжині напрямних, а це в свою чергу збільшує час роботи верстата до моменту втрати точності.

2. Уникнути необхідності встановлення заготовки на напрямні, що виключає ймовірність їх пошкодження.

3. Надає можливість обробляти станини без їх перевстановлення, що у випадку з крупногабаритними деталями є досить трудомістким.

4. Виключити операції ручної вивірки, що значно зменшить оперативний час оброблення і загальні витрати, у тому числі за рахунок зменшення кваліфікації робітників.

5. Розмістити майбутню деталь-станину всередині заготовки та досягти рівномірності припусків, що,

6. Спростити і зробити дешевшими конструкції верстатних пристроїв, фактично обмежитись використанням універсальних пристроїв

При цьому необхідно мати на увазі, що такі переваги та вирішення перелічених задач можна досягти у повному обсязі тільки при обробленні станини на п’ятикоординатному верстаті з ЧПУ. На трьохкоординатному верстаті буде використовуватись схема ТП близька до традиційної.

Використання КВС у такому випадку може спростити схему базування на першій операції за рахунок відмови від використання трикутної направляючої в якості направляючої ТБ, а отже і спростити конструкцію верстатного пристрою та процес установки заготовки. Натомість при виконанні другої операції (обробки напрямних станини) використання КВС може забезпечити базування по осі симетрії і рівномірність припуску.

Література:

1. Красковский Д.Г. "Технология адаптивной механообработки" / Д.Г. Красковский, Т.И. Колесникова. - Москва: журнал «САПР и Графика», 2008. - 9 с.