Погрешности, связанные с заготовкой

4.1 Погрешности, связанные с установкой заготовки, определяются суммой погрешностей базирования и закрепления. Для уменьшения этих погрешностей к конструкциям заготовок предъявляются дополнительные требования:

1. наличие хорошо оформленных установочных базовых поверхностей, достаточно больших размеров, обеспечивающих однозначность положения заготовки в системе координат станка. При отсутствии таких баз необходимо предусматривать технологические приливы, платики, бобышки.

2. В конструкции детали необходимо предусматривать места для приложения сил зажима, обеспечивающих надежное закрепление без деформации. При отсутствии таких мест предусматривают технологические платики, бобышки. Места для приложения сил зажима должны быть расположены так, чтобы не мешать режущему инструменту.

3.
Желательно соблюдать принцип совмещения баз, т.к. перемещение инструмента происходит от одной базы. Для сокращения времени написания программы все размеры на чертеже детали желательно проставлять от одной конструкторско-технологической базы.

При установке детали на универсальный станок стараются совместить измерительную и технологическую базы (а). На станке с ЧПУ можно достичь большей точности, если измерительную базу и размеры, задаваемые от нее обрабатывать с одной установки (б).

Станки с числовым программным управлением могут оснащаться измерительными устройствами для автоматического измерения размеров обработанной поверхности и автоматической коррекции положения режущего инструмента в координатной системе станка. Этот вид контроля может производиться во время обработки, до ее начала или после окончания без снятия детали со станка.

Для этого используют тактильные датчики. (Датчик – это средство измерения, преобразующее входную информацию в выходной, чаще всего электрический, сигнал, который используется для последующей обработки или вычислений. Выходной сигнал датчика наблюдателем не воспринимается).

Датчик фактически является прецизионным переключателем, передающим сигнал в момент касания с деталью. По программе контроля шпиндель с установленным в нем датчиком перемещается до соприкосновения щупа датчика с деталью. Сигнал касания передается в УЧПУ. При этом в системе управления фиксируется величина перемещения по измерительным преобразователям обратной связи привода подач и вычисляется координата касания тактильного датчика. Система производит перерасчёт координат и при необходимости выдаёт управляющий сигнал на электродвигатель привода подач, который выполняет корректировку положения режущего инструмента. Точность измерения таких автоматических устройств лежит в пределах 0,002÷0,004 мм и позволяет выполнять обработку с точностью не ниже 0,02÷0.03 мм.

Схема автоматического измерения размеров непосредственно на станке

1 заготовка 2 датчик 3 базовый элемент станка 4,5,6 привод измерительного устройства.

Когда измерения не производятся, датчик автоматически помещается в инструментальный магазин. Приемник датчика остается на корпусе станка, поэтому его необходимо располагать так, чтобы он не подвергался воздействию СОЖ, стружки и т.д.

Наибольшее распространение получили датчики с инфракрасным излучением для передачи сигнала (см. рис. 4.2, стр. 177). Инфракрасное излучение проникает через масляный туман, СОЖ и отражается большинством поверхностей, окружающих зону обработки, усиливая исходный сигнал. Смещение щупа датчика в момент касания вызывает изменение частоты модуляции светового потока. Это фиксируется блоком интерфейса и индицируется его выходным сигналом, поступающим в УЧПУ.

Получили распространение также индуктивные датчики (см. рис. 4.3, стр. 177).

По результатам измерений система УЧПУ позволяет ввести коррекцию в УП, учитывающую погрешности как заготовки и ее ориентации, так и размеров инструмента. Эта коррекция выполняется изменением координат позиционирования или эквидистанты.

Тактильные датчики можно использовать для контроля обработанного размера детали, контроля состояния инструмента до начала процесса обработки, обнаружения чрезмерного припуска, отсутствия инструмента или его поломки, контроля положения детали до начала обработки.

При измерении диаметра отверстия сначала станок позиционирует датчик в предполагаемый центр отверстия (т.0). Затем при касании в точках А и Б система управления рассчитывает цент по координате Х (т. С). После перемещения датчика в точку С производится перемещение по оси Y и определяется положение центра по этой координате (т. Д). По результатам измерений в точках Е и Ж определяется центр отверстия.

Программа измерений тактильным датчиком вводится в память УЧПУ аналогично стандартному циклу. Описываются процедуры смены инструмента, перемещения по координатам, опрос измерительных преобразователей положения по сигналу тактильного датчика, сравнение величины перемещения с данными УЧПУ, проведение расчетов и получение информации о необходимой коррекции УП.

Точность измерений зависит от точности (стабильности) тактильного датчика, точности позиционирования по координате, быстродействия системы управления (время опроса датчика 2-10 мс), скорости подхода к измеряемой координате. Основной составляющей обычно является погрешность позиционирования. При установке на станках линейных датчиков с дискретностью 1 мкм может быть достигнута повторяемость измерения тактильным датчиком ±3 мкм по координате центра отверстия и ±6 мкм по диаметру.

По результатам измерений система УЧПУ позволяет ввести коррекцию в УП, учитывающую погрешности как заготовки и ее ориентации, так и размеров инструмента. Эта коррекция выполняется изменением координат позиционирования или эквидистанты.