Проверка геометрической точности токарного станка

Говоря о точности токарного станка имеется ввиду соответствие данных паспорта оборудования следующим параметрам:

1. перемещение тех элементов, на которых располагается заготовка;
2. расположение тех поверхностей, с помощью которых базируется инструмент или заготовка;
3. форма базовых поверхностей.

После окончательной сборки и проверки на заводе, а также после ремонтов станки получают акт о приемке, и только после этого, вводятся в эксплуатацию.

Требования к точности указываются в паспорте станков.

Выполнение измерения для выявления погрешностей следует производить регулярно в соответствии с нормативами ГОСТ.

Скачать ГОСТ 8-82 «Станки металлорежущие. Общие требования к испытаниям на точность»

Скачать ГОСТ 18097-93 «Станки токарно-винторезные и токарные. Основные размеры. Нормы точности».

В процессе использования токарного оборудования происходит износ его деталей, т.к. при обработке изделий появляются силы, которые производят различные деформации. При работе станок нагревается и под воздействием температуры образуются тепловые деформации. Все эти дефекты оказывают отрицательное влияние на качество обрабатываемых деталей. И для того чтобы восстановить паспортные показатели станка периодически следует ремонтировать изношенные детали.

Качественное испытание токарных станков в соответствии с государственным стандартом во многом зависит от того, насколько правильно он установлен на испытательном стенде. Установка на стенд должна происходить строго, соблюдая установочный чертеж. Самым распространенным методом, является установка на количество опор более 3-х. Отметим, что все двигающиеся части проверяемого станка должны находится в средних положениях.

Геометрическая точность токарного станка характеризует качество изготовления деталей, поэтому установка заготовки должна осуществляться на геометрическую правильную поверхность.

Для определения степени износа нужно установить линейку поочередно на каждую из направляющих станины. После этого, щупом определяется расстояние между направляющими и контрольной линейкой. Допустимое значение такого износа согласно государственного стандарта не должно превышать 0,02 мм.

Не мало важным фактором является соответствие горизонтальности направляющих станины. Определить ее можно с помощью перемещения специального уровня вдоль поверхности направляющих, который покажет значение имеющегося отклонения. Предельно допустимое отклонение по ГОСТ не может превышать значение 0,05 мм. А параллельность между направляющими станины для упорной (задней бабки) и каретки можно проверить с помощью специального измерительного индикатора. Его необходимо закрепить на каретке с суппортом и с помощью перемещения каретки выявить величину отклонения.

Также точность токарного станка поможет определить биение вращающегося шпинделя, в который крепится заготовка. Обязательно при этом соблюдать параллельность между осью шпинделя и направляющими станины. Во время проверки в отверстие вала устанавливают специальную контрольную оправку и на протяжении всей ее длины проверяют ее на биение.

Осуществляя технологическую проверку на точность стоит обратить внимание также и на вращение шеек вращающегося вала. Биение при их вращении — не допустимо. В резцовой головке необходимо закрепить индикатор, затем уперев его штифт в шейке шпинделя произвести измерения. По ГОСТ значение не должно превышать 0,01 мм. Не допустимым будет при вращении шпинделя, чтобы он отклонялся от оси.

Проверка биения шпинделя: а — проверка биения шейки шпинделя; б — проверка осевого перемещения шпинделя; в — проверка биения переднего центра

Также одним из важных измерений при проверке токарного станка на точность является определение точности шага ходового винта. Величина отклонения в соответствии с ГОСТ определяется с помощью следующей методики:

1. в центры передней и задней бабки устанавливают резьбовую оправку;
2. на эту оправку накручивают гайку в форме цилиндра и имеющую паз;
3. в паз этой цилиндрической гайки устанавливается шарик державки;
4. индикатор, закрепленный в державке, упирается в торцевую часть цилиндрической гайки;
5. токарный станок настраивается на шаг резьбы;
6. индикатор определяет отклонения.

Проверка точности шага ходового винта

Основные погрешности формы обрабатываемых заготовок:

1. непрямолинейность;
2. конуснообразность;
3. отсутствие параллельности;
4. некруглость;
5. неконцентричность.

Инструмент, применяемые при испытаниях:

• контрольная линейка;
• уровень;
• щуп;
• угольник;
• измерительный индикатор;
• резьбовая оправка;
• контрольная оправка;
• цилиндрическая гайка;
• державка.

При выполнении измерений следует использовать только те инструменты, которые прошли метрологическую поверку с учтенной погрешностью.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Английский инженер Д. Уатт считал нормальным допуск, при котором между цилиндром и поршнем двигателя не пролезала монета. Сегодня допустимая погрешность самой «грубой» разновидности токарно-винторезного станка с минимальным уровнем точности почти в двести раз меньше. Для особо тонких устройств разрыв еще более впечатляющий. К примеру, в требованиях к токарной обработке некоторых изделий авиационно-космической промышленности отклонение «на толщину волоса» считается чудовищно большим. Выдерживать столь жесткие параметры возможно лишь при периодических проверках нормы точности токарно-винторезных станков.

Общие моменты: работа механизмов, правильность установки

Согласно ГОСТ 8-82 токарные станки имеют пять видов класса точности, обозначаемые буквами, от «Н» — нормальная, до «С» — сверхвысокая. Прежде чем выяснять, соответствует ли точность классу устройства, необходимо убедиться в двух вещах:

• правильности установки;
• в исправном состоянии основных узлов токарного оборудования.

Токарные станки, за исключением настольных, устанавливают на бетонное основание. Средние и большие устройства, с весом свыше 200 кг, требуют отдельного фундамента, дополнительно крепятся анкерами.

Правильность установки проверяется уровнем. При этом максимальное отклонение от горизонта на метр длины допускается:

• в продольном направлении 0,02-0,04 мм;
• в поперечном 0,03-0,05 мм.

При соблюдении требований к установке, станок проверяют на холостом ходу. Обращают внимание на плавность переключения скоростей, вращения рукояток. Отсутствие люфта, биений вращающихся деталей.

После часовой работы на максимальных оборотах проверяют степень нагрева подшипников. А так же выполняют другие проверки предусмотренные руководством по эксплуатации.

Обращают внимание и на характеристики помещения, где установлено токарное оборудование. Нормой для эксплуатации механизмов с третьего по пятый класс точности считается стабильность температуры в мастерской в пределах ±2°С. Дальнейшая работа по замерам показателей точности токарно-винторезных станков имеет смысл, когда основные их параметры соответствуют перечисленным выше требованиям.

Когда что проверяют

Станки на точность в основном проверяют в следующих случаях:

• для станков, только приобретенных и установленных: как новых, так б/у;
• для станков прошедших капитальный ремонт;
• на станках, поставляемых в разобранном виде (полностью или частично), сборка которых выполняется непосредственно на месте установки.

Кроме перечисленных, проверку точности работы станка вызывают аварийные ситуации. Когда внешне механизм не пострадал, но есть подозрение на скрытые деформации.

Проверка ведется различными методами по трем направлениям:

• Точность токарных работ определяют замерами изготовленного контрольного изделия. Нормативное отклонения для станков вида «Н» составляет не более 10 мкм (одна сотая миллиметра).

Чтобы узнать допуски оборудования следующих уровней точности характеристики последовательно повышают на коэффициент 1,6 (если иное не оговорено в паспорте ).

• Соответствие вида и параметров характеристик проверяемого оборудования, указанных в паспорте.

Сюда относят размеры основных элементов, их взаимное расположение, точность траекторий подвижных приспособлений. Для токарного станка это суппорт, фартук, задняя бабка и патрон передней.

Люнеты (при наличии) также включаются в проверку.

• Дополнительные показатели работы механизма при воздействии внешних нагрузок, изменения температуры, вибрационных колебаний двигателей.

Виды и способы проверок

Сначала проверяют отклонения от линии перемещения рабочих элементов станка. В зависимости от его класса для этого применяют следующие методы и инструменты:

1. Проверка с помощью специальной линейки и механического прибора для измерения размера. Используется для проверки точности прямолинейного хода рабочих органов станка с установленным инструментом, либо заготовкой на участках до 1600 мм.

2. Метод проверки с помощью контрольной оправки и измерителя расстояний. Выполняется на участках до 500 мм. Для тех же узлов что и в п. 1

3. При траектории движения свыше 1600 мм, с помощью натянутой стальной струны и микроскопа.

4. Если длина перемещения не лимитируется, применяют способы замеров с использованием гидростатического уровня, лазера, либо автоколлиматора. Ориентиром служит изменение отметки жидкости в процессе движения, а для квантового генератора и коллиматора отклонение луча.

Замеры производят в одной или сразу двух, взаимно перпендикулярных плоскостях. При наличии нескольких рабочих органов (к примеру, многосуппортные станки) проверяют каждый.

Следующий шаг: проверка плоскостей изготовленных деталей и самого станка. Используют те же способы, что при исследовании отклонений от линии перемещения. Плюс тестирование с помощью контрольной плиты и краски, а также специального прибора: плоскомера.

Далее еще одна разновидность контроля: проверка взаимной параллельности куда входит:

• проверка узлов и деталей токарного станка, траекторий их перемещения;
• проверка параллельности плоскостей и линий, а так же траекторий относительного их перемещения.

Замеры выполняют в начальной и конечной точках выбранных участков. При этом используется стандартный набор методов, описанных выше.

Завершает проверку определение перпендикулярности узлов, плоскостей контрольных деталей, а также траекторий взаимных перемещений элементов. Для этого к уже знакомым видам инструментов добавляются:

• контрольные угольники (рамы);
• световая призма, дающая отклонения луча лазера или визирной оси наблюдения на строго определенный угол.

В процессе проведения проверки допускается снимать предохранительные кожухи другие съемные штатные устройства (люнеты, центра, патрон), но только если это гарантировано не влияет на точность работы токарного станка.

Не допускается даже частичная разборка механизмов. К примеру, снятие крышек с коробки скоростей или подачи. Базовыми ориентирами проверки служат данные занесенные в паспорт устройства при его первичном тестировании самим производителем. Если эти значения отсутствуют, руководствуются средними показателями для подобного оборудования.

Требуемая геометрическая точность и долговечность работы станка обеспечиваются правильной его установкой и креплением на фундаменте. Тип фундамента зависит от массы станка и сил инерции, действующих во время его работы. Фундаменты под металлорежущие станки бывают двух типов: первый – является только основанием для станка, второй – жестко связан со станком и придает ему дополнительную устойчивость и жесткость.

Токарные станки устанавливают, как правило, на фундаментах второго типа согласно установочному чертежу, который приводится в руководстве по эксплуатации. В чертеже на установку указывают необходимые размеры для изготовления фундамента, а также расположение станка в помещении с учетом свободного пространства для его выступающих и движущихся частей. При установке станка на бетонное основание производят разметку гнезд по размерам, соответствующим отверстиям под крепеж станины станка, а затем создают гнезда под фундаментные болты. После установки и выверки станка по уровню фундаментные болты закрепляют и , при необходимости, заливают цементным раствором. Установку станка в горизонтальной плоскости выверяют по уровню, который устанавливают в средней части суппорта параллельно или перпендикулярно оси центров. Измерения производят в трех положениях рабочего хода суппорта на направляющих станка. Наибольшая алгебраическая разность показаний уровня не должна превышать 0,04 мм на 1000 мм. Если фундаментные болты были предварительно залиты, то выверку производят при незатянутых фундаментных болтах.

После установки и выверки станка на фундаменте должен быть произведен его внешний осмотр и испытание на холостом ходу, под нагрузкой в процессе работы на точность и жесткость.

После внешнего осмотра приступают к испытанию станка на холостом ходу. Проверку привода главного движения производят последовательно на всех ступенях частот вращения. Проверяют взаимодействие всех механизмов станка, их безотказность и своевременность включения и выключения от различных управляющих устройств, органов управления и др. Проверяют исправность действия систем смазки, подачи СОЖ, гидро- и пневмооборудования станка.

При испытании на холостом ходу станок должен работать на всех режимах устойчиво, без стука и сотрясений, вызывающих вибрацию. Перемещение рабочих органов механическим или гидравлическим приводом должно происходить плавно без скачков и заеданий. При испытании на холостом ходу проверяют и паспортные данные станка (частоту вращения шпинделя, подачу, перемещение кареток суппорта и др.). Фактические замеренные данные не должны выходить за пределы значений, указанных в паспорте.

После проверки станка на холостом ходу приступают к испытанию станка под нагрузкой (в работе) в условиях, близких к производственным. Испытание проводят обработкой образцов на таких режимах, при которых нагрузка не превышает номинальной мощности привода в течение основного времени испытания. При этом допускается кратковременная перегрузка станка по мощности, но не более 25%. Время испытания станка под нагрузкой должно быть не менее 0,5 ч. Все механизмы и рабочие органы станка должны работать исправно; температура подшипников скольжения и качения не должна превышать 70-80°С, механизмов подач – 50°С, масла в резервуаре – 60°С.

Новые станки, а также станки после ремонта проверяют на геометрическую точность в ненагруженном состоянии, и под нагрузкой – на точность обработки и качество обработанной поверхности. Требования к точности станка изложены в руководстве по эксплуатации.

Конкретно, при проверке станка на геометрическую точность проверяют:

• – радиальное биение наружной центрирующей и торцовое биение опорной поверхностей шпинделя;
• – совпадение осей отверстий под инструменты в револьверной головке с осью шпинделя в вертикальной и горизонтальной плоскостях;
• – перпендикулярность торцовой поверхности и параллельность перемещения револьверной головки к оси шпинделя и ряд других параметров, которые приведены в паспорте станка.

Радиальное биение наружной центрирующей поверхности шпинделя проверяют индикатором 1, установленным на неподвижной части станка (рис. 12.9, а).

Наконечник индикатора должен быть установлен перпендикулярно центрирующей поверхности шпинделя в точке касания. Радиальное биение, измеренное в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, не должно превышать 8 мкм.

Торцовое биение опорной поверхности шпинделя проверяют индикатором 1, установленным на неподвижной части станка (рис. 12.9,6). Наконечник индикатора должен быть установлен перпендикулярно к опорной торцовой поверхности 2 шпинделя в точке касания. Торцовое биение вращающегося шпинделя, измеренное в двух диаметрально противоположных точках, не должно превышать 10 мкм.

Осевое биение шпинделя измеряют индикатором, установленным на неподвижной части станка. Его измерительный наконечник должен касался шарика 3, вставленного в центровое отверстие короткой оправки 4, или торца короткой оправки 5, установленной в калиброванном отверстии шпинделя. Осевое биение вращающегося шпинделя не должно превышать 8 мкм (рис. 12.9,в).

Параллельность оси шпинделя направлению перемещения суппорта в вертикальной и горизонтальной плоскости измеряют индикатором 1 (рис. 12.9,г). Индикатор должен быть установлен в револьверной головке так, чтобы его измерительный наконечник был перпендикулярен в точке касания к цилиндрической поверхности оправки 5, закрепленной в шпинделе. Револьверный суппорт перемещают на длину 300 мм. Измерение производят в вертикальной и горизонтальной плоскости по двум диаметрально противоположным образующим оправки 5 (поворотом шпинделя на 180°). В вертикальной плоскости свободный конец оправки может отклоняться только вверх, а в горизонтальной – только вперед в сторону инструмента. Отклонение от параллельности определяют как среднее арифметическое значение результатов измерений в одной плоскости, которое не должно превышать 12 мкм.

Перпендикулярность направления перемещения револьверной головки к оси шпинделя при круговой подаче проверяют индикатором 1 (рис. 12.9,0) Индикатор должен быть закреплен в револьверной головке так, чтобы его измерительный наконечник был перпендикулярен в точке касания к торцовой поверхности контрольной линейки или контрольного диска 6, закрепленного в шпинделе. Наконечник индикатора перемещают поворотом револьверной головки от периферии диска к центру так, чтобы расстояние от точки начала отсчета до центра равнялось 100 мм. Отклонение от перпендикулярности определяют как среднее арифметическое значение результатов двух измерений при повороте шпинделя на 180°, которое не должно превышать 8 мкм.

Рис. 12.9. Схемы (а-д) проверки токарного станка на геометрическую точность

Геометрическую точность работы станков проверяют также обработкой образцов по наружной цилиндрической поверхности. После чистовой обработки на станке проверяют на образце постоянство диаметра его обработанной поверхности в поперечном и в нескольких (не менее трех) поперечных сечениях в пределах длины образца. Отклонение от цилиндричности образца определяют как наибольшую разность диаметров, которая для детали диаметром 40 мм не должна превышать 8 мкм в одном сечении и 12 мкм – в трех сечениях.

Прямолинейность торцовой поверхности образца после чистовой обточки резцами, закрепленными в револьверной головке, определяют с помощью линейки и концевых мер или щупа, а также индикатором, установленным в револьверной головке. Отклонение от прямолинейности поверхности образца определяют как половину разности показаний индикатора, которая для образца диаметром 200 мм, обработанного в кулачках патрона, не должна превышать 16 мкм.