Геометрической точности станков

Геометрическая точность, характеризующая качество изготовления и сборки станка, является необходимым условием достижения заданной точности обработки на станке.

Проверка геометрической точности включает в себя:

1. проверку точности базовых поверхностей;

2. проверку взаимного расположения базовых поверхностей.

3. проверка формы траектории движения исполнительных органов;

4. проверка соответствия перемещений исполнительного органа номиналу.

Индикаторы и миниметры.При испытании станков на точность рекомендуется использовать индикаторы нулевого класса точности с ценой деления шкалы 0,01 мм. Шкала индикатора должна быть достаточно большой (расстояние между ее штрихами не должно быть меньше 1 мм), что облегчает чтение показаний индикатора. Применять индикаторы с более мелкой ценой делений нецелесообразно, так как действительная точность показаний самого индикатора будет колебаться в пределах 1 — 1,5 делений его шкалы.

При отсутствии качественного индикатора с указанными данными или при необходимости проверки с более высокой, чем 0,01 мм, точностью следует применять миниметры.

При проверке точности станков измерительное усилие индикатора или миниметра не должно превышать 1 Н, а в особо ответственных случаях — 0,4 Н.

Стойка и стержень индикатора или миниметра должны быть достаточно жесткими, так как измерительный прибор часто закрепляется на конце стержня, который, в свою очередь, зажат на верхнем конце стойки. Стойка индикатора должна надежно крепиться большой зажимной гайкой к массивной подставке (основанию). Во избежание погрешностей измерения, вызываемых вибрациями, перекосами или действиями опрокидывающих усилий, подставка должна иметь широкую опорную плоскость. Особенно надежными являются электромагнитные подставки.

В отдельных случаях стойка индикатора укрепляется не на подставке, а на струбцинке, которая может быть установлена и с помощью зажимного винта закреплена на любой достаточно жесткой выступающей части станка.

При измерениях в труднодоступных местах, где измерительный штифт индикатора нельзя установить в рабочее положение (например, при проверке биения отверстия), на шпинделе индикатора укрепляется специальный угловой рычажок.

Описанные средства крепления индикатора или миниметра, применяемые при проверке точности станков, показаны на рис.1.

Рис. 1 Инструменты для проверки геометрической точности станков:

(слева направо) индикатор в стойке, струбцинка, индикатор с угловым рычажком;

Поверочные линейки.При проверке точности станков, главным образом при проверке плоскостности и прямолинейности направляющих

поверхностей применяются различные виды поверочных линеек и плит, объединенных общим названием — плоскостный контрольный инструмент.

Проверка плоскостности и прямолинейности поверхности направляющих с помощью линеек осуществляется тремя способами:

1. Поверочная линейка укладывается на проверяемую плоскость и возможные зазоры между ними замеряются щупом (этот способ применяется при сравнительно малоточных замерах).

2. Поверочная линейка укладывается на две одинаковые по высоте параллельные меры, установленные на проверяемую поверхность. Образовавшийся между контрольной гранью линейки и проверяемой поверхностью промежуток замеряется в различных местах по длине с помощью набора плоскопараллельных мер.

3. Способом проверки на краску или на блеск.

В промышленности применяются поверочные линейки следующих видов (рис.2):

а) линейки с параллельными сторонами (прямоугольного или двутаврового сечения);

б) линейки-мостики;

в) угловые линейки-клинья (треугольного сечения)

Рис. 2. Поверочные линейки (слева направо): с параллельными сторонами прямоугольного и двутаврового сечения; угловые линейки-клинья; линейки мостики.

Поверочные уровни. Для проверки точности станков применяются два основных типа уровней: горизонтальные и рамные. Уровни используются для проверки горизонтальности, плоскостности, перпендикулярности оси к плоскости, взаимной перпендикулярности или параллельности нескольких плоскостей. Цена деления шкалы основной ампулы уровня должна быть 0,02—0,05 мм на 1000 мм. Наиболее удобным для проверки станков является уровень с ценой деления 0,04 мм на 1000 мм и расстоянием между двумя делениями на шкале ампулы не менее 2 мм. Длина уровня должна находиться в пределах 200—350 мм.

Щупы.Применяются для измерения величины зазоров между прилегающими друг к другу поверхностями деталей станков и для определения

отклонений от прямолинейности плоскостей направляющих станин,

плоскостей столов и плит при наложении на них поверочных линеек.

Щупы изготовляются в виде наборов пластин в количестве 8 — 10 шт., закрепленных на единой оси или кольце. Отдельные пластины набора отличаются друг от друга по толщине на 0,01—0,25 мм. Толщина самой тонкой пластины 0,03 мм, самой толстой 1 мм. Длина пластин может быть 50, 100 и 200 мм.

Для проверки точности станков наиболее удобен щуп-набор № 3, предельная толщина пластин которого 0,03 и 0,5 мм, а длина 50 или 100 мм. Тонкие пластины щупов обладают сравнительно небольшой, прочностью и требуют осторожного обращения.

Контрольные оправки.Одним из наиболее часто применяемых при проверке станков инструментов являются контрольные оправки. Различают два вида контрольных оправок:

1. Оправки с цилиндрической тщательно отшлифованной контрольной частью и коническим хвостовиком (рис.3), изготовляемые из стали и термически обрабатываемые. Конический хвостовик этих оправок вставляется в конусное отверстие шпинделя станка. Длина цилиндрической контрольной части оправок 100 и 300 мм.

Рис.3. Контрольная оправка с коническим хвостовиком.

2. Оправки, имеющие цилиндрическую форму по всей длине и центровые отверстия на торцах, изготовляются из термически обработанной стали или чугуна, прошедшего естественное или искусственное старение. Оправки устанавливаются в центрах, их длина 300, 500 и 1000 мм.

Оправки любого вида должны быть изготовлены очень точно, наибольшее отклонение их рабочих поверхностей от цилиндрической формы не должно превышать 0,003 мм.

Методы проверки и нормы геометрической точности

Фрезерных станков

Проверка осевого биения шпинделя. В отверстие шпинделя плотно вставить короткую оправку, торцовая поверхность которой перпендикулярна ее оси. Индикатор установить на столе станка так, чтобы его измерительный штифт касался центра торца оправки. Шпиндель привести в медленное вращение.

Допустимые отклонения:

0,01 мм при диаметре шейки шпинделя до 50 мм; 0,02 мм при диаметре шейки шпинделя от 50 до 80 мм; 0,03 мм при диаметре шейки шпинделя свыше 80 мм.

Проверка биения оси конического отверстия шпинделя.

Индикатор установить на столе станка так, чтобы его измерительный штифт касался цилиндрической поверхности контрольной оправки, плотно вставленной коническим хвостовиком в отверстие шпинделя. Шпинделю сообщить медленное вращение. Отсчет производить в двух крайних точках по длине оправки.

Допустимые отклонения:для шпинделей на подшипниках качения 0,015 мм у конца шпинделя; 0,03 мм на длине 300 мм; для шпинделей на подшипниках скольжения 0,01 мм у конца шпинделя; 0,02 мм на длине 300 мм.

Рис.4. Схема проверки биения оси конического отверстия шпинделя .

Проверка плоскостности рабочей поверхности стола. На поверхности стола поочередно в продольном и поперечном направлениях установить две мерные плитки (плоскопараллельные концевые меры) одинаковой длины, на них положить контрольную линейку. Щупом или плитками измерить просвет между гранью линейки и поверхностью стола.

Допустимое отклонение0,04 мм на длине 1000 мм (только в сторону вогнутости).

Проверка параллельности рабочей поверхности стола направляющим стола.С помощью струбцинки, укрепленной на хоботе или на станине станка, установить индикатор так, чтобы его измерительный штифт касался поверочной грани линейки. Линейку установить на поверхности стола на мерных плитках одинаковой длины параллельно направляющим

стола. Перемещать стол по направляющим. Консоль должна быть закреплена на станине, а салазки стола — на консоли.

Допустимое отклонение0,02 мм на длине 500 мм.

Рис.5. Схема параллельности рабочей поверхности стола направляющим стола.

Проверка параллельности рабочей поверхности стола направляющим консоли.Метод проверки в основном аналогичен описанному в п. IV со следующими изменениями:

1) линейку установить параллельно оси шпинделя;

2) стол перемещать по направляющим консоли.

Допустимое отклонение0,03 мм на длине 300 мм (стол может иметь наклон только к станине).

Проверка параллельности направляющих консоли оси шпинделя. В отверстие шпинделя плотно вставить конический хвостовик контрольной оправки. Индикатор установить на столе станка так, чтобы его измерительный штифт касался контрольной части оправки по образующим: а) в вертикальной и б) в горизонтальной диаметральных плоскостях. Перемещать стол по направляющим консоли, закрепленной на станине станка.

Допустимые отклонения:0,03 мм на длине 300 мм (направляющие могут иметь наклон только к станине станка); 0,02 мм на длине 300 мм (передний конец направляющих консоли может отклоняться только влево от оси шпинделя).

Проверка параллельности стенок среднего паза стола направлению продольного перемещения стола. Неподвижно укрепить индикатор так, чтобы угловой рычажок его измерительного штифта касался вертикальной стенки паза. Стол перемещать по продольным направляющим.

Допустимые отклонения:

0,02 мм для стола длиной до 300 мм;

0,035 мм для стола длиной от 300 до 1000 мм;

0,05 мм для стола длиной более 1000 мм.

Проверка перпендикулярности рабочей поверхности стола при вертикальном его перемещении граням направляющих станины. Неподвижно укрепить индикатор так, чтобы его измерительный штифт касался вертикальной грани угольника, установленного на столе: а) в плоскости оси шпинделя; б) в плоскости, перпендикулярной оси шпинделя.

Консоль перемещать по направляющим станины.

Допустимые отклонения:0,03 мм на длине 300 мм (верхний конец угольника может отклоняться только в сторону шпинделя); 0,02 мм на длине 300 мм.

Проверка параллельности рабочей поверхности стола плоскости его поворотов. Установить на поверхности стола уровень. Поворачивать стол на 45° в обе стороны вокруг оси и отмечать отклонения уровня. Проверку производить при продольном и поперечном положениях уровня на столе.

Допустимое отклонение0,10 мм на длине 1000 мм.

Проверка радиального биения наружной цилиндрической посадочной поверхности переднего конца шпинделя.

Индикатор закрепляют на неподвижной части станка так, чтобы его измерительный штифт касался наружной поверхности переднего конца шпинделя, центрирующей насадные фрезы. Шпиндель приводится во вращение.

Допустимое отклонение0,015 мм.

Рис. 7. Схема проверки радиального биения наружной цилиндрической посадочной поверхности переднего конца шпинделя.

Проверка перпендикулярности оси вращения шпинделя к рабочей поверхности стола.

На шпинделе крепят специальную коленчатую оправку с индикатором, измерительный штифт которого касается рабочей поверхности стола. При измерении шпиндель вместе с индикатором поворачивают на 360º. При проверке консоль застопорена на станине, а салазки – на консоли. Каждое измерение производится в двух положениях индикатора, смещенных относительно шпинделя на 180º в продольной и поперечных плоскостях.

Рис. 8. Схема проверки перпендикулярности оси вращения шпинделя

к рабочей поверхности стола.

Допустимое отклонение: для станков с шириной стола свыше 160мм на диаметре 300мм – 0,02мм в продольной плоскости и 0,03мм в поперечной (в поперечной плоскости допускается наклон только в сторону станины).