Испытания на геометрическую точность

Статические испытания на точность проводятся в нерабочем состоянии станка (технологического оборудования). Целью их является установление отклонений: а) от правильной формы поверхностей (от прямолинейности, плоскостности, цилиндричности); б) от правильного относительного положения поверхностей и линий (от парал­лельности, взаимной перпендикулярности, соосности); в) от правильного движения (вращение без радиального, без осевого биения, прямолиней­ность движения и т. д.). Каждое из таких отклонений не должно быть больше допускаемого соответствующей нормой точности для данного станка.

При статических испытаниях на геометрическую точность проверяют главным образом:

1) правильность установки станка, для чего проверяют положение основ­ных поверхностей станин, стоек, плит, столов, колонн и пр. (горизонталь­ное или вертикальное положение их);

2) прямолинейность, параллельность, перпендикулярность направляю­щих, где она требуется;

3) плоскостность направляющих, поверхностей столов, стоек, планшайб и т. д.;

4) соосность некоторых деталей, обеспечивающая точность обработки изделий (например, соосность гнезд для инструментов в револьверной головке и шпинделя револьверного станка);

5) параллельность или перпендикулярность оси шпинделя плоскости стола или основной плиты;

6) радиальное и осевое биение различных элементов станка, например, шейки и буртика шпинделя токарного станка, радиальное биение оси кони­ческого отверстия стола, торцевое биение рабочей поверхности стола зубодолбежного станка.

При проведении указанных проверок учитывается не только величина отклонений, но часто и направление (знак) их. Последнее необходимо предусматривать при разработке схем проверок для каждого типа станка. Это диктуется не только условиями работы, но и необходимостью предусмотреть влияние деформаций под нагрузкой и постепенного износа трущихся поверхностей на точность работы станка. Поэтому, например, стол горизонталь­ного или универсального фрезерного станка может иметь наклон только в сто­рону станины (рис.2). Направляющие станины токарного станка могут отклоняться от прямолинейности только в сторону выпуклости вверх (рис.3).

Правильно выбранные схемы проверок гео­метрической точности станка и правильно назначенные направления отклонений гарантируют точность станка в течение более продол­жительного периода его работы. При статических испытаниях станка на точность применяют универ­сальные и специальные точные контрольно-измерительные инструменты и приборы.

Желательно, чтобы температура окружающего воздуха во время испытаний была не ниже 20°.

Измерительный инструмент должен систематически проверяться.

Рис.2. Направление до­пустимого отклонения от па­раллельности стола к оси шпинделя горизонтально-фрезерного станка.

Рис.3. Допустимое направление откло­нений от прямолинейности станины и от параллельности оси шпинделя токарного станка к станине.

При проверке направляющих плоскостей по краске применяют чугун­ные и стальные поверочные линейки 1-го класса точности по ОСТ НКТМ 20126-39 размером от 40 х 500 до 110 х 4000 мм (рис.4).

Рис.4. Линейка граненая.

Для проверки прямолинейности направляющих большой длины на про­свет пользуются простыми контрольными стальными шаброванными линей­ками длиной от 500 до 3000 мм, а для небольших плоскостей — лекальными стальными линейками с двусторонним скосом трех- или четырехгранными в пределах от 75 до 400 мм, нуле­вого или первого класса.

Для определения зазоров между прилегающими плоскостями между проверяемой поверхностью и контрольной линейкой и для проверки пло­скостности применяются щупы и эталонные плитки (плоскопараллельные концевые меры). Щупы изготовляются в виде наборов из 8—16 пластинок толщиной от 0,03 до 1 мм, различающихся по толщине одна от другой на 0,01—0,25 мм.

При многих проверках используются контрольные оправки, изготовленные с высокой точностью (отклонение от цилиндричности не свыше 3 мкм). Кони­ческий хвост оправки по рис.5 точно соответствует конусному отвер­стию шпинделя или другой детали станка; цилиндрическая часть имеет диаметр от 16 до 65 мм и длину 100—300 мм в зависимости от размера конусного отверстия.

Рис.5. Контрольная оправка с коническим хвостовиком

Для проверки соосности обычно приме­няют цилиндрические оправки диаметром до 125 мм при длине до 1000, реже до 2000 мм. Большие оправки, как правило, делают полыми для уменьшения прогиба от собственного веса. В последнее время для контроля точности прецизионных станков применяют полые оправки из алюминиевых сплавов. В большинстве случаев оправки изготовляют из стали, закаливают и шли­фуют. Биение их не должно превышать 5 мкм.

Большая часть измерений при испытаниях станков на точность про­изводится при помощи индикаторов нулевого класса точности.

При этом в зависимости от назначения и класса точности станка пользуются индикатором с ценой деления 0,01 мм, 0,002 или 0,001 мм. Для крепления инди­катора при различных проверках используются стойки, приспособления в виде державки с Т- образным пазом (рис.6) для крепления индика­тора в резцедержателе, струбцинки, угловые рычажки и т. д. Очень удобны стойки с магнитной пяткой, позволяющие устанавливать индикатор почти в любом положении на станке.

Для проверки точности установки станка в горизонтальной и вертикальной плоскостях, взаимной перпендикулярности и параллельности плоско­стей, прямолинейности направляющих, отсутствия перекосов при переме­щениях служат уровни.

Рис .6. Приспособление в виде державки для креп­ления индикатора в резцедержателе станка (технологического оборудования).

Рис.7. Рамный уровень

В зависимости от характера проверок и типа станка применяются различные уровни: горизонтальные, рамные, рукавные и спе­циальные. Чаще всего пользуются горизонтальным и рамным (рис. 7) уровнями; рамный особенно удобен для проверки взаимной перпендикулярности поверхностей. Для проверки геометрической точности станков поль­зуются уровнями с ценой деления основной ампулы от 0,02 до 0,05 мм на 1000 мм, чаще всего—0,04 мм на 1000 мм. Рукавный и специальный уровни основаны на принципе сообщающихся сосудов (рис.8) и применяются для проверки прямолинейности и гори­зонтальности V-образных направляющих продольно-строгальных, продольно-фрезерных, плоскошлифовальных и других станков.

Рис.8. Уровень для проверки V-образных направляющих.

В последнее время все большее распространение находят оптические приборы, обеспечивающие более высокую точность измерений при проверке точности станков. Для контроля точности направляющих в горизонтальной плоскости применяется микроскоп со струной. Микроскоп крепится на специальной подставке (мостике), перемещаемой по направ­ляющим вдоль натянутой проволоки диаметром 0,1 мм. Объектив микроскопа устанавливается так, чтобы проволока была видима между рисками, нане­сенными на окуляр. По отклонению струны от центра окуляра определяют точность направляющих.

Для той же цели применяют коллиматоры, автоколлиматоры и другие приборы.

Для контроля точности шага ходовых винтов используется прибор Д. И. Писарева (рис. 9). Основной частью прибора является эталонный винт с гайкой, которая удерживается от провертывания упором, зажатым в резцедержателе. Следовательно, при вращении эталонного винта гайка может только перемещаться вдоль него. На планке упора крепится мини­метр, наконечник которого упирается в торец гайки. Настроив испыты­ваемый станок на шаг резьбы, равный шагу резьбы эталонного винта, пере­мещая суппорт и наблюдая показания индикатора (миниметра), определяют ошибки шага ходового винта станка и погрешности механизма подачи, т. е. суммарную погрешность винторезной цепи испытуемого станка.

Рис 9. Проверка погрешностей винторезной цепи станка с

помощью прибора Д. И. Писарева.

При необходимости более точной проверки шага ходовых винтов про­верку производят с помощью универсальных микроскопов, компараторов и т. д.