В настоящей работе проводятся испытания токарно-винторезного станка модели 1А616, ставящие целью получение опытных величин геометрических погрешностей, на основании которых делается заключение о состоянии станка и устанавливается необходимый вид его ремонта.
Всего в работе выполняется пять проверок, представленных на рисунках 23 – 29. Методы проверок и допуски проверяемых величин приведены ниже.
Проверка №1 (рисунок 23)
Проверяется прямолинейность продольного перемещения суппорта в вертикальной плоскости.
Рисунок 23 – Схема выполнения проверки №1
Метод проверки: на суппорте (ближе к резцедержателю) параллельно направлению его перемещения устанавливается уровень. Суппорт перемещается в продольном направлении на всю длину хода. Замеры производятся не более чем через 500 мм на станках с длиной хода суппорта до 6 м. При проверке резцедержатель сдвинут к оси центров станка.
Погрешность определяется величиной наибольшей ординаты отклонения траектории движения от прямой линии.
Допуск, мм.: на 1 м хода суппорта – 0,02; на всей длине хода суппорта: до 2 м – 0,04, до 4 м – 0,06 (допускается только выпуклость).
Проверка №2 (рисунок 24):
Проверяется прямолинейность продольного перемещения суппорта в горизонтальной плоскости.
Метод проверки: между центрами передней и задней бабок закрепляется цилиндрическая оправка. На суппорте устанавливается индикатор так, чтобы его мерительный штифт касался боковой образующей оправки. Показания индикатора по концам оправки должны быть одинаковыми, что достигается соответствующей установкой задней бабки. После выполнения указанных условий суппорт перемещается в продольном направлении на всю длину хода.
При проверке резцедержатель сдвинут к оси центров станка.
Рисунок 24 – Схема выполнения проверки №2
Погрешность определяется величиной наибольшей ординаты отклонения траектории от исходной прямой.
Допуск, мм: на 1 м хода суппорта – 0,02; на всей длине хода суппорта: до 2 м – 0,03; до 4 м – 0,04 (при перемещении суппорт может иметь отклонение только к оси центров станка).
Проверка №3 (рисунок 25):
Проверяется радиальное биение центрирующей шейки шпинделя передней бабки.
Метод проверки: на станке устанавливается индикатор так, чтобы его измерительный штифт касался центрирующей шейки шпинделя и был перпендикулярен к образующей. Шпиндель приводится во вращение.
Допуск, мм: для станков с наибольшим диаметром обрабатываемого изделия над станиной до 400 мм – 0,010.
Рисунок 25 – Схема выполнения проверки №3
Рисунок 26 – Схема выполнения проверки №4
Проверка №4 (рисунок 26):
Проверяется радиальное биение оси отверстия шпинделя передней бабки.
Метод проверки: в отверстие шпинделя передней бабки плотно вставляется цилиндрическая оправка. На станке устанавливается индикатор так, чтобы его мерительный штифт касался поверхности оправки. Шпиндель приводится во вращение. Измерения производятся у торца шпинделя и на расстоянии 300 мм от него.
Допуск, мм: для станков с наибольшим диаметром обрабатываемого изделия над станиной до 400 мм у торца шпинделя – 0,010, на расстоянии от торца 300 мм – 0,020.
Проверка №5 (рисунок 27):
Проверяется параллельность оси конического отверстия шпинделя задней бабки (пиноли) направлению продольного перемещения суппорта.
Метод проверки: в отверстие пиноли задней бабки плотно вставляется цилиндрическая оправка. На суппорте устанавливается индикатор так, чтобы его мерительный штифт касался поверхности оправки: а) по верхней образующей; б) по боковой образующей. Суппорт перемещается вдоль станины. В каждой плоскости замер отклонения производится по двум диаметрально противоположным образующим (для чего оправка переставляется в отверстии пиноли).
Погрешность определяется средним арифметическим значением результатов обоих замеров в данной плоскости.
Допуск, мм: для станков с наибольшим диаметром изделия, обрабатываемого над станиной до 400 мм на длине 300 мм – 0,33 (свободный конец оправки может отклоняться только вверх и в сторону резца суппорта).
В проверках №4 и №5 используются цилиндрические оправки с коническими хвостовиками, одна из которых устанавливается в коническое отверстие шпинделя, а другая - в коническое отверстие пиноли задней бабки.
Несмотря на то, что отмеченные оправки изготавливаются с высокой степенью точности, тем не менее, как это видно из рисунка 28, при таком условии возможно определенное отклонение Y во взаимном расположении их цилиндрической и конической поверхностей. Значение этого отклонения надо измерить и учесть при обработке результатов измерений проверок №4 и №5.
Рисунок 27 – Схема выполнения проверки №5
Рисунок 28 – Погрешность взаимного расположения цилиндрической и конической поверхностей оправки
При выполнении проверки №4 отмеченная задача решается в следующей последовательности (рисунок 29). Вначале с помощью индикатора измеряется наибольшее биение оправки в коническом отверстии шпинделя, затем – наименьшее биение, после чего по результатам выполненных измерений вычисляется искомая действительная величина биения отверстия шпинделя.
а – наибольшее биение оправки, б – наименьшеебиение оправки
Рисунок 29 – Схема измерения биения оправки в коническом отверстии шпинделя
Для отыскания наибольшего биения оправки в коническом отверстии шпинделя последнюю устанавливают в различные угловые положения относительно шпинделя и в каждом угловом положении индикатором измеряют биение ее конца (путем поворота шпинделя). Измерения производятся до тех пор, пока не будет найдено такое положение оправки, при котором биение ее конца примет наибольшее значение. Это наибольшее значение биения (рисунок 29) равно сумме отклонений оправки Y и оси конического отверстия шпинделя X: X + Y. При этом, в зависимости от точности изготовления оправки, величина Y может быть меньше или больше значения X (Y < X или Y > X).
Определив максимальное значение суммы X + Y и отметив мелом соответствующее этому значению взаимное расположение шпинделя и оправки, можно приступить к отысканию наименьшего биения оправки в коническом отверстии шпинделя. Для этого оправку извлекают из шпинделя, поворачивают на 180º, вновь устанавливают в шпиндель и индикатором измеряют новое биение ее конца. Измеренное биение будет наименьшим, причем положительному значению биения будет соответствовать значение Y < X, отрицательному – значение Y > X. В первом случае величина измеренного биения равна X – Y, во втором Y – X, а действительная величина биения отверстия шпинделя X определится из формул:
при Y < X: 
; (36)
при Y > X: 
. (37)
Поскольку в проверке №5 решается несколько иная задача, чем в проверке №4 (в проверке №5 измеряется не биение конического отверстия пиноли задней бабки, как это имело место в проверке №4 в отношении конического отверстия шпинделя, а непараллельность между осью отверстия пиноли и направлением перемещения суппорта станка), то для исключения влияния неточности оправки на результаты измерений не требуется устанавливать оправку в положение наибольшего биения. В данном случае оправку устанавливают в коническое отверстие пиноли в произвольном угловом положении и индикатором делают первое измерение отклонения ее образующей от параллельности направления движения суппорта. После этого оправку поворачивают на 180º и производят второе измерение. Действительное отклонение оси конического отверстия пиноли определяется как полусумма результатов этих двух измерений (с учетом знака отклонения, если оно имеется).
Измеренные и вычисленные величины выполненных проверок сводятся в таблицу 11, составленную по форме 1. По данным таблицы делается заключение о состоянии испытываемого станка.
Таблица 11 – Форма 1. Измеренные опытные величины, полученные при испытании токарно-винторезного станка
| Номер проверки | Величина геометрической погрешности, мм | Допуск, мм |
Литература. [3], с. 21, 402...411; [4], с. 487...489
Лабораторная работа № 7
Исследование кинематической точности цепи обката (деления) зубодолбежного станка
Цель работы
Установление опытной зависимости кинематической погрешности (
) цепи обката зуборезного станка от угла поворота (
) ведомого звена передачи (от угла поворота стола станка). Определение наибольшей кинематической погрешности передачи (
) и сопоставление ее с допустимым значением.
Содержание работы
Кинематической погрешностью передачи называют разность между действительным 
и номинальным (расчетным) 
углами поворота ведомого зубчатого колеса передачи (рисунок 30, а). Эту погрешность численно выражают в линейных величинах, она равна разности длин дуг делительной окружности, соответствующих указанным углам поворота проверяемого зубчатого колеса ( – ) 
.
Номинальный угол поворота зубчатого колеса определяется с учетом передаточного числа, т.е.:
, (38)
где 
- действительный угол поворота ведущего зубчатого колеса; 
и 
- числа зубьев ведущего и ведомого зубчатых колес.
а – за неполный цикл, б – за полный цикл изменения относительного положения зубчатых колес
Рисунок 30 – Кинематическая погрешность зубчатой передач
Основной характеристикой кинематической точности передач степеней точности 3…8 является наибольшая кинематическая погрешность передачи (рисунок 30, б). Эта погрешность равна наибольшей алгебраической разности значений кинематической погрешности передачи за полный цикл изменения относительного положения зубчатых колес и ограничивается допуском 
.
Допуск на наибольшую кинематическую погрешность передачи равен сумме допусков на кинематическую погрешность зубчатых колес (
) и (
), составляющих рассматриваемую передачу, т.е. = + .
В практике применяют различные методы проверки кинематической точности зуборезных станков, для которых кинематическая точность является одним из наиболее важных качеств. Кинематическую точность зуборезных станков можно проверить теодолитом, кинематомером, синхрономером, сейсмическим методом измерения, методом «магнитных масштабов», с помощью круговой шкалы и микроскопа, электрическими приборами с фиксированием кинематической ошибки на ленте осциллографа или специальной ленте самописца.
Для проверки кинематической точности может быть использован также автоколлиматор - оптико-механический прибор, работа которого основана на принципе автоколлимации.
В общем случае объектив автоколлиматора (рисунок 31) превращает пучок лучей, исходящих от светящейся марки А, установленной в фокусной плоскости объектива, в пучок параллельных лучей, несущих изображение этой марки. Если на пути пучка установлено плоское зеркало 3 перпендикулярно оси пучка, то отраженные лучи, пройдя в обратном направлении через объектив, дают изображение марки, полностью совпадающее с самой маркой. Поворот зеркала на угол a относительно главного пучка вызывает поворот отраженного пучка на угол 2a к начальному направлению и, как следствие, смещение изображения марки А в фокальной плоскости на величину, равную:
, (39)
где F - фокусное расстояние объектива.
На практике принцип автоколлимации в частности реализуется следующим образом. На вращающемся рабочем органе устанавливается многогранная металлическая зеркальная призма. На грань призмы, называемой также полигоном, проектируется с помощью автоколлиматора изображение шкалы, а изображение шкалы, отраженное призмой, наблюдается через окуляр автоколлиматора. По наблюдаемому смещению шкалы определяется
Рисунок 31 – Принцип автоколлимации
неперпендикулярность грани призмы к оси автоколлиматора. Далее рабочий орган последовательно поворачивается на угол между гранями призмы и в автоколлиматоре наблюдается отклонение каждой очередной грани призмы от перпендикулярности. Таким образом, с помощью автоколлиматора определяется разность между действительным и номинальным углами поворота рабочего органа вместе с установленной на нем призмой, а значит кинематическая погрешность передачи, в которой рабочий орган является ведомым звеном. В настоящей работе исследуется кинематическая точность зубодолбежного станка модели с помощью автоколлиматора АКТ-400.