Введение
ГЛАВА I. Основные направления повышения точности многокоординатных машин с ЧПУ 22
1.1. Введение 22
1.2. Точность машины 24
1.3. Основные факторы, влияющие на точность машины .26
1.4. Направления повышения точности машины (станка)
1.4.1. Направления, связанные с совершенствованием конструкции НС машины и технологии её изготовления 31
1.4.2. Направления, связанные с совершенствованием процесса управления машиной методами коррекции 33
1.4.2.1. Программная коррекция на основе априорной информации.. 34
1.4.2.1.1.Предыскажение управляющей программы аналитическими методами 34
1.4.2.1.2. Коррекция по результатам калибровки станка, режущего инструмента и приспособления 35
1.4.2.2. Системы коррекции, основанные на принципе обратной связи (замкнутые системы) 42
1.4.2.3. Системы коррекции, основанные на принципе компенсации возмущающих воздействий (управление по возмущению) 45
1.4.3. Способы цифровой коррекции отклонений взаимного положения ИО многокоординатной машины с ЧПУ 46
ГЛАВА II. Первичные отклонения звеньев механизмов с поступательными и вращательными парами и правило их измерения . 50
2.1. Введение 50
2.2. Основные понятия теории точности механизмов применительно к механизмам несущей системы машины с ЧПУ з
2.3. Первичные отклонения для механизма «управляемый по программе
2.4. Первичные отклонения для механизма «управляемый по программе шарнир» 59
2.5. Несущая система машины 66
2.6. Общие замечания по определению первичных отклонений звеньев, входящих в другие кинематические пары 67
2.7. Выводы по главе 69
ГЛАВА III. Модель отклонения взаимного положения исполнительных органов многокоординатной машины 70
3.1. Введение 70
3.2. Математическая модель образования интегрального отклонения для 5 координатного станка 70
3.2.1. Декомпозиция НС станка на независимые управляемые по программе механизмы .70
3.2.1.1. Станина 73
3.2.1.2. Управляемый по программе механизм «Станина (1)- X салазки (2)» 73
3.2.1.3. Управляемый по программе механизм «Салазки (2) - Y стойка (3)» 76
3.2.1.4. Управляемый по программе механизм «Стойка (3) - Z шпиндельная бабка (4)» 78
3.2.1.5. Управляемый по программе механизм «Станина (1)- В корпус планшайбы(5)» 81
3.2.1.6. Управляемый по программе механизм «Корпус планшайбы(5) - С планшайба (6)» 84
3.2.2. Интегральное отклонение позиционирования Е1 относительно станины 86
3.2.3. Интегральное отклонение позиционирования д 2 для планшайбы относительно станины 87
3.2.4. Интегральное отклонение позиционирования Е для 5 координатного станка (3линейные и 2 угловые координаты) 89
3.3. Имитационная модель образования интегрального отклонения для 5-ти координатного станка 89
3.3.1. Построение имитационной модели 89
3.3.2. Опробование имитационной модели на частных случаях формирования интегрального отклонения по первичным отклонениям для структуры станка мод. МС - 300 92
3.3.3. Использование имитационной модели для анализа объёмной точности 5 координатного станка с поворотным глобусным столом мод. МС 300
3.3.3.1. Расчёт контрольных точек в рабочем пространстве 5 координатного станка с глобусным поворотным столом 100
3.3.3.2. Методика проведения имитационного моделирования 104
3.3.3.3. Чувствительность критерия точности к изменению первичных отклонений (матрица чувствительности) .107
3.3.3.4. Синтез точности многокоординатной машины с ЧПУс использованием имитационного моделирования 108
3.4. Выводы по главе .109
ГЛАВА IV. Методы и средства измерений первичных отклонений звеньев механизмов многокоординатных машин с ЧПУ 111
4.1. Введение .111
4.2. Основные понятия метрологии, необходимые для рассмотрения методов и средств измерения первичных отклонений звеньев механизмов 111
4.3. Измерение первичных отклонений 115 4.3.1. Измерение отклонений позиционирования вдоль линейных и уг
ловых координат 116
4.3.1.1. Измерение отклонений позиционирования вдоль линейной координаты (EXX, EYY, EZZ) 116
4.3.1.2. Измерение отклонений позиционирования по угловой координате (EBB, ECC) 1 4.3.2. Измерение отклонений от прямолинейности (EYX, EZX, EXY, EZY, EXZ, EYZ) 119
4.3.3. Измерение угловых отклонений подвижного узла при линейных и угловых перемещениях (ЕАХ, ЕВХ, ЕСХ, EAY, EBY, ECY, EAZ, EBZ, ECZ, ЕАВ, ЕСВ, ЕАС,ЕВС) 121
4.3.4. Измерение осевого и радиального биения поворотных столов (ЕХВ, EYB, EZB, ЕХС, EYC, EZC) 123
4.3.5. Измерение отклонений от перпендикулярности движений подвижного узла, участвующего в двух взаимно перпендикулярных перемещениях (бху, 6xz, 6yz) 125
4.3.6. Измерение отклонений пересечения осей B и C (Abcz, Аьсх) 126
4.3.7. Измерение отклонений от перпендикулярности осей B и C (ЄЬс) и
отклонений от перпендикулярности оси B к пл.Xо Z0 (6bxz, 6bxy) 129
4.4. Выводы по главе 135
ГЛАВА V. Методы и средства измерений интегрального отклонения взаимного положения исполнительных органов многокоординатной машины с ЧПУ 137
5.1. «Объёмная» точность станка 137
5.2. Методы и средства оценки «объёмной» точности станка 138
5.2.1 Оценка объёмной точности станка измерением отклонений воспроизведения эталонной траектории 141
5.2.1.1. Приборы, реализующие способ измерения с применением калиброванного механизма 141
5.2.1.1.1. Приборы со степенью подвижности 1 142
5.2.1.1.2. Приборы со степенью подвижности 2 145
5.2.1.1.3. Приборы со степенью подвижности 3 152
5.2.1.2. Приборы, реализующие способ измерения с применением образцовой детали (artifact) 165
5.2.2. Способ оценки объёмной точности станка, основанный на измерении «следа» действительной траектории на обработанной поверхно-сти 166
5.3. Выводы по главе .171
ГЛАВА VI. Влияние квазистатических возмущающих факторов (веса и температуры подвижных узлов) на точность движения ио многокоординатной машины 173
6.1. Этапы создания многокоординатной машины и виды экспери ментальных исследований статических и динамических свойств её не сущей системы 173
6.2. Квазистатический режим испытаний геометрической точности многокоординатной машины с ЧПУ (состояние 2) 177
6.2.1. Влияние статической жесткости узлов машины на первичные от клонения механизмов 178
6.2.1.1. Изменение точности позиционирования станка «Гексамех-1» при изменении жесткости его несущей системы 178
6.2.1.2. Связь «отклонений от прямолинейности в пл. YZ» при движении стойки по координате Y с деформациями каретки при перемеще нии стойки для станка мод. МС - 300 181
6.2.1.3. Исследование отклонений от перпендикулярности движения шпиндельной бабки в пл. YZ 184
6.2.1.4. Исследование отклонений от перпендикулярности движения шпиндельной бабки в пл. XZ 188 6.2.1.5. Выводы по результатам исследования влияния веса подвижных узлов на отклонения от прямолинейности и перпендикулярности движения.. 190
6.2.2. Влияние температурных деформаций узлов станка на первичные отклонения механизмов несущей системы станка 192
6.2.2.1. Влияние температурных деформаций на точность позициони рования по линейным координатам 193
6.2.2.1.1. Точность позиционирования по координате X 194
6.2.2.1.2. Точность позиционирования по координате Y 195
6.2.2.1.3. Точность позиционирования по координате Z 203
6.2.2.2. Влияние температурных деформаций на точность позициони рования по угловым координатам 207
6.2.2.2.1. Точность позиционирования планшайбы (координата C) 207
6.2.2.2.2. Точность позиционирования корпуса планшайбы (координата B) 210
ГЛАВА VII. Влияние динамики (сил инерции) на точность воспроизведения траектории движения ио многокоординатной машины 21
7.1. Динамический режим испытаний на холостом ходу (состояние 3) 213
7.1.1. Динамическая модель несущей системы многокоординатной машины с ЧПУ .213
7.1.2. Поведение несущей системы в невозмущённом состоянии (режим а) 217
7.1.3. Реакция несущей системы на силовое ступенчатое воздействие со стороны рабочего процесса (режим в) .218
7.1.4. Реакция несущей системы на кинематическое «ступенчатое» воздействие через управляющую программу (режим г, «ступенчатое перемещение 10 мм» вдоль оси X с различной подачей) 223
7.1.5. Точность воспроизведения заданных типовых траекторий (режим д) .227
7.1.6. Влияние сил резания на точность воспроизведения заданной траектории (режим е) .236
7.1.6.1. Методика измерения статической жесткости 287
7.1.6.2. Результаты исследования статической жесткости станка мод. МС – 300 242
7.1.6.3. Методика определения динамической податливости несущей системы многокоординатной машины с ЧПУ 247
7.2. Элементы калибровки и диагностики многокоординатной машины при сборке
7.2.1. Алгоритм калибровки .253
7.2.2. Установление норм на проведение коррекции 254
7.2.3. Методика диагностики 255
7.2.4. Примеры проведения диагностики при нарушении норм на проведение коррекции 258
Основные выводы и результаты 262
Список литературы
