Точность Фрезерного Станка с Чпу

Общим требованием к металлорежущим станкам является обеспечение заданной точности при максимальной производительности и минимальных затратах, а также обеспечение необходимой гибкости при удовлетворении требований заказчика. Оно обусловливает пять основных групп требований: по точности, производительности, надежности, экономичности и гибкости. В этой статье рассмотрим более подробно требования к точности фрезерного станка с ЧПУ.

Точность фрезерного станка с чпу при обработки заготовки зависит от высокой точность изготовления всех его деталей, узлов, особенно направляющих корпусных деталей, несущих инструмент и заготовку, точности изготовления приводов механизмов, качества сборки станка, жесткости его элементов, зазоров в сопрягаемых деталях, условий трения в направляющих при перемещении рабочих органов и др. Жесткость шпинделя и других ответственных узлов фрезерного станка с чпу должна превосходить жесткость аналогичных узлов, предназначенных для традиционных станков.

Для начала движения с места исполнительный орган фрезерного станка трогается не одновременно с действием управляющего сигнала, а только после того, как будут выбраны зазоры в передачах, произойдет некоторая упругая деформация элементов, а усилие, воздействующее на управляемый орган, превзойдет сопротивление сил трения и сил резания. Действие указанных факторов особенно важно учитывать при конструировании ходовых винтов - важнейших звеньев передачи к исполнительным органам команды на перемещение, так как от этого зависит точность фрезерного станка с чпу. По этой причине в фрезерных станках с ЧПУ используют шарико-винтовые пары, отличающиеся высокими точностью, износостойкостью и жесткостью благодаря применению гаек с преднатягом и большему диаметру ходового винта. Последний жестко крепится в осевом направлении, для чего используют упорные подшипники также с преднатягом.

В станках с ЧПУ, по сравнению с традиционными станками, кинематические цепи, передающие движение от двигателя к исполнительному механизму, значительно короче благодаря применению автономных приводов для всех рабочих движений. Эти конструктивные особенности позволяют значительно увеличить статическую и динамическую жесткость привода. Точность перемещения рабочих органов также зависит от точности срабатывания по времени механизмов останова:

• электромагнитных муфт;
• электродвигателей;
• тормозных устройств.

Для уменьшения времени торможения и пуска конструкторы стремятся уменьшить маховые массы вращающихся деталей и электромеханическую постоянную времени привода.

Дискретность (цена импульса) - это перемещение механизма, соответствующее одному импульсу управляющей программы. Дискретность перемещения рабочего органа фрезерного станка с ЧПУ определяет значение ошибки, обусловленной представлением траектории движения в цифровой форме. Что в свою очередь влияет на точность обработки фрезерного станка с чпу. Чтобы снизить эту погрешность, целесообразно уменьшить дискретность. Однако это приводит к увеличению управляющей частоты для обеспечения требуемой скорости перемещения. При возрастании частоты усложняются УЧПУ, привод подач и измерительные преобразователи обратной связи. Кроме того, снижение дискретности не везде является оправданным, так как система станок - деталь может вносить существенно большие погрешности. Исходя из требований точности и производительности в станках фрезерной и сверлильной групп в большинстве случаев принимается дискретность 10 мкм, для многоцелевых, координатно- расточных, шлифовальных, электроэрозионных вырезных станков 0,5 - 1 мкм. В токарных и фрезерных станках с чпу повышенной точности дискретность не должна превышать 1 мкм.

Точность обработки на фрезерных станках включает в себя точность выполнения размеров, точность формы поверхностей и взаимного расположения элементов. Она характеризуется погрешностями обработки, т.е. отступлениями полученных величин от заданных. Для множества деталей общего машиностроения диапазон требований по точности велик - от единиц микрометров до десятых долей миллиметра. Поэтому станки имеют несколько классов точности:

• Н-нормальный;
• П-повышенный;
• В-высокий;
• А-особо высокий;
• С-особо точные станки.

Следует отметить, что погрешность собственно станка как машины является только составной частью суммарной погрешности обработки изделия. Ее дополняют технологические погрешности (установки изделия, износа инструмента, управляющей программы и т.д.), что следует учитывать при анализе точности фрезерного станка.

Погрешности фрезерных станков с ЧПУ нормируются, как правило, нормами точности позиционирования рабочих органов и нормами точности образцов изделий при обработке.

Точность оборудования сверлильно фрезерно расточной группы в зависимости от размера станка и класса точности в соответствии с ОСТ2Н72-6-85 составляет:

• точность линейного одностороннего позиционирования 2 - 40 мкм;
• стабильность при одностороннем позиционировании - 1 - 20 мкм;
• круглость цилиндрической поверхности образца-изделия при контурной обработке 8 - 50 мкм.

Учитывая современные тенденции развития фрезерных станков с ЧПУ и гибких производственных модулей, можно сделать вывод, что требования к их точности непрерывно возрастают. Это обусловлено:

• возрастанием общих требований к точности обрабатываемых деталей;
• распространением режима измерения деталей непосредственно на фрезерном станке с ЧПУ;
• распространением режима записи управляющих программ при обработке первой детали;
• повышением требований к стабильности уровня точности во времени.

Точность фрезерных станков не является постоянной и не может быть охарактөризована только одним значением; она меняется в зависимости от вида и режима обработки, от размера изделия и скорости подачи. Нормируемые величины погрешностей достигаются, как правило, в наиболее благоприятных условиях (малые размеры изделий, низкая скорость подачи и т.д.).

В группу требований по точности обычно входят требования к качеству обработанной поверхности.

Точность является одной из важнейших характеристик металлорежущих станков. Расчеты ожидаемой точности производятся, как правило, на начальных этапах разработки проекта станка. Они позволяют оценить уровень точности обработки, а также влияния на суммарную точность различных составляющих погрешностей. Производятся как приближенные, так и уточненные расчеты, зачастую с использованием персональных компьютеров. При расчетах точности станка необходимо иметь в виду:

• Точность станка определяется погрешностью взаимного расположения инструмента и заготовки.
• Металлорежущие станки являются сложными системами, состоящими из большого количества разнородных звеньев. Каждое звено обладает определенной первичной погрешностью. Первичные погрешности, взаимодействуя в пространстве и во времени, формируют суммарную погрешность станка.
• Величина погрешности станка не является постоянной, она меняется в зависимости от параметров обработки, в частности, от; режима (черновой, чистовой); габаритов обработки и положения изделия в рабочем пространстве станка; скорости подачи.
  Таким образом, для характеристик точности станка необходима определенная совокупность величин.
• Погрешность станка изменяется во времени.
• Обычно при оценке точности рассматривают погрешности только станка как машины-орудия. Технологические погрешности, такие как приспособлений, оснастки, установки изделий и т.д. не входят в погрешность собственно станка, однако они должны учитываться при оценке ожидаемой точности готовых изделий.

Суммарная погрешность с должна рассматриваться как вероятностная сумма случайных первичных погрешностей и определяться до следующей схеме:

• определение величин первичных погрешностей;
• суммирование первичных погрешностей.

Первичные погрешности станка по металлу подразделяются на следующие основные группы:

• погрешности, вызванные геометрическими неточностями изготовления и сборки перемещающихся узлов и деталей;
• погрешности, обусловленные упругими деформациями станка;
• ошибки системы управления (отсчета);
• температурные погрешности;
• погрешности, вызванные вибрациями в упругой системе станка;
• погрешности, обусловленные износом трущихся поверхностей;
• прочие погрешности.

Все погрешности по времени действия могут быть отнесены в совокупности процессов, определяющих (рис. 1):

• Начальную точность станка Δ0,(геометрические и упругие погрешности, ошибки системы управления).
• Точность в течение нескольких часов работы Δ1 (температурные погрешности, износ инструмента).
• Точность в течение длительного срока работы Δ2 (износ направляющих, опор и т.д.).

На рис. 1 кривая 1 соответствует математическому ожиданию суммарной погрешности станка, кривые 2 - границам поля рассеивания погрешности, кривые 3 - распределению погрешностей в моменты времени t0, t1, t2.

Рис. 1. Диаграмма изменения погрешности станка по металлу во времени

Эта группа погрешностей делится на три подгруппы:

• Погрешности перестановки (направляющих). При перемещении по направляющим из-за неточности их изготовления и податливости базовых деталей узлы станка совершают в общем случае дополнительное сложное движение. Его можно характеризовать двумя взаимно перпендикулярными смещениями в плоскости, нормальной к направлению движения, а также углами поворота в трех координатных плоскостях.
• Погрешности вращения шпиндельного узла.
• Ошибки кинематических цепей. На точность станка влияют погрешности только участков кинематических цепей, не охватываемых обратной связью по положению.

Рассматриваются два вида погрешностей этой группы:

• постоянная (систематическая) Δпост, обуславливаемая средними значениями усилий резания и жесткости системы. Она часто может быть учтена и компенсируема (размерной настройкой инструмента, коррекцией программы); тогда ее можно не учитывать при оценке суммарной погрешности станка;
• переменная (случайная) Δпер, обусловленная изменением в процессе обработки жесткости системы и сил резания.

Под погрешностью системы управления понимают разницу между заданным и измеряемым системой в данный момент положением узлов, несущих инструмент и заготовку. Суммарная погрешность системы управления зависит от ее структуры, величины измеряемого перемещения, скорости обработки, точности датчиков положения и других элементов. Часто, особенно в тяжелых металлорежущих станках, точность системы управления во многом определяется параметрами исполнительных механизмов станков.

Как правило, проводятся расчеты при установившемся температурном состоянии, характеризующем наибольшие погрешности (переходные процессы длятся обычно единицы часов). Упрощенные оценочные расчеты основаны на базе рассмотрения элементов с простыми потоками теплоты, для которых имеются решения теории теплопередачи.

Точность обработки деталей на металлорежущих станках зависит от большого числа факторов, среди которых весьма существенную роль, особенно на тяжелых станках, играют компоновочные факторы. Совокупность последних, оцененная соответствующим образом, характеризует точность собственно компоновки.

Областью пространства, в которой проявляются погрешности обработки, является рабочее поле станка, в связи с чем точность компоновки можно рассматривать как свойство рабочего поля.

Известно, что погрешности обработки зависят от изменений внешних условий и изменения внутреннего состояния системы. Поэтому точность компоновки можно понимать как степень невосприимчивости, инвариантности компоновки к изменениям сил резания и веса деталей как внешних условий и изменениям координат рабочего поля, с которыми связано положение подвижных узлов, определяющих внутреннее состояние компоновки.

Восприимчивость компоновки к перепадам сил резания характеризуют показатели жесткости станка. Следовательно, в числе характеристик точности компоновки должны фигурировать усредненные оценки ее жесткости - математические ожидания суммарных координатных податливостей, их среднее значение по компоновке в целом или среднее значение податливости, определяемое по дискретным расчетным точкам.

На погрешности обработки, связанные с координатами рабочего поля, существенное влияние оказывает неоднородность рабочего поля по величине приведенных податливостей. Если рабочее поле рассматривать как поле податливостей, то характеристики неравномерности последнего могут служить одним из характеристик точности, показывающими восприимчивость компоновки к изменению координат обработки при неизменных силах резания.

В общем случае поле податливости - это векторное поле, Однако удобнее анализировать в отдельности поля координатных податливостей |Kx|, |Ky|, |Kz|, которые в этом случае можно считать скалярными. Если по условиям конструкционного исполнения элементов компоновки, например направляющих скольжения, координатные податливости в противоположных направлениях не одинаковы, анализу подлежат поля податливостей +Kx, +Ky, +Kz и -Kx, -Ky, -Kz. В симметричных компоновках с направляющими качения поля податливостей в обоих направлениях обычно одинаковы. В случаях, когда зависимость податливостей от одной координаты отсутствует или проявляется слабо (чаще от продольной координаты х), поля податливостей можно считать плоскими, соответствующими одному, например среднему, сечению рабочего поля.

Поля податливостей могут быть представлены с помощью графиков функций Kx (x, y, z), Ky (x, y, z), Kz (x, y, z) в форме семейств помеченных линий либо в форме изолиний - линий равных значений податливостей. Первая форма удобна для суждения о степени влияния координат на податливость, а вторая наглядно указывает зоны рабочего поля с наибольшей жесткостью, наиболее выгодные для обработки на станке данной компоновки.

На рис. 2 показаны некоторые поля изолиний податливостей двух компоновок. Изолинии построены по сетке численных значений податливостей, полученной с помощью электронных вычислений по способу расчетов со смещениями на шаг, величина которого по обеим координатам была принята равной 50 мм. Для обеих компоновок при расчете были приняты направляющие качения с роликовыми опорами и предварительным натягом.

Рис. 2. Поля податливостей компоновок: а - компоновки ХҮ0ZCv, б - X0ZYCv

В общем случае при сравнении компоновок станков по точности следует предпочесть компоновку, у которой зона наименьших податливостей совпадает или близка к зоне наибольшей вероятности использования, а линии графиков податливости близки к параллельным относительно той оси, вдоль которой выполняется наиболее точная обработка, например относительно оси Z, если наиболее точной операцией является расточка.

Неравномерность поля количественно выражают его градиентами. Как известно, градиент поля - это вектор, свойственный каждой точке поля, равный относительному перепаду и направленный в сторону наибольшего возрастания характеристик.

Для характеристик компоновок в целом могут быть подсчитаны общие средние относительные перепады по всем направлениям податливостей.

На точность формы растачиваемых или планетарно-фрезерyeмых отверстий большое влияние оказывает разность податливостей Kx и Ky - податливостей в направлениях перпендикулярных оси отверстий. Эта величина может быть рассчитана для любой точки рабочего поля, а ее оценка по всему рабочему полю может служить одной из характеристик точности компоновки в целом. Оценка может иметь форму математического ожидания разности податливостей М[Kx-Ky] или средней разности (Kx-Ky)ср, вычисленной по дискретным расчетным точкам поля.

Как и градиент поля, разность взаимно перпендикулярных податливостей характеризует неоднозначность поля жесткости.

Среднеквадратичное отклонение податливостей о, и коэффициент вариации о тоже характеризуют степень влияния неоднозначности жесткости компоновки на точность, однако в более отвлеченной форме.

Влияние жесткости компоновки на ее точность проявляется также при изменении положений центров тяжести масс.

Переменные составляющие упругих отклонений от действия силы тяжести тяжелых узлов и обрабатываемой детали имеют закономерный характер, различный для каждой компоновки. Расчет этих отклонений подобен расчету податливостей направляющих и корпусных деталей; упругие смещения этих элементов под действием сил тяжести приводятся к расчетным точкам рабочего поля. В большинстве случаев силы тяжести могут считаться сосредоточенными в центрах тяжести узлов.

Практические расчеты упрощаются тем, что для большинства компоновок по тем или иным координатам переменные отклонения δ и перепады ひ не образуются. Во многих случаях это зависит от схем сопряжения направляющих. В качестве примеров на рис. 3 показаны две компоновки XY0ZCv, отличающиеся исполнениями блоков, в частности схемами направляющих. Упругие отклонения δ в компоновке по рис. 3, а показаны на рис. 3, в.

Рис. 3. К анализу переменных отклонений вследствие тяжести узлов

Перемещение стола с обрабатываемой деталью по координате х оказывает влияние на направляющие стола, выполненные по схеме сопряжения B', вызывая горизонтальные отклонения δx2, и на направляющие салазок, вызывая отклонения δx1. Суммарное отклонение δx=δx1+δx2 является функцией координат х и z рабочего поля. Вертикальные переменные отклонения при этом не образуются, так как xp=0. Перемещение салазок по координате y переменных отклонений не вызывает, поскольку направляющие выполнены по схеме А', а станину считают достаточно жесткой. Перемещения шпиндельной бабки (схема направляющих А) вызывают переменные отклонения δz и δy вследствие изменений длины l стойки, подверженной деформациям изгиба от воздействия силы тяжести бабки. Если бабка полностью уравновешена, эти отклонения равны нулю.

В компоновке по рис. 3, б стойка имеет постоянную длину l (схема направляющих В) и переменные отклонения не образуются независимо от того, уравновешена бабка или нет. Перемещение стола не оказывает влияния на собственные направляющие (схема A') и отражается только на направляющих салазок, вызывая горизонтальные отклонения δх (х, z), которым на рис. 3, в соответствуют отклонения δх1. Для этой компоновки расчеты градиентов отклонений, вызванных воздействием силы тяжести узлов, сводятся к определению только двух производных ∂δх/∂х и ∂δх/∂z или перепадов ひx/x и ひx/z. Можно заключить, что эта компоновка менее восприимчива к перемещениям масс узлов, чем компоновка по рис. 3, а.

Переменные составляющие отклонений от изгиба ползуна бабки под действием собственного веса при изменении длины его консольной части следует рассчитывать в случае больших перемещений и недостаточной жесткости корпуса ползуна. В тяжелом горизонтально-расточном станке с диаметром выдвижного шпинделя 320 мм при вылете шпинделя, равном пяти диаметрам, изгиб его от собственного веса составляет 0,2 мм, а угол наклона оси более 0,1 мм/м.

Некоторые компоновки имеют повышенную восприимчивость к перемещениям масс узлов и обрабатываемой детали. Например, в компоновке XYZ0Cv консольно-фрезерного станка перемещения стола Х с обрабатываемой деталью оказывают воздействие на направляющие X, Y и Z, вследствие чего угол наклона стола при переходе из среднего положения в крайнее составляет до 0,04 мм/м. При больших перемещениях от центрального положения схема направляющих B' переходит в схему С', с чем связано сокращение рабочей длины направляющих. В двух крайних положениях возможна выборка зазоров в направляющих в разные стороны.

Полное раскрытие зазора в направляющих и выборка его в противоположном направлении во время обработки - перевалка узла - явление, резко отражающееся на точности обработки и недопустимое в правильно спроектированной компоновке. Перевалка исключается применением направляющих качения с предварительным натягом и гидростатических направляющих замкнутого типа, однако в обычных направляющих скольжения она возможна, если моменты от силы резания Р и веса узла G, разворачивающие узел на направляющих, направлены в противоположные стороны и их разность меняет свой знак в процессе обработки. Непосредственными причинами перевалки могут быть изменение положения центра тяжести узла (изменение вылета массы), изменения вылетов точки приложения сил резания и изменения абсолютных величин и направлений этих сил.

В случае вертикальных направляющих возможность перевалки в продольной плоскости зависит от расположения точек приложения сил уравновешивания и привода, а в поперечной плоскости от формы сечения направляющих и от направления и соотношения составляющих сил резания. Известны устройства для выборки зазора в направляющих скольжения, уменьшающие опасность перевалки. Этому же способствует зажим на направляющих узлов, остающихся при обработке неподвижными.

Если при режимах черновой обработки избежать перевалки не представляется возможным, следует стремиться к ее исключению хотя бы при чистовой обработке.

Точность обработки на станке характеризуется величинами отклонений размеров, формы и относительного положения элементов получаемой поверхности от соответствующих параметров заданной геометрической поверхности.

В последние годы требования к точности и качеству поверхности деталей, обработанных на станках, резко возросли. Например, для прецизионных круглошлифовальных станков допускается некруглость детали не более 0,3 мкм при шероховатости поверхности ▽10-▽12 по ГОСТу 2789-59. Необходимость получения деталей, удовлетворяющих таким высоким требованиям, делает весьма актуальными исследования, связанные с оценкой точности станков. Для того чтобы проверить точность работы станка, надо знать характер и степень влияния отдельных факторов, вызывающих погрешности при обработке заготовок на станках. Де настоящего времени практически не существует таких норм точности работы станка, которые определяли бы ее однозначно. Это объясняется большим количеством факторов, влияющих на точность работы станка.

Основными из них являются следующие:

• геометрическая, в том числе кинематическая точность системы СПИД (станок - приспособление - инструмент - деталь), включая влияние зазоров и погрешностей технологической базы заготовки;
• температурные деформации системы;
• технологическая жесткость, характеризующая деформации системы под нагрузкой;
• устойчивость системы при установке, перемещениях узлов станка и при обработке;
• вынужденные колебания;
• размерный износ инструмента.

Все эти факторы, за исключением геометрической точности станка являются переменными и отчасти управляемыми; влияние их на точность детали можно почти устранить, снижая или меняя режим обработки и пр., так что в конечном итоге достижимая точность будет определяться геометрической точностью станка. Последняя характеризует качество изготовления и сборки станка и, хотя не может количественно характеризовать точность детали, обработанной на этом станке, является одной из важных характеристик возможностей станка.

Геометрическая точность должна контролироваться для каждого серийного станка. Впервые нормы геометрической точности станков были разработаны Г. Шлезингером, предложившим в 1927 г. систему проверок для определения точности изготовления станков. Эта система была положена в основу принятых в ряде стран правил испытаний станков на точность методов проверки и в значительной степени - также и норм точности (допускаемых отклонений). В нашей стране точность станков нормируется ГОСТами «Нормы точности», построенными на предположении, что геометрические погрешности данного станка являются систематическими постоянными погрешностями, которые полностью переносятся на обработанную деталь. Это позволяет не проводить анализ результирующей погрешности на детали с целью выявить влияние только геометрических погрешностей станка, что очень трудно, а заменить проверку детали соответствующей геометрической проверкой станка. Путем анализа возможных способов формообразования удалось выяснить связь между погрешностями относительного перемещения инструмента и заготовки на станке, с одной стороны, и погрешностями формы и относительного расположения поверхностей на детали, с другой. На основе этого для каждого типа станка было разработано определенное количество инструментальных проверок геометрической точности, проводимых обычно в статическом состоянии, при перемещениях и поворотах отдельных частей станка, осуществляемых вручную или на малых скоростях.

При проведении испытаний и исследовании геометрической точности станков большое значение имеют условия, при которых проводятся измерения. Установка станка должна быть аналогичной установке при эксплуатации. Некоторые (немногие) станки, главным образом небольшие, с весьма жесткой станиной, устанавливают на три точки опоры. Большинство же станков устанавливают в рабочее положение и выверяют уровнями на жестком фундаменте - стенде на опорах, число которых больше трех. Фундаментные болты перед этим не затягивают. При помощи клиньев или регулируемых башмаков станине станка придается положение, при котором деформации ее направляющих, измеряемые уровнями, будут наименьшими. Все перемещающиеся части станка ставят в их средние положения. По возможности исключают влияние температуры на результаты измерений. На точность станок обычно проверяют после испытаний на холостом ходу и под нагрузкой. Общий объем испытаний определяется соответствующими нормами точности, предусмотренными ГОСТом. В качестве типовых проверок обычно указываются проверки точности: геометрической формы посадочных поверхностей (непрямолинейность, неплоскостность, величина овальности, конусности и т. п.); взаимного расположения поверхностей (непараллельность, неперпендикулярность. несоосность); формы траектории движения исполнительных звеньев станка; координатных перемещений и точности кинематических цепей.

В качестве основных измерительных инструментов при проверках геометрической точности станка применяют поверочные линейки (контрольные - длиной от 500 до 3000 мм и лекальные - длиной обычно до 300 мм); поверочные угольники; концевые меры; щупы (наиболее распространенный набор из пластин толщиной 0,03-0,5 мм); консольные или центровые контрольные оправки (каленые до HRC 52 с шероховатостью поверхности не ниже ▽9); индикаторы с ценой деления 0,01, 0,002 и 0,001 мм); различные уровни с ценой деления от 0,02 до 0,05 мм на 1000 мм и, наконец, оптические приборы. Методы инструментальных проверок геометрической точности станков, указанные в стандартах, являются арбитражными и могут быть в отдельных случаях заменены другими, обеспечивающими не меньшую точность измерений. Остановимся более подробно только на проверках прямолинейности и точности кинематических цепей станков, как на наиболее сложных.

В соответствии с основными методическими положениями, разработанными ЭНИМСом, измерение прямолинейности направляющих (см. Выбираем направляющие для ЧПУ станка) станков может быть произведено либо измерением линейных величин, определяющих положение отдельных участков направляющей относительно исходной прямой, либо измерением расположения этих участков относительно друг друга последовательно вдоль всей направляющей.

В первом случае прямолинейность определяют оптическим методом визирования (рис. 4, в), измерением по струне (рис. 4, а), измерением при помощи контрольной линейки, набора концевых мер и щупа или гидростатическим методом (рис. 4, б). Исходной прямой, относительно которой производятся измерения, в этих методах служат соответственно «оптическая прямая» - ось зрительной трубы, горизонтальная проекция натянутой струны, поверхность линейки или уровень воды.

Рис. 4. Способы проверки прямолинейности направляющих станков

Измерительный прибор, роль которого выполняет, в зависимости от принятого метода, ползушка с маркой (стеклянной пластиной, в центре которой нанесено штриховое перекрестие), микроскоп, набор концевых мер или гидростатическая головка, последовательно устанавливается на 0-ю, 1-ю, 2-ю, …, n-ю элементарные площадки вдоль направляющей. В каждом положении фиксируются отклонения hлин i площадок направляющей относительно исходной прямой. В общем случае из-за несовпадения направлений проверяемой направляющей и исходной прямой отклонение hлин n, измеренное на последнем участке, представляет собой накопленную погрешность.

Для наглядности по вычисленным значениям рекомендуется построить график масштабное изображение действительной формы направляющей. Примерный вид графика показан на рис. 5.

Рис. 5. График действительной формы направляющей

Рассмотрим кратко проверку прямолинейности с использованием зрительной трубы и коллиматора (рис. 4, г).

Подставка с коллиматором, представляющим осветительное устройство, из которого лучи выходят параллельным пучком, ставится последовательно на 0-ю и 1-ю, 1-ю и 2-ю, 2-ю и 3-ю и т. д. площадки на направляющей.

Коллиматор имеет в фокальной плоскости объектива пластину со шкалой, по которой можно отсчитывать величину угла α наклона оси коллиматора относительно оси зрительной трубы. Зрительная труба при проверке фокусируется на бесконечность.

Превышение одной площадки над другой вызывает появление угла α между оптическими осями коллиматора и зрительной трубы (оптическая ось последней предварительно устанавливается параллельно направляющей) и смещение изображения перекрестия коллиматора относительно перекрестия зрительной трубы, равное fα, где f - фокусное расстояние объектива зрительной трубы и угол α - в рад. Переставляя подставку с коллиматором вдоль направляющей, через каждые 100-200 мм замеряют угол α. Затем происходит обработка результатов на основе значений превышения одной площадки над другой, представляющими расстояния элементарных площадок до исходной прямой. При использовании автоколлиматора (см. рис. 4, д), объединяющего в одном корпусе источник света и окуляр, точность измерений возрастает вдвое.

В автоколлиматоре изображение перекрестия пластины 4, которая помещена в фокальной плоскости объектива 8, направляется через отклоняющую призму 3, разделительную призму 2 и зеркала 6 и 7 в бесконечность параллельным пучком света от источника 5. Попадая на зеркало. наклоненное вследствие непрямолинейности проверяемой направляющей относительно оптической оси автоколлиматора на угол α, изображение отражается и накладывается на исходное перекрестие со смещением (в поле зрения окуляра) на величину, равную 2fα, где f - фокусное расстояние объектива автоколлиматора. Окуляр-микрометр 1, используемый в автоколлиматорах, позволяет отсчитывать углы α с точностью до 0,5".

Если определена действительная форма одной направляющей, то форма другой направляющей определяется по паспортизованной направляющей и результатам измерения углов поворота мостика, установленного на обе направляющие и перемещаемого вдоль них. Углы поворота θ измеряются уровнем, расположенным на мостике. Превышение одной направляющей над другой (при данном положении мостика) будет ∆һ = Aθ, где A - расстояние между направляющими.

Проверка геометрической точности станка очень важна, но потребителю она дает лишь косвенную гарантию точности обработки на станке, так как не учитывает даже такого важного фактора, как технологическая жесткость станка, от которой зависит точность станка под нагрузкой. Поэтому с целью проверки непосредственно точности обработки ГОСТами предусмотрена проверка точности станков на обработанной детали («проверка станка в работе») и одновременно проверка шероховатости обработанной поверхности. Вид образца, его материал, характер и режим обработки, крепление инструмента и тому подобное назначаются с таким расчетом, чтобы при сравнительных испытаниях свести к минимуму влияние факторов, не имеющих прямого отношения к качеству изготовления станка: например, заранее аттестовать точность инструмента и приспособления, кратковременностью проверки исключить влияние температурных деформаций и т. д. Отклонения от геометрической формы образцов, обработанных на чистовых режимах, не должны превышать величин, указанных в соответствующем ГОСТe. Обработанная поверхность должна быть чистой, без следов дробления и вибраций.