Логотип HEXAGON

Геометрические
погрешности станков и КИМ

возможные отклонения оборудования и их источники

Координатно-измерительные машины (КИМ) и 3/4/5-осевые станки широко используются во всех сферах современной промышленности: от автомобильной до аэрокосмической, от производства потребительских товаров до изготовления предметов медицинского назначения. Но в любом случае основной критерий изготовления точных деталей — надежный и контролируемый производственный процесс. 

В основе такого процесса лежит высокая повторяемость станков и КИМ. Но повысить точность обработки также можно при помощи контрольного измерения деталей или точной калибровки оборудования. При этом малосерийное производство и сокращение жизненных циклов продукции делают абсолютную точность станков все более и более значимой.

21 геометрический параметр станков и КИМ

21 геометрический параметр в декартовой системе координат. 

Что влияет на точность станков и КИМ

На точность станков и координатно-измерительных машин воздействует множество факторов. Ниже перечислены основные причины снижения геометрической точности оборудования, которые влияют на качество обработки деталей:

Ошибки кинематики. Это — устойчивые погрешности, вызванные несовершенством геометрии, неправильной юстировкой и недостатками сборки станка. Они проявляются постепенно из-за осадки фундамента, износа оборудования или устаревания материалов. Также причиной появления таких ошибок могут стать столкновения.

Термомеханические ошибки. Внешние и внутренние источники тепла могут привести к температурным деформациям элементов станка и повлиять на его кинематику. Степень и скорость проявления таких деформаций зависит от продолжительности температурных воздействий, термической массы и охлаждения станка.

Масса детали. Иногда масса и положение заготовки сильно влияют на геометрию станка. Повторяющиеся деформации, вызванные тяжелыми заготовками, могут попадать в категорию ошибок кинематики, но в некоторых случаях их следует измерять и моделировать отдельно.

Динамика станка. На траекторию станка также влияет динамическая жесткость его замкнутой конструкции. Тогда к деформациям приводят различные воздействия вроде силы резания и сил, вызванных ускорением или торможением. Однако прецизионная обработка и высокоточные измерения часто проходят на малых скоростях подачи с небольшим ускорением, торможением и силой резания.

Факторы влияния на точность обработки детали на станке с ЧПУ

Факторы влияния на точность обработки детали.

Какие погрешности возникают у оборудования

Релевантные погрешности станка — это относительные ошибки перемещений между деталью и инструментом. Каждое движение оси станка можно описать шестью степенями свободы: тремя поступательными и тремя вращательными. За обозначение движений осей отвечает стандарт ISO 841, где X,Y и Z — линейные перемещения, а A, B и C — соответственно вращение вокруг осей X,Y и Z. 

Для номинальных линейных перемещений различают шесть основных системных погрешностей каждой оси: 

  • ошибка положения;
  • две ошибки прямолинейности движения;
  • ошибка крена;
  • ошибки наклонного движения (тангажа и рыскания).

При условии, что речь идет о твердом теле, эти погрешности относятся только к номинальным перемещениям и не зависят от положения других осей (см. анимации ниже). 

Для номинальных поворотных перемещений также существует шесть системных погрешностей:

  • две ошибки радиального движения;
  • ошибка движения по осям;
  • ошибка углового позиционирования;
  • две ошибки наклонного движения.

Примеры системных погрешностей геометрии станков

Анимации ниже показывают отдельные примеры системных погрешностей геометрии станков. Каждое отклонение указано с соответствующим обозначением из стандартов
VDI 2617/ISO 230-1. 

Системные погрешности по оси X

Проиграть видео

Верхний ряд слева направо: отклонения положения в направлении X (XTX, EXX), прямолинейности в направлении Y (XTY, EYX), прямолинейности в направлении Z (XTZ, EZX). 

Нижний ряд слева направо: крен вокруг оси X (XRX, EAX), крен вокруг оси X (XRX, EAX), рыскание вокруг оси Z (XRZ, ECX).

Системные погрешности по оси Y

Проиграть видео

Верхний ряд слева направо: отклонения положения в направлении Y (YTY, EYY), прямолинейности в направлении X (YTX, EXY), прямолинейности в направлении Z (YTZ, EZY).

Нижний ряд слева направо: крен вокруг оси Y (YRY, EBY), тангаж вокруг оси X (YRX, EAY), рыскание вокруг оси Z (YRZ, ECY).

Системные погрешности по оси Z

Проиграть видео

Верхний ряд слева направо: отклонения положения в направлении Z (ZTZ, EZZ), прямолинейности в направлении X  (ZTX, EXZ), прямолинейности в направлении Y (ZTY, EYZ)

Нижний ряд слева направо: крен вокруг оси Z (ZRZ, ECZ), тангаж вокруг оси X (ZRX, EAZ), рыскание вокруг оси Y (ZRY, EBZ)

Системные погрешности по оси вращения

Проиграть видео

Верхний ряд слева направо: отклонение положения, движение по оси

Нижний ряд слева направо: радиальное движение, наклонное движение.

Коррекция геометрических погрешностей оборудования

Технологии проверки и повышения точности ETALON позволяют определить геометрические погрешности оборудования и проверить их по стандартам ГОСТ ISO TR 16907 и ГОСТ ISO 230-1, 230-2, 230-4, 230-6. Они объединяют высочайшую точность, быстрые полуавтоматические измерения и мощное программное обеспечение, способное скомпенсировать все геометрические погрешности во всем объеме рабочей зоны оборудования средствами ЧПУ.

Практичное
производство

Инфракрасный датчик детали IRP25.50 создан для практичного производства. Технология Chameleon поддерживает сторонние протоколы, поэтому датчик совместим с приемниками и макросами других производителей. IRP25.50 можно использовать, чтобы быстро заменить сломанный датчик или установить новый без настройки.

Датчик IRP25.50 поддерживает несколько надежных методов активации:

+ Запатентованный метод активации «втягивание штревеля».
+ Запатентованный метод активации подачей СОЖ под давлением.
+ Механический метод активации HSK.
+ Отдельно кодируемый On/Off инфракрасный метод активации.

Схема IRP25.50 с тремя разными измерительными модулями.

IRP25.50 в действии

Технические характеристики

Направления измерений

±X; ±Y; -Z

Макс. отклонения стилуса

PP41.00 – XY ±12,5°; Z –6 мм
MY21.00 – XY ±14°; Z –4,5 мм
TP41.10 – Z –6,9 мм

Усилие срабатывания со стилусом 50 мм

PP41.00 – XY = 0,3 - 1,4 Н; Z = 2,5 - 12,5 Н
MY21.00 – XY = 1 Н; Z = 6 Н
TP41.10 – Z = 13 Н

Рекомендуемая скорость измерений

PP41.00, MY21.00 – Макс. 2000 мм/мин
TP41.10 – 500 мм/мин

Источник питания

1 батарея (9 V / 6LR61) Литиевая: 1200 мАч, щелочная: 550 мАч

Доступные удлинители Ø 25

30мм, 50мм, 100мм, 200мм

Материал корпуса

Нержавеющая сталь

Масса без держателя инструмента

Около 920 г

Диапазон температуры

Хранение: 5°C - 70°C, эксплуатация: 10°C - 50°C

Точность измерений

PP41.00 – макс. 1 мкм (2 Sigma) с щупом 50 мм при скорости измерения 254 мм/мин
MY21.00 – макс. 1 мкм (2 Sigma) с щупом 50 мм при скорости измерения 254 мм/мин
TP41.10 – ±0,1° C

Передача сигнала

HDR+

Класс защиты

IP68: EN60529

Примеры использования

Аэрокосмос

Турбины, крылья, крыльчатки двигателей — LaserTracer применяют для проверки и увеличения точности оборудования там, где нельзя жертвовать качеством.

Автопромышленность

Объемная компенсация дает прецизионность и высокую повторяемость — решающие факторы при изготовлении взаимозаменяемых автомобильных деталей.

Пресс-формы и штампы

LaserTracer ценят производители штампов, пресс-форм и других высокоточных изделий на 5-осевых обрабатывающих центрах.

Сделать
запрос