ГОСТ 27843-88
Станки металлорежущие. Методы проверки точности позиционирования

 

СТАНКИ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИЕ

МЕТОДЫ ПРОВЕРКИ ТОЧНОСТИ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ

 

ГОСТ 27843-88
(СТ СЭВ 6052-87)

 

 

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ
Москва

 

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

СТАНКИ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИЕ Методы проверки точности позиционирования Metalcutting machine tools. Test methods for positioning accuracy

ГОСТ 27843-88 (CT СЭВ 6052-87)

Дата введения 01.01.90

Несоблюдение стандарта преследуется по закону

Настоящий стандарт распространяется на металлорежущие станки с числовым программным управлением (ЧПУ) и устанавливает методы проверки точности позиционирования при перемещении рабочего органа металлорежущего станка.

1. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

1.1. Заданное положением рабочего органа станка P_j - заданное или запрограммированное положение рабочего органа станка, в которое он должен переместиться вдоль или вокруг оси координат.

Индекс j отличает заданное положение от других.

1.2. Действительное положение рабочего органа станка Р_ij - положение рабочего органа при i-м подходе в j-е заданное положение, определенное измерением. Индекс i может иметь значения 1, 2, 3, ...., п.

1.3. Отклонение от заданного положения Х_ij - разность между действительным и заданным положениями рабочего органа станка, определяемое по формуле

Х_ij = P_ij - P_j.                                                                  (1)

Примечание. Вместо обозначения X могут применяться другие обозначения, соответствующие проверяемой координатной оси или углу поворота.

1.4. Одностороннее позиционирование - перемещение и установка рабочего органа в заданное положение, осуществляемое по или вокруг выбранной оси координат при его движении только в одном направлении. При позиционировании с подходом в положительном направлении применяют символ ↑, а в отрицательном - ↓.

1.5. Двустороннее позиционирование - перемещение и установка рабочего органа в заданное положение, осуществляемое по или вокруг выбранной оси координат при его движении в обоих направлениях.

1.6. Среднее одностороннее отклонение от заданного положения _j↑ \ или _j↓ - среднее арифметическое отклонений от заданного положения, определенных в положении P_j в серии п односторонних подходов в заданное положение, определяется по формулам

.                                            (2)

1.7. Зона нечувствительности B_j - разность средних односторонних отклонений от заданного положения по или вокруг выбранной оси координат при противоположных направлениях перемещений, определяется по формуле

B_j = _j↑ - _j↓.                                                           (3)

1.8. Размах отклонения от заданного положения W_j - алгебраическая разность наибольшего и наименьшего отклонений от заданного положения, определяемая из серии п односторонних подходов; в заданном положении P_j, определяется по формулам

W_j↑ = X_ij↑_max - X_ij↑_min и W_j↓ = X_ij↓_max - X_ij↓_min                                    (4)

1.9. Среднее квадратическое отклонение от заданного положения S_j - величина, определяемая из серии п односторонних подходов в заданное положение P_j по формулам (5) или при помощи размахов W_j по формулам (6)

                      (5)

S_j↑= W_j↑ · a_n и S_j↓= W_j↓ · a_n,                                                (6)

где a_n - коэффициент, зависящий от числа п повторных измерений в положении P_j

при п, равном 5, а_п равно 0,4299;

«     «      «        6   «    «      0,3946;

«     «      «        7   «    «      0,3698;

«     «      «        8   «    «      0,3512;

«     «      «        9   «    «      0,3367;

«     «      «        10 «    «      0,3429.

1.10. Повторяемость одностороннего позиционирования R_j↑ или R_j↓ в заданном положении Р_j - наибольшее из значений 6 S_j↑ или 6 S_j↓, то есть

R_j↑ =max 6 S_j↑ или R_j↓ max 6 S_j↓                                              (7)

1.11. Повторяемость двустороннего позиционирования R_jmax в заданном положении P_j - наибольшее из значений, приведенных в формуле

R_jmax = max [(3S_j↑ + 3S_j↓ + |B_j|) или 6S_j↑ или 6S_j↓]                                  (8)

1.12. Средняя повторяемость двустороннего позиционирования  определяется по формуле

                                                         (9)

1.13. Повторяемость одностороннего позиционирования R_j↑ и R_j↓ и двустороннего позиционирования R_jmax - наибольшее значение повторяемости позиционирования в любом заданном положении.

1.14. Точность позиционирования А по или вокруг оси - наибольшая разность между предельными значениями _j + 3S_j и _j - 3S_j независимо от направления перемещения согласно формуле

A = |_j + 3S_j|_max - |_j - 3S_j|_min.                                                    (10)

Определение относится к точности как одностороннего, так и двустороннего позиционирования.

1.15. Средняя зона нечувствительности  - среднее арифметическое суммы зон чувствительности на длине измерения, определяемое по формуле

1.16. Максимальная зона нечувствительности B_mах - максимальное значение зоны нечувствительности |B_j|, определяемое в любом заданном положении.

2. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

2.1. Проверку следует проводить одним из методов:

1 - при помощи штриховой меры и микроскопа;

2 - при помощи измерительной линейки с дискретным линейным интервалом и прибором для измерения длин;

3 - при помощи измерительной линейки и электронного преобразователя;

4 - при помощи лазер-интерферометра;

5 - при помощи автоколлиматора;

6 - при помощи теодолита и целевой марки;

7 - при помощи углового преобразователя.

Примечание. Методы проверки 1 - 4 следует применять при прямолинейном перемещении, 5 - 7 - при вращательном перемещении рабочего органа станка.

Допускается применение методов и средств проверки, отличающихся от указанных в настоящем стандарте при условии, что они обеспечивают соблюдение требований ГОСТ 8.

2.2. Общие требования к методам проверки - по ГОСТ 8.

2.3. Измерения должны проводиться на холостом ходу станка с исключением влияния сил резания и массы изделия.

2.4. Проверку точности позиционирования следует проводить вблизи рабочей поверхности подвижного рабочего органа станка (поверхности стола, суппорта) в середине рабочего пространства.

2.5. Положение неперемещающихся при проверке рабочих органов следует указывать в стандартах на нормы точности станков конкретных типов или в эксплуатационных документах. Если такие указания отсутствуют, то эти органы следует устанавливать в середине диапазона их перемещения и в этом положении закреплять, если это предусмотрено конструкцией станка.

2.6. Скорость перемещения рабочего органа при проверке устанавливают в стандартах на нормы точности металлорежущих станков конкретных типов или в эксплуатационных документах.

2.7. При поступательном движении рабочего органа его заданное положение при проверке определяют по формуле

P_j = |N + r| · P,

где N - целое число;

r - случайная десятичная дробь;

Р - наибольший повторяющийся шаг перемещения по оси.

При этом r имеет различные значения для каждого заданного положения, а N выбирается таким образом, чтобы обеспечить равномерное распределение заданных положений вдоль или вокруг оси.

Число контрольных точек при проверке устанавливают в стандартах на нормы точности металлорежущих станков конкретных типов или в эксплуатационных документах. Если такие указания отсутствуют, то число контрольных точек должно быть не менее 11 на любых двух метрах.

Допускается использование интервала измерения постоянного и некратного шагу измерительного устройства, применяемого в качестве преобразователя, или шагу исполнительного звена (например ходового винта).

2.8. При проверке точности углового позиционирования проверку проводят обязательно в положениях 0, 90, 180 и 270° вращающегося рабочего органа станка. Остальные заданные положения устанавливают в случае измерительного устройства с непрерывной возможностью измерения в соответствии с п. 2.7, а при использовании оптических полигонов - в зависимости от числа граней полигона.

2.9. Если станок имеет автоматическое устройство коррекции положения (шага резьбы и др.) или ограничения зазора, то проверку следует проводить при действии этих устройств или с вводом систематических погрешностей в управляющую программу устройства ЧПУ.

2.10. В каждом заданном положении рабочего органа станка должно проводиться не менее 5 измерений (n_min = 5).

2.11. Последовательность перемещений рабочего органа в заданные положения от исходного до последнего положения выполняют по черт. 1, 2.

Линейный цикл

Черт. 1

В технически обоснованных случаях допускается применять другие циклы последовательности перемещения рабочего органа станка в заданные положения.

Применяемый цикл последовательности перемещения должен быть указан в протоколе проверки.

2.12. Дополнительные условия методов проверки позиционирования должны быть указаны в эксплуатационных документах станка.

2.13. Предпочтительным способом представления результатов проверки является графический (черт. 10).

2.14. При проверке определяют параметры точности позиционирования, которые устанавливают в стандартах на нормы точности металлорежущих станков конкретных типов из следующего перечня:

2.14.1. Точность двустороннего позиционирования А;

2.14.2. Повторяемость двустороннего позиционирования R_max;

2.14.3. Максимальная зона нечувствительности В_max;

Цикл с возвратом шага (псевдопилигримовый)

Черт. 2

2.14.4. Точность одностороннего позиционирования А↑ и А↓;

2.14.5. Повторяемость одностороннего позиционирования R↑ и R↓.

3. МЕТОДЫ ПРОВЕРКИ

3.1. Метод 1

3.1.1. Схема проверки по черт. 3

3.1.2. Средства проверки

Для проведения проверки применяют штриховую меру, микроскоп, регулируемые опоры и средства для установки и закрепления микроскопа.

3.1.3. Проведение проверки

Рабочий орган станка устанавливают в исходное положение.

Штриховую меру при помощи опор устанавливают и закрепляют на подвижном рабочем органе станка в вертикальной и горизонтальной плоскостях параллельно направлению перемещения рабочего органа станка.

Стойку микроскопа закрепляют на неподвижной части станка так, чтобы его оптическая ось была перпендикулярна к измерительной поверхности штриховой меры.

Черт. 3

Средства проверки могут быть установлены и наоборот: микроскоп - на подвижном рабочем органе, а штриховая мера - на неподвижной части станка.

Рабочий орган перемещают автоматически из исходного в конечное положение по участкам, равным длине интервала измерения в соответствии с избранным циклом так, чтобы в каждое заданное положение Р_j - рабочий орган переместился п раз; в каждом заданном положении измеряют действительное положение P_ij указанные значения заносят в таблицу.

3.1.4. Оценка результатов проверки

Для каждого заданного положения P_j и для п подходов в каждом направлении перемещения устанавливают:

отклонение от заданного положения Х_ij по п. 1.3;

среднее одностороннее отклонение от заданного положения _j↑ и _j↓ по п. 1.6;

зона нечувствительности B_j по п. 1.7;

средняя и максимальная зона нечувствительности  и B_max по пп. 1.15, 1.16;

среднее квадратическое отклонение от заданного положения S_j↑ и S_j↓ по п. 1.9;

предельные значения отклонений от положения: _j↑ + 3 S_j↑; _j↓ - 3 S_j↓; _j↓ + 3S_j; _j↓ - 3 S_j↓;

средняя и максимальная повторяемость позиционирования R и R_max по пп. 1.12 и 1.13;

точность позиционирования А по п. 1.14.

Пример оценки результатов проверки приведен в приложения.

3.2. Метод 2

3.2.1. Схема проверки по черт. 4

Черт. 4

3.2.2. Средства проверки

Для проведения проверки применяют измерительную линейку с дискретным линейным интервалом, прибор для измерения длин, средства для установки и закрепления линейки и прибора для измерения длин.

3.2.3. Проведение проверки

Рабочий орган станка устанавливают в исходное положение.

Рабочий орган станка устанавливают и закрепляют на подвижном рабочем органе станка в вертикальной и горизонтальной плоскостях параллельно направлению перемещения рабочего органа.

Стойку с прибором для измерения длин, которая позволяет перемещать прибор в плоскости, перпендикулярной к продольной оси линейки, закрепляют неподвижно так, чтобы измерительный наконечник прибора касался измерительной плоскости линейки, и отсчитывают показания прибора.

Прибор отводят, рабочий орган перемещают на интервал измерения, прибор опускают до позиции измерения, проводят отсчет.

Дальнейшая последовательность проведения проверки - по п. 3.1.3.

3.2.4. Оценка результатов проверки

Оценку результатов проводят по п. 3.1.4.

3.3. Метод 3

3.3.1. Схема проверки по черт. 5

3.3.2. Средства проверки

Для проведения проверки применяют измерительную линейку, электронный преобразователь, индикационное устройство и средства для их установления и закрепления.

3.3.3. Проведение проверки

Рабочий орган устанавливают в исходное положение.

Измерительную линейку и электронный преобразователь закрепляют на подвижном рабочем органе станка и на неподвижной части станка так, чтобы взаимное положение линейки и преобразователя соответствовало техническим требованиям измерительной системы и инструкции по эксплуатации прибора.

Черт. 5

Дальнейшая последовательность проведения проверки - по п. 3.1.3.

3.3.4. Оценка результатов проверки

Оценку результатов проводят по п. 3.1.4.

3.4. Метод 4

3.4.1. Схема проверки по черт. 6

Черт. 6

3.4.2. Средства проверки

Для проведения проверки применяют лазер-интерферометр (или излучатель и интерферометр), оптический отражатель, средства для установки и закрепления измерительной системы.

3.4.3. Проведение проверки

Рабочий орган станка устанавливают в исходное положение в первом выбранном по п. 2.7 месте диапазона перемещения рабочего органа.

Лазер-интерферометр (или излучатель и интерферометр) и отражатель устанавливают и выверяют согласно инструкции по эксплуатации прибора.

Дальнейшая последовательность проведения проверки - по п. 3.1.3 с учетом технических особенностей и инструкции измерительного прибора.

Черт. 7

3.4.4. Оценка результатов проверки

Оценку результатов проверки проводят по п. 3.1.4.

3.5. Метод 5

3.5.1. Схема проверки по черт. 7

3.5.2. Средства проверки

Для проведения проверки применяют автоколлиматор, полигональное зеркало с держателем, стойку или консоль с регулируемым столиком для установки автоколлиматора.

3.5.3. Проведение проверки

На проверяемый рабочий орган станка (с точностью, указанной в инструкции по эксплуатации полигонального зеркала) устанавливают и закрепляют при помощи держателя полигональное зеркало. Рабочий орган станка устанавливают в первое заданное положение. На неподвижную часть станка при помощи стойки или консоли с регулируемым столиком устанавливают автоколлиматор и выверяют так, чтобы показание прибора было равно нулю приблизительно в середине диапазона измерения.

3.5.3.1. У станков, имеющих подход в угловое заданное положение только в одном направлении, рабочий орган станка поворачивают из первого заданного положения в конечное через угловой интервал, равный угловому делению полигонального зеркала.

Рабочий орган продолжают поворачивать в том же направлении на п полных оборотов. В каждом проверяемом положении считывают значения Р_ij.

3.5.3.2. У станков, имеющих подход в угловое заданное положение в обоих направлениях, рабочий орган поворачивают из первого заданного положения в одном направлении вращения через угловой интервал до конечного положения с перебегом и далее в. обратном направлении до первого заданного положения с перебегом.

Проверку проводят п раз и в каждом проверяемом положении считывают значения Р_ij.

Черт. 8

3.5.4. Оценка результатов проверки

Оценку результатов проводят по п. 3.1.4.

3.6. Метод 6

3.6.1. Схема проверки по черт. 8

3.6.2. Средства проверки

Для проведения проверки применяют теодолит, целевую марку (с коллиматором), средства для установки и закрепления измерительной системы.

3.6.3. Проведение проверки

На проверяемом рабочем органе устанавливают теодолит так, чтобы его ось совпала с осью вращения в соответствии с инструкцией по эксплуатации теодолита. Неподвижно устанавливают целевую марку на продолжение оптической оси теодолита. В первом заданном положении выверяют теодолит с целевой маркой таким образом, чтобы среднее арифметическое двух отсчетов до и после разворота теодолита на 180° было равно нулю.

Дальнейшая последовательность проведения проверки - по пп. 3.5.3.1, 3.5.3.2.

3.6.4. Оценка результатов измерения

Оценку результатов проверки проводят по п. 3.1.4.

3.7. Метод 7

3.7.1. Схема проверки по черт. 9

3.7.2. Средства проверки

Для проведения проверки применяют дискретный угловой измерительный прибор, например фотоэлектрический угловой преобразователь с цифровой индикацией.

Черт. 9

3.7.3. Проведение проверки

Измерительный прибор устанавливают и закрепляют на проверяемом рабочем органе станка в соответствии с инструкцией по эксплуатации прибора.

Проверку проводят в соответствии с пп. 3.5.3.1 и 3.5.3.2.

3.7.4. Оценка результатов проверки

Оценку результатов проверки проводят по п. 3.1.4.

Примечания:

1. При использовании методов 1, 2 и 3 измерительный прибор устанавливают на неподвижном (подвижном) рабочем органе станка, несущем инструмент, а эталон длины - на подвижном (неподвижном) рабочем органе станка, несущем обрабатываемую деталь.

2. При использовании метода 4 интерферометр устанавливают на неподвижном (подвижном) рабочем органе станка, несущем обрабатываемую деталь, а оптический отражатель на подвижном (неподвижном) рабочем органе станка, несущем инструмент.

3. Допускается измерительный прибор и эталон длины (оптический отражатель) поменять позициями по сравнению с указанными в примечаниях 1 и 2.

4. Допускается измерительный прибор, эталон длины, оптический отражатель устанавливать на другой рабочий орган или приспособление, жестко связанные при проверке с рабочим органом, несущим инструмент или обрабатываемую деталь.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Справочное

ПРИМЕР ОЦЕНКИ РЕЗУЛЬТАТОВ ПРОВЕРКИ ТОЧНОСТИ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ

Результаты измерений и расчеты, полученные при проверке точности позиционирования при перемещении рабочего органа станка в заданные положения, приведены в таблице и в диаграммах на черт. 10.

Допускается соединить диаграмму для обоих направлений перемещения в одну диаграмму.

Если обработка результатов осуществляется при помощи ЭВМ, подключенных к измерительным средствам, таблица может отсутствовать или быть упрощена.

Среднее отклонение от заданного положения

Черт. 10

Точность двустороннего позиционирования                        А = 18,01 мкм.

Повторяемость двустороннего позиционирования              R_jmах = 13,49 мкм.

Максимальная зона нечувствительности                              B_max = 4,48 мкм.

Точность одностороннего позиционирования                     А↑ = 15,22 мкм;

A↓ = 17,39 мкм.

Повторяемость одностороннего позиционирования           R_j↑ = 11,84 мкм;

R_j↓ = 9,92 мкм.

Средняя зона нечувствительности                                         В = 1,53 мкм.

 

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Министерством станкостроительной и инструментальной промышленности СССР

ИСПОЛНИТЕЛИ

Л.М. Кордыш, канд. техн. наук; А.Н. Байков, канд. техн. наук; С.С. Кедров, канд. техн. наук; Н.П. Семченкова; А.И. Камышев, канд. техн. наук; В.В. Жедь, канд. техн. наук

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 29.09.88 № 3358

3. Срок проверки - 1998 г.; периодичность проверки - 5 лет.

4. Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 6052-87

5. ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

6. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

СОДЕРЖАНИЕ