POLITECHNIKA WARSZAWSKA

LABORATORIUM EKSPLOATACJI
I BEZPIECZEŃSTWA MASZYN

SPRAWOZDANIE

Ćwiczenie 8

Temat: DOKŁADNOŚĆ I POWTARZALNOŚĆ POZYCJONOWANIA ZESPOŁU POSUWOWEGO TOKARKI STEROWANEJ NUMERYCZNIE

Prowadzący: dr inż. Jarosław Chrzanowski

Data: 12.01.2015r. (poniedziałek), godz. 10:15 - 13:00

Grupa: ID-IP-51

Sprawozdanie wykonały:

1. Maciocha Marta

2. Szydło Małgorzata

1. PROTOKÓŁ

Legenda:

• R – powtarzalność pozycjonowania

• E – systematyczna odchyłka pozycjonowania

• A – dokładność pozycjonowania

• B – wartość zwrotna

• M – średnia dwukierunkowa

1. WNIOSKI

Celem ćwiczenia było przeprowadzenie badania dokładności i powtarzalności pozycjonowania zespołu posuwowego tokarki sterowanej numerycznie TKX 50 CNC z wykorzystaniem polskiej normy
PN-ISO 230-2 dotyczącej przepisów badania obrabiarek.

Na podstawie otrzymanych wyników pomiarów położenia wyznaczono zależności, które posłużyły do wykonania wykresów przedstawiających dokładność oraz powtarzalność badanej tokarki. Warto zaznaczyć, że w przypadku umiejscowienia układu odniesienia w punkcie początkowym prostoliniowego przedmiotu podawanego badaniu, pomiar położenia będzie identyczny z pomiarem przemieszczenia.

Wiadomo, że dokładność wymiarowa przedmiotu wykonanego na obrabiarce sterowanej numerycznie zależy od dokładności układów obrabiarki, dlatego też każda zmiana w jej budowie oraz programie obróbkowym wiąże się z koniecznością zweryfikowania dokładności obróbki. Bazową zależnością jest wzrost dokładności obróbki wywołany wzrostem dokładności w poszczególnych układach obrabiarki (geometrycznym, kinematycznym, sterowania, pomiarowym). Dodatkowo należy brać pod uwagę inne czynniki takie jak, np. odkształcenia cieplne lub sprężyste elementów łańcucha kinematycznego. W związku z zależnością od dokładności układów obrabiarki stwierdzić można, iż im mniejszy błąd wykonania elementów w układzie napędowym (np. mniejszy luz pomiędzy śrubą pociągową i nakrętką), tym mniejszy będzie błąd obróbki.

W ćwiczeniu wykorzystano laserowy system pomiarowy, którego głównym zadaniem jest kalibracja dokładności pozycjonowania numerycznie sterowanych maszyn i narzędzi obróbczych. Zasada działania oparta jest na zjawisku interferencji dwóch fal i zjawisku Dopplera. Na podstawie różnicy częstotliwości fal określana jest odległość badanego położenia obiektu od źródła fali. Jest to metoda pośrednia wiążąca się
z mniejszą dokładnością pomiarową niż metody bezpośrednie, lecz ze względu na swoją ekonomiczność często stosowana.

Analizując otrzymane wykresy dostrzec można różnicę między odchyłkami w kierunku najazdu lewostronnego a prawostronnego - dla lewostronnego rozstępy są mniejsze. Widać, że rozrzut odchyłek dla najazdu prawostronnego (+) jest większy niż rozrzut dla najazdu lewostronnego. Być może jest to błąd systematyczny. Możemy go rozwiązać stosując wprowadzenie do układu sterowania współczynników korekcji dla najazdu prawostronnego. Należy także monitorować stan nagrzania maszyny oraz warunki jej pracy, gdyż są one ważne z punktu widzenia dokładności pozycjonowania. Na dokładność pozycjonowania ma również wpływ obciążenie i zużycie maszyny. W tym przypadku układ badaliśmy bez obciążenia.

Dokładność pozycjonowania dla wykresu jednokierunkowej dokładności i powtarzalności pozycjonowania (+) jest znacznie lepsza niż w przypadku pomiarów w przeciwnym kierunku. Wartości średniej jednokierunkowej odchyłki znajdują się w zakresie od -2,980 do -16,440 oznacza to że wartości zmierzone różnią się nie więcej niż o 14 µm od wartości zadanej, na tej podstawie możemy wnioskować, iż możliwe jest wykonanie przedmiotu o dokładności nie większej niż 0,02mm.

Różnica między największą i najmniejszą średnią jednokierunkowych odchyłek pozycjonowania dla najazdu z jednego kierunku do dowolnego położenia wzdłuż osi określona jest zależnością E↑, obrazuje ona niedokładność pomiaru. Im mniejsza wartość E↑,  tym dokładniejsze są wykonane pomiary. Z kolei parametr A↑, czyli jednokierunkowa dokładność pozycjonowania osi przedstawia obszar niepewności pozycjonowania w danym położeniu, a zatem obszar, który z wysokim prawdopodobieństwem może zawierać wyniki pomiarów. Należy zwrócić szczególną uwagę na wartość tego parametru, ponieważ zaprojektowanie wyrobu o wymiarach z tolerancją większą niż połowa wartości A↑ będzie generowało dużą liczbę braków produkcyjnych.

Podniesienie dokładności wiązałoby się np. z dodaniem współczynnika korygującego do programu układu sterowania obrabiarki, dokonania ogólnej korekty poprawności i dokładności opracowanego
i realizowanego przez obrabiarkę programu. Ewentualnie sprawdzenia wykonania elementów w układzie napędowym bądź wymiana zużytych elementów układu.