ГОСТ ISO 230-1-2018 Нормы и правила испытаний станков. Часть 1. Геометрическая точность станков, работающих на холостом ходу или в квазистатических условиях

     8.3 Контроль погрешности позиционирования линейного перемещения

8.3.1 Общие положения

Инструмент для измерения смещения следует устанавливать таким образом, чтобы можно было измерять расстояние, пройденное компонентом (стороной) станка во время испытания, касающегося соответствующего перемещения инструмента относительно рабочей стороны станка. Салазки следует перемещать в каждую точку измерения вручную или при помощи числового управления. Числовое значение каждой позиции следует записывать, а вычисленная разность между заданным и измеренным значениями представляет собой отклонение от линейного позиционирования (см. ISO 230-2).

Примечание - На измерение погрешностей линейного позиционирования оказывает влияние положение линии измерения из-за наличия угловой погрешности перемещения салазок с учетом ее компенсации из-за нарушения принципа Аббе. Следовательно, аналогичные испытания, проводимые для таких перемещений в различных позициях, могут давать различные результаты.

8.3.2 Измерительное оборудование и инструменты

8.3.2.1 Лазерный интерферометр

Для измерения погрешности линейного перемещения посредством лазерного интерферометра требуются две единицы оптического оборудования: ретрорефлектор и интерферометр. Один из них установлен на поверхности, несущей инструмент, другой - на поверхности металлорежущего станка, несущей обрабатываемую заготовку. Луч, испускаемый головкой лазера, должен быть параллелен линии перемещения, насколько это возможно для устранения косинусной погрешности. Все оптические устройства следует надежно крепить на указанных компонентах станка во избежание вибраций и смещений за счет ускорения.

Для компенсации воздействия рефракции датчики, измеряющие температуру, давление и влажность воздуха, следует размещать в непосредственной близости от пути лазерного луча.

В целях компенсации воздействия термального расширения материала на показания датчики температуры материала следует прикреплять к соответствующей поверхности станка, дающей существенные для этих целей показатели температуры. В обычной практике коэффициент линейного расширения наиболее существенных материалов, из которых составлены компоненты станка, приходится на структурный контур между рабочими поверхностями инструмента и заготовки. Следовательно, датчик температуры необходимо устанавливать вблизи места стандартной установки заготовки (например, на столе станка или на столе-спутнике). Однако если окружающая температура отличается от 20°С, то и коэффициент линейного расширения отличается от подобного для материалов, образующих структурный контур станка, что сказывается на точности обрабатываемой детали. Необходимо принимать во внимание тот факт, что числовое управление системой позиционирования реагирует не на температуру самого станка (стола станка), а на температуру преобразователей обратной связи станка. Таким образом, если имеет место значительный пространственный градиент температуры, необходимо учитывать соответствующую поправку на эту погрешность при расчете ожидаемой точности обрабатываемой детали.

8.3.2.2 Масштабная линейка

Для измерения погрешности позиционирования линейного перемещения при помощи масштабной линейки эту линейку и ее считывающее устройство устанавливают на поверхностях станка - несущей инструмент и несущей заготовку. Линейку устанавливают параллельно направлению линейного перемещения, чтобы она не стала причиной косинусной погрешности. Необходимо воспользоваться номинальными поправками на коэффициент расширения между эталонной стороной масштабной линейки и станком (см. 6.2.2, 8.3.2.1).

8.3.3 Процедура измерения и анализ данных

8.3.3.1 Процедура измерения и анализ данных

Процедуру измерения и анализ данных по осям с числовым управлением проводят в полном соответствии с ISO 230-2.

8.3.3.2 Периодическая погрешность позиционирования линейного перемещения

Погрешность позиционирования перемещения салазок станка на некотором интервале является периодической, что обычно совпадает с периодичностью шкал станка или их эквивалентами. Например, в приводимых ходовым винтом станках с угломерами периодичность, как правило, синхронна с шагом ходового винта (или с шагом угломера, или с ними обоими). Для масштабной линейки или угломера периодичность определена линией, расположенной на линейке или на считывающем устройстве. Для шкалы позиций лазерного интерферометра она определена длиной волны света или его составляющих.

Выбирают набор из не менее 21 целевой позиции, равномерно расположенной через два периода ожидаемого периодического отклонения. Проводят однонаправленное измерение по всем целевым позициям. Периодическая погрешность линейного позиционирования P представляет собой суммарное измеренное отклонение, как это показано на рисунке 46.

Примечание - Иногда периодичность линейного перемещения является следствием несоосности шарового винта, вызывающей угловой поворот.

     1 - координата измеренного линейного отклонения; X - позиция на оси X, мм; - погрешность линейного позиционирования, м; P - периодическая погрешность линейного позиционирования

     Рисунок 46 - Периодическая погрешность линейного позиционирования