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

     7.3 Испытания станка на статическую упругую деформацию и гистерезис при воздействии внутренних сил

7.3.1 Общие положения

Типовая установка для вертикальных осей показана на рисунке 37. Датчик линейных смещений устанавливают таким образом, чтобы считывать показания относительного перемещения между несущей инструмент поверхностью станка (например, шпинделем) и рабочей поверхностью (например, столом) в направлении оси, подлежащей проверке. Динамометрический датчик ориентируется по той же самой оси станка и жестко закрепляется между столом и шпинделем. Статическое усилие образуется перемещением оси станка. Рекомендуется, чтобы установка обеспечивала функционирование динамометрического датчика как при растяжении, так и при сжатии. Если станок имеет возможность проводить компенсацию зазора, ее следует использовать при проведении таких испытаний. Поскольку высокие нагрузки могут наносить вред испытуемому станку, метод и величина образуемого статического усилия могут быть определены специальным стандартом на станок и должны быть предметом соглашения между пользователем и поставщиком/производителем.

     1 - кожух шпинделя; 2 - динамометрический датчик; 3 - датчик линейного смещения; 4 - поверхность стола станка

     Рисунок 37 - Установка для испытания станка на статическую упругую деформацию и гистерезис при воздействии внутренних сил, создаваемых перемещением головки (бабки) шпинделя и действующих в вертикальном направлении

7.3.2 Порядок испытания

Порядок проведения испытаний, описываемых в данном разделе, устраняет все воздействия из-за зазора в контролируемых креплениях или смещения динамометра. Данные, получаемые в результате таких испытаний, как правило, показывают меньшие значения статической упругой деформации станка, чем результаты испытаний при воздействии внешних сил. Эти испытания приведены как единственный альтернативный вариант в тех случаях, когда отсутствует аппаратура для приложения внешних усилий.

При отсутствии других определений оси станка позиционируют приблизительно в центре их предпочтительного рабочего хода. Для этого выполняют следующие шаги:

a) перед началом каждого испытания ставят на "0" указатели приборов;

b) перемещают испытуемую ось станка малыми шагами до тех пор, пока не будет достигнуто максимальное усилие или максимальное отклонение (разность между фактическим и заданным перемещением), определяют это направление как условно положительное;

c) записывают заданное и измеренное индикатором перемещение, а также приложенное усилие;

d) пошагово перемещают испытуемую ось в противоположном (условно отрицательном) направлении до тех пор, пока величина усилия не упадет до 1% максимального значения предварительной положительной нагрузки;

e) записывают заданное и измеренное индикатором перемещение, а также измеренную динамометром величину усилия;

f) продолжают пошаговое перемещение в том же (отрицательном) направлении до тех пор, пока величина усилия (или отклонения) не достигнет максимального значения;

g) записывают заданное и измеренное индикатором перемещение, а также измеренную динамометром величину усилия;

h) пошагово перемещают эту ось в противоположном (условно положительном) направлении до тех пор, пока величина усилия не упадет до 1% максимальной величины (предварительной отрицательной нагрузки);

i) записывают заданное и измеренное индикатором перемещение, а также измеренную динамометром величину усилия.

7.3.3 Анализ полученных данных

Для оценки статической упругой деформации и гистерезиса станка в каждой точке измерения рассчитывают отклонение - разность между фактическим и заданным перемещением. Статическую упругую деформацию станка в направлении испытуемой оси, выраженную в микрометрах на ньютон, м/Н, вычисляют как сумму полного ряда измеренных отклонений, поделенную на сумму полного ряда измеренных усилий.

Гистерезис станка для испытуемой оси, выраженный в микрометрах, рассчитывают как разность суммарного отклонения, измеренного при положительной предварительной нагрузке, и суммарного отклонения, измеренного при отрицательной предварительной нагрузке.

В целом при расчете гистерезиса станка учитывают разность между положительной и отрицательной нагрузками (+P и -P), но, поскольку в описываемом испытании обе величины составляют 1% максимального значения, возможность переоценки гистерезиса минимальна.

Тем не менее этот метод более предпочтителен по сравнению с методом измерения отклонения при нулевом значении предварительной нагрузки из-за того, что на практике трудно обеспечить измерения при номинально нулевом значении прилагаемого усилия. При необходимости и возможности можно обойтись приложением меньших усилий.

Величины, необходимые для использования в таких расчетах, указаны на рисунке 38.

Отклонения в промежуточных точках записывают, как показано на рисунке 38. Анализ данных дает среднюю величину упругой деформации по всему испытуемому диапазону.