Ваш город:

ГОСТ ISO 230-2-2016 Нормы и правила испытаний станков. Часть 2. Определение точности и повторяемости позиционирования осей станков с числовым программным управлением

10
0
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...
Время на прочтение: : 25 мин

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОВЕТ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ

(МГС)

INTERSTATE COUNCIL FOR STANDARDIZATION, METROLOGY AND CERTIFICATION

(ISC)

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ГОСТ

СТАНДАРТ

ISO 230-2—

2016

НОРМЫ И ПРАВИЛА ИСПЫТАНИЙ СТАНКОВ

Часть 2

Определение точности и повторяемости позиционирования осей станков с числовым программным управлением

(ISO 230-2:2014, ЮТ)

Издание официальное

Москва

Стандартинформ

2017

Предисловие

Цели, принципы и порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены в ГОСТ 1.0-2015 «Межгосударственная система стандартизации. Основные положения» и ГОСТ 1.2-2015 «Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены»

Сведения о стандарте

1    ПОДГОТОВЛЕН Федеральным государственным унитарным предприятием «Всероссийский научно-исследовательский институт стандартизации и сертификации в машиностроении» (ВНИИНМАШ) на основе официального перевода на русский язык немецкоязычной версии указанного в пункте 5 стандарта. который выполнен Публичным акционерным обществом «Экспериментальный научно-исследовательский институт металлорежущих станков» (ПАО «ЭНИМС»)

2    ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 31 августа 2016 г. № 90-П)

За принятие проголосовали:

Краткое наименование страны no МК (ИСО 3166) 004—97

Код страны по МК (ИСО 3166)004-97

Сокращенное наименование национального органа по стандартизации

Азербайджан

AZ

Азстандарт

Армения

AM

Минэкономики Республики Армения

Беларусь

BY

Госстандарт Республики Беларусь

Грузия

GE

Грузстандарт

Казахстан

KZ

Госстандарт Республики Казахстан

Киргизия

KG

Кыргызстандарт

Молдова

MD

Молдова-Стандарт

Россия

RU

Росстандарт

Таджикистан

TJ

Таджикстандарт

Туркменистан

TM

Главгосслужба «Туркменстандартлары»

Узбекистан

uz

Узстандарт

Украина

UA

Минэкономразвития Украины

4    Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 28 июня 2017 г № 586-ст межгосударственный стандарт ГОСТ ISO 230-2-2016 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 июля 2018 г.

5    Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ISO 230-2:2014 «Нормы и правила испытаний металлорежущих станков. Часть 2. Определение точности и повторяемости позиционирования осей станков с числовым программным управлением» («Test code for machine tools — Part 2: Determination of accuracy and repeatability of positioning numerically controlled axes», IDT).

Международный стандарт разработан Техническим комитетом по стандартизации ISO/TC 39 «Станки», подкомитетом SC 2 «Условия испытаний металлорежущих станков».

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им межгосударственные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА

6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

5 Программа испытаний

5.1    Режим работы

Станок должен быть запрограммирован на движение подвижного компонента вдоль или вокруг проверяемой оси и на помещение его в ряд заданных позиций, где он останется в покое на время, достаточное для достижения, измерения и регистрации действительной позиции. Станок должен быть запрограммирован на движение между заданными позициями со скоростью, согласованной между про-изводителем/поставщиком станка и пользователем.

5.2    Выбор заданных позиций

Когда значение каждой заданной позиции может быть свободно выбрано, оно должно иметь общую формулу:

Pj = (»- 1) • Р + Л    (23)

где /— номер текущей заданной позиции;

р — номинальный интервал, основанный на постоянной разметке заданных позиций по ходу измерения;

г — произвольное число в пределах ± одного периода ожидаемой периодической ошибки позиционирования (ошибки, связанные с отклонением шага шарикового винта и с отклонением шага линейных или круговых шкал) для обеспечения того, чтобы эти периодические ошибки были правильно подобраны. а в случае отсутствия информации о возможных периодических ошибках г должно быть в пределах ±30% от р.

Заданные позиции, выбранные для выполнения приемочных или периодических испытаний, должны отличаться от выборочных точек, используемых для коррекции с помощью ЧПУ соответствующих ошибок позиционирования осей.

Примечание — В приложении С приведена информация о периодической ошибке позиционирования

5.3 Измерения

5.3.1    Измерительная установка и контрольно-измерительное оборудование

Измерительная установка предназначена для измерения относительного смещения в направлении движения проверяемой оси между компонентом, несущим режущий инструмент, и компонентом, несущим заготовку.

Типовыми средствами измерения для определения погрешности позиционирования и повторяемости линейных осей являются лазерные интерферометры (включая следящие интерферометры) и калиброванные линейные шкалы. Так же могут быть использованы калиброванные сферические матрицы (см. приложение D).

Погрешность позиционирования и повторяемость коротких осей длиной до 100 мм также могут быть измерены при помощи дальномерных датчиков линейного перемещения.

Если применена математическая коррекция номинальною дифференциального расширения (НДР), то позиция датчика(ов) температуры на компонентах станка, коэффициенты расширения, используемые в коррекции НДР и тип подпрограммы коррекции должны быть указаны в протоколе испытаний.

Типовыми средствами измерения для определения погрешности позиционирования и повторяемости осей вращения являются полигоны с автоколлиматорами, эталонные делительные столы с лазерным интерферометром/автоколлиматором и эталонные круговые (угловые) датчики положения.

Положение средств измерения и эталонов (при наличии) должно быть указано в протоколе испытаний.

5.3.2    Испытания линейных осей до 2000 мм

На осях станков с ходом до 2000 мм в соответствии с 5.2 должно быть выбрано, как минимум пять заданных позиций на метр и как минимум пять заданных позиций всего.

Измерения должны быть сделаны во всех заданных позициях согласно стандартному циклу измерений (рисунок 1). Каждая заданная позиция должна быть доститута по пять раз в каждом направлении.

Позиция изменения направления движения должна быть выбрана с учетом нормального режима работы станка (для возможности достижения после реверса скорости позиционирования, соответствующей условием эксплуатации станка).

6

ГОСТ ISO 230-2-2016

а

1    2    3    4    5    6    7    8

Рисунок 1 — Стандартный цикл испытания

5.3.3    Испытания линейных осей длиной свыше 2000 мм

Для осей с длиной хода свыше 2000 мм должен быть проверен весь измерительный ход оси одним односторонним подходом в каждом направлении к заданным позициям, выбранным согласно 5.2 со средней длиной интервала р = 250 мм. Если датчик измерений состоит из нескольких сегментов, то необходимо предусмотреть дополнительные заданные позиции для обеспечения гарантии того, что каждый сегмент имеет, по крайней мере, одну заданную позицию.

Кроме того, испытание, указанное в 5.3.2, должно быть выполнено при длине свыше 2000 мм во всей рабочей зоне по согласованию между производителем/поставщиком и пользователем.

Для осей длиной свыше 4000 мм количество испытаний, указанных в 5.3.2. а также позиции в пределах рабочей зоны должно быть согласовано между производителем/поставщиком и пользователем.

5.3.4    Испытания осей вращения до 360°

Испытания должны быть проведены в заданных позициях, указанных в таблице 1. Основные позиции 0°. 90°. 180° и 270е, по возможности, должны включаться наряду с другими заданными позициями в соответствии с 5.2. Каждая заданная позиция должна быть достигнута не менее пяти раз в каждом направлении.

Таблица 1— Заданные позиции осей вращения

Ход измерения

Минимальное количество заданных позиций

590″

3

>90°и 5180°

5

>180*

8

7

5.3.5 Испытания осей вращения свыше 360°

Для осей вращения с возможностью оборота более 360* полный ход измерения по оси до 1800’ (пять оборотов) должен проверяться одним односторонним подходом в каждом направлении с минимальным количеством в восемь заданных позиций на оборот.

Кроме того, испытание, указанное в 5.3.4, должно быть сделано при угле более 360° во всей рабочей зоне по согласованию между производителем/поставщиком и пользователем.

6    Оценка результатов

6.1    Линейные оси до 2000 мм и оси вращения до 360°

Для каждой заданной позиции Р, и для пяти подходов (п = 5) в каждом направлении вычисляют параметры, указанные в разделе 3. Кроме того, вычисляют границы отклонений x,t + 2s, f. x,f — 2sj и хд ♦25Д.хД-2вД.

6.2    Линейные оси свыше 2000 мм и оси вращения свыше 360°

Для каждой заданной позиции для одного подхода (п= 1) в каждом направлении вычисляют применимые параметры, указанные в разделе 3. Оценки однонаправленной повторяемости осей (3.18). повторяемостей (3.19, 3.20. 3.21 и 3.22) и погрешностей позиционирования (3.26 и 3.27) не проводят. Оценку результатов в 6.1 для длин 2000 мм или 360° также следует проводить в соответствии с договоренностью между производителем/поставщиком и пользователем.

7    Пункты, подлежащие согласованию между поставщиком/производителем и пользователем

Между производителем/поставщиком и пользователем должны быть согласованы следующие параметры:

a)    минимальная и максимальная температура окружающей среды;

b)    максимальное значение температурного градиента окружающей среды, приведенное в градусах в час. в течение 12 ч до начала измерений и во время измерений (см. 4 1);

c)    положение средств измерения и позиции датчиков температуры, если применимо (см. 5.3.1);

d)    прогрев перед испытанием станка (см. 4.3);

e)    скорость подачи между заданными позициями;

О положение хода измерения 2000 мм или 360°. который рассматривается в качестве всей рабочей зоны (см. 5.3.3 или 5.3.5), если применимо;

д) положение подвижных рабочих органов или движущихся элементов, не участвующих в испытаниях;

h) время выстоя в каждой заданной позиции;

О расположение первых и последних заданных позиций.

8 Представление результатов

8.1 Способ представления

Предпочтительной формой представления результатов является графическая со следующим перечнем зарегистрированных в протоколе испытания пунктов для характеристики измерительной установки;

—    имя контролера;

—    положение осей, не участвующих в испытании;

—    смещение относительно контрольной точки инструмента (X/YVZ);

—    смещение относительно контрольной точки обрабатываемой детали (X/Y72);

—    применение математической коррекции НДР:

—    коэффициент(ы) теплового расширения, используемые для коррекции НДР;

—    расположение датчика(ов) температуры, ислользуемого(ых) для коррекции НДР. на компонентах станка и на испытательном оборудовании;

8

ГОСТ ISO 230-2-2016

—    температура датчиков, используемых для коррекции НДР. расположенных на компонентах станка. показывающих температуру станка или устройств крепления заготовки/инструмента и температуру датчиков, расположенных на испытательном оборудовании, в начале и в конце испытания:

—    тип процедуры компенсации (например, частота обновления параметров компенсации):

—    дата испытания;

—    наименование станка, тип (горизонтальный или вертикальный шпиндель) и величина наибольших перемещений по осям;

—    список используемого измерительного оборудования, включая имя производителя, тип и серийный номер компонентов (лазерная головка, оптика, датчики температуры и тд.);

—    тип шкалы станка, используемой для позиционирования оси и коэффициент ее теплового расширения. предоставленные производителем/поставщиком станка (например, шариковый винт/измери-тельная система на базе круговых датчиков положения, система линейных шкал);

—    название испытуемой оси:

—    для линейных осей — расположение линии измерения относительно осей, не участвующих в испытании (это расположение определяется смещением относительно контрольной точки инструмента, смещением относительно контрольной точки заготовки и расположением осей, не участвующих в испытании. притом, что оба смещения определены конкретной конфигурацией станка).

—    для осей вращения — описание номинальной позиции и ориентации оси;

—    скорость подачи и время выстоя в каждой заданной позиции, перечень номинальных заданных позиций;

—    прогрев перед испытанием станка (число циклов или время холостого хода и скорость подачи);

—    при необходимости, температура, давление и влажность около лазерного луча в начале и в конце испытания;

—    использовались ли встроенные программы коррекции в течение ислытатепьного цикла;

—    использование обдува или орошения, в случае применения;

—    число проходов (л = 5 или п = 1);

—    составляющие и параметры, использованные для оценки погрешности измерения.

8.2 Параметры

8.2.1    Общие положения

Ниже приведены параметры, которые должны быть численно определены. Сводка результатов с использованием параметров, обозначенных звездочкой с круглой скобкой, может служить основанием для приемки станка. Представпение результатов, приведенных в таблице 2. показано в таблице 3 и на рисунках 2 и 3.

Каждый параметр должен быть дан вместе с погрешностью измерения U с коэффициентом запаса 2. U (к = 2). Минимальные требования к информации, касающейся погрешности измерений U:

—    параметры погрешности от измерительного прибора;

—    параметры погрешности вследствие компенсации температуры станка;

—    параметры погрешности вследствие погрешности изменения температуры среды;

—    параметры погрешности вследствие смещения измерительного прибора, если применимо.

Для линейных осей в приложении А приведен упрощенный метод оценки погрешности измерения.

включая примеры. Бопее подробная информация и формулы представлены в ISO/TR 230-9. приложение С.

А

А] и А[ Е

£1иЕ]

М

R

R] и R[

В

В

8.2.2    Испытания линейных осей до 2000 мм и осей вращения до 360°

Погрешность двунаправленного позиционирования оси1

Погрешность однонаправленного позиционирования оси1

Систематическая погрешность двунаправленнего позиционирования оси1

Систематическая погрешность однонаправленнего позиционирования оси Диапазон средней погрешности двунаправленного позиционирования оси1

Двунаправленная повторяемость позиционирования оси Однонаправленная повторяемость позиционирования осей1

Зона нечувствительности позиционирования оси1

Средняя зона нечувствительности позиционирования оси

8.2.3 Испытания линейных осей свыше 2000 мм и осей вращения свыше 360°

Систематическая погрешность двунаправленнего позиционирования оси2    Е

Систематическая погрешность однонаправленного позиционирования оси    Е]    и

Диапазон средней погрешности двунаправленного позиционирования оси2    М

Зона нечувствительности позиционирования оси2    В

Средняя зона нечувствитепьности позиционирования оси    В

8.2.4 Пояснения к обозначениям, относящимся к компонентам погрешности позиционирования оси

Откпонения, возникающие при перемещениях по осям станков, установлены в ISO 230-1. В общем случае такие отклонения оцениваются с помощью сбора данных об отклонениях на определенных интервалах измерений и их обработки установленными методами, что обычно приводит к одному параметру отклонения, связанному с номинальным исследуемым перемещением. В ISO 230-1 приведена номенклатура таких параметров отклонений, например Еуу — отклонение от прямолинейности при перемещении по оси х в направлении оси у. Есх — угловое отклонение при перемещении по оси х в направлении с (вращение вокруг оси z) и Ехх — погрешность позиционирования при перемещении по оси х.

В случае погрешности позиционирования при перемещении по осям станка с ЧПУ настоящий стандарт предусматривает несколько параметров, являющихся компонентами данного отклонения (например, повторяемость однонаправленного позиционирования при перемещении с отклонением, средняя двунаправленная погрешность позиционирования при перемещении с отклонением и т. д). Такие составляющие параметры обеспечивают дополнительное уточнение конкретной оцениваемой погрешности позиционирования. Таким образом, для применения новой символики ISO 230-1 номенклатура параметров настоящего стандарта может быть представлена в виде нижних индексов символов погрешности позиционирования соответствующей оси. Например, однонаправленная погрешность позиционирования. и    оси х может быть записана в виде £** Ат или    Е^ А . а зона нечувствительности

оси с — Есс в.

Считается общепринятым, что символы компонентов погрешности позиционирования оси, применяемые в настоящем стандарте, являются едиными обозначениями, хорошо известными в производственном употреблении и используемыми для автоматического фиксирования результатов специальными измерительными приборами. Таким образом, применение новой символики, используемой в ISO 230-1. может потребовать некоторое время на внедрение.

Таблица 2 — Результаты типовых испытаний (испытания линейных осей длиной до 2000 мм)

/

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

Заданная позиция Рмм

6.7

11

175

077

353

834

525,668

704,175

881.868

1055.890

1234.304

1408.462

1580,269

1750.920

Направление подхода

i

t

I

Т

1

Т

1

Т

1

Т

1

т

1

i

Т

:

1

Т

1

Т

Отклонения при позициони-ровании. мкм

j- 1

2.3

-1.2

3.6

-0.5

3.5

0.2

3.0

-0.6

1.7

-1.9

0.4

-3.0

-0.4

-3.7

-0.2

-3.7

0.2

-3.5

0.3

-3.2

-0.1

-3.6

2

2.1

-1.7

3.5

-0.9

3.3

-0.6

2.7

-1.2

1.5

-2.3

0.2

-3.5

-0.7

-1.3

-0.6

44

-0.2

-4.3

-0.1

-3.8

-0.6

4,0

3

1.9

-1.9

3.1

-1.1

3.0

-0.7

2.4

-1.3

1.0

-2.9

-0.2

-3.7

-1.0

4.6

-1.0

-5.1

-1.0

-5.0

-0.9

-4.7

-1.2

45

4

2.8

-1.3

3.7

-0.2

3.8

0.1

3.2

-0.3

1.9

-1.4

0.9

-2.8

0.0

-3.6

-0.2

-3.6

0.5

-3.2

0.5

-2.8

0.4

-3.2

5

2.2

-1.9

3.2

•0.8

3.5

-0.7

2.6

-1.3

1.1

-2.3

•0.1

-3.7

-0.9

-4.5

-1.1

-4.6

-0.5

■4.5

-0.4

-4.1

-0.9

4.5

Среднее однонаправленное отклонение при позиционировании х^. мкм

2.3

-1.6

3.4

-0.7

3.4

-0,3

2.8

-0,9

1.4

-2.2

0.2

-3.3

-0.6

-4.1

-0.6

-4.3

-0.2

41

-0.1

-3.7

-0.5

40

Стандартная неопределенность s мкм

0.3

0.3

0.3

0,4

0.3

0.5

0.3

0.5

0.4

0.6

0.4

0.4

0.4

0.5

0.4

0.6

0.6

0.7

0.6

0.7

0.6

0.6

2sмкм

0.7

0.7

0.5

0.7

0.6

0.9

0.6

0.9

0.8

1.1

0.9

0.8

0.8

0.9

0.9

1.3

1.2

1.5

1.1

1.5

1.3

1.1

х, — 2Sj. мкм

1.6

-2.3

2.9

-1.4

2.8

-1.2

2.1

-1.9

0.7

-3.3

-0.6

-4.2

-1.4

-5.1

-1.5

-5.5

-1.4

-5.6

-1.2

-5.2

-1.8

-5.1

х, ♦ 2Sj, мкм

2.9

-0.9

3.9

0.0

4,0

0.6

3.4

0.0

2.2

-1.1

1.1

-2.5

0.2

-3.2

0.2

-3.0

1.0

-2.6

1.0

-2.2

0,8

-2.8

Однонаправленная повторяемость позиционирования Rj = 4$,. мкм

1.3

1.3

1.0

1.4

1.2

1.8

1.3

1.8

1.5

2.2

1.8

1.8

1.6

1.8

1.7

2.5

2.3

3.0

2.2

3.0

2.6

2.3

Зона нечувствительности в,, мкм

-3.9

-4.1

-3.8

-3.7

-3

.6

-3

.6

-3

.6

-3

.7

-3.9

-3.6

-3.5

Двунаправленная повторяемость позиционирования Rh мкм

5.2

5.3

5.3

5.2

5.5

5.3

5.3

5.8

6,6

6.2

5.9

ГОСТ \SO 230-2—20Д8

ГОСТ ISO 230-2-2016

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

© Стандартинформ. 2017

В Российской Федерации настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен. тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

ГОСТ ISO 230-2-2016

Содержание

1    Область применения ……………………………………………………… 1

2    Нормативные ссылки ……………………………………………………… 1

3    Термины и определения……………………………………………………. 1

4    Условия испытаний……………………………………………………….. 5

4.1    Условия окружающей среды……………………………………………… 5

4.2    Испытуемый станок …………………………………………………… 5

4.3    Прогрев станка……………………………………………………….. 5

5    Программа испытаний …………………………………………………….. 6

5.1    Режим работы ……………………………………………………….. 6

5.2    Выбор заданных позиций ……………………………………………….. 6

5.3    Измерения ………………………………………………………….. 6

6    Оценка результатов ………………………………………………………. 8

6.1    Линейные оси до 2000 мм и оси вращения до    360° …………………………….. 8

6.2    Линейные оси свыше 2000 мм и оси вращения свыше 360°………………………. 8

7    Пункты, подлежащие согласованию между поставщиком/производителем и пользователем….. 8

8    Представление результатов…………………………………………………. 8

8.1    Способ представления …………………………………………………. 8

8.2    Параметры………………………………………………………….. 9

Приложение А (справочное) Оценка погрешности измерений линейного позиционирования

Упрощенный метод……………………………………………… 16

Приложение В (справочное) Ступенчатый цикл …………………………………….28

Приложение С (справочное) Периодическая погрешность позиционирования ………………29

Приложение D (справочное) Измерение погрешности линейного позиционирования

с помощью калиброванной сферической матрицы или ступенчатого калибра……31

Приложение ДА (справочное) Сведения о соответствии ссылочных международных стандартов

межгосударственным стандартам……………………………………. 33

Библиография…………………………………………………………….. 34

IV

ГОСТ ISO 230-2-2016

Введение

Целью настоящего стандарта является стандартизация норм и правил испытаний точности станков. за исключением переносного электроинструмента.

Настоящий стандарт устанавливает порядок испытаний для определения точности и повторяемости позиционирования осей станков с числовым программным управлением.

Производитель/поставщик должен назначить тепловые характеристики для окружающей среды, в которой станок может работать с заданной точностью. Пользователь станка несет ответственность за обеспечение подходящей окружающей среды для проведения испытания в соответствии с нормативами производителя/поставщика по температуре, в противном случае он определяет более низкие значения точности показателей. Примеры согласно нормативам по температуре окружающей среды приведены в ISO 230-3. приложении С.

Установленное значение точности должно снизиться, если температура окружающей среды вызывает чрезмерную неточность или уменьшение производительности станка, а также если она не отвечает температурным установленным нормативам производителя/поставщика. Если станок не соответствует точной технической характеристике, то анализ погрешности в связи с компенсацией температуры станка, приведенный в А.2.4. и неопределенности вследствие погрешности, связанной с изменением внешних условий, приведенный в А.2.5. может помочь в выявлении источников проблем.

В настоящем стандарте рассматриваются следующие положения:

a)    для испытания осей длиной свыше 4000 мм могут быть заданы сегменты длиной более 200 мм (см. 5.3.3);

b)    номенклатура параметров для обозначения испытаний на проверку позиционирования определяется (см. 8.2.4);

c)    проводится оценка периодических погрешностей позиционирования (см. приложение С);

d)    включают испытания по проверке позиционирования с испопьзованием калиброванной шаровой матрицы или ступенчатого калибра (см. приложение D).

V

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

НОРМЫ И ПРАВИЛА ИСПЫТАНИЙ СТАНКОВ Часть 2

Определение точности и повторяемости позиционирования осей станков с числовым программным управлением

Test code for machine toots Part 2 Determination of accuracy and repeatability of positioning of numencally controlled axes

Дата введения 2018—07—01

1    Область применения

Настоящий стандарт устанавливает нормы и правила испытаний и оценки точности и повторяемости позиционирования осей станков с числовым программным управлением (далее — ЧПУ) с помощью непосредственного раздельного измерения отдельных осей на станке. Методы испытаний одинаково применяют к линейным осям и осям вращения.

Для одновременной проверки нескольких осей данные методы не применимы.

Настоящий стандарт может быть использован для типовых, приемочных, сравнительных испытаний. периодических подтверждений точности, коррекции точности станка и т.д.

Методика испытаний включает в себя повторные измерения в каждой позиции. Определяют и рассчитывают соответствующие параметры испытания. Оценка их погрешностей производится в соответствии с ISO/TR 230-9, приложение С.

2    Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы датированные ссылки на международные стандарты, обязательные для применения.

ISO 230-1:2012 Test code for machine tools — Pari 1: Geometric accuracy of machines operating under no-load or quasi-static conditions (Нормы и правила испытаний металлорежущих станков. Часть 1. Точность геометрических параметров станков, работающих на холостом ходу или в квазистатических условиях)

ISO 230-3:2007 Test code for machine tools — Part 3: Determination of thermal effects (Нормы и правила испытаний станков. Часть 3. Определение теплового воздействия)

ISO/TR 230-9:2005 Test code for machine tools — Part 9: Estimation of measurement uncertainty for machine tool tests according to series ISO 230, basic equations (Нормы и правила испытаний станков. Часть 9. Определение погрешности измерения при испытании станков в соответствии со стандартами серии ИСО 230, основные формулы)

3    Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины и определения:

3.1 ход оси (axis travel): Линейный или вращательный максимальный ход. в пределах которого подвижный компонент может перемещаться посредством числового программного управления

Примечание 1— Для осей вращения свыше 360° возможно отсутствие четко определенного максимального перемещения

Издание официальное

3.2    измерительный ход (measurement travel): Часть хода оси. используемая для сбора данных и выбранная таким образом, чтобы к первой и последней заданным позициям можно было приближаться с двух направлений.

Примечание 1 — См рисунок 1

3.3    функциональная точка (functional point): Центральная точка режущего инструмента или точка. связанная с компонентом станка, в которой режущий инструмент входит в контакт с заготовкой для удаления слоя материала (ISO 230-1,3.4.2)

Примечание 1 — В настоящем стандарте проводятся испытания погрешностей взаимного смещения между компонентом станка, несущим режущий инструмент, и компонентом, несущим заготовку Эти погрешности определяются и измеряются в позиции или на траектории функциональной точки

3.4    заданная позиция (target position): Р( (/ = от 1 до т) позиция, в которую запрограммировано перемещение подвижного компонента.

Примечание1 — Нижний индекс / указывает частную позицию среди других заданных позиций вдоль или вокруг данной оси

3.5    действительная позиция (actual position): PtJ (/ = 1, m;j = 1. л) измеренная позиция, достигнутая функциональной точкой при/-м подходе к r-й заданной позиции.

3.6    позиционное отклонение (отклонение позиции) (positioning deviation, deviation of position): x/; действительная позиция, достигнутая функциональной точкой, минус заданная позиция (ISO 230-1, 3.4.6). а именно по формуле:

Примечание 1 — Позиционные отклонения определяются как относительное смещение между элементом, несущим режущий инструмент, и элементом, несущим заготовку в направлении движения испытуемой оси

Примечание 2 — Позиционные отклонения представляют собой лимитированное представление относительно погрешности позиционирования на дискретных интервалах

3.7    однонаправленный (unidirectional): Относится к серии измерений, при которых подход к заданной позиции всегда осуществляется в одном и том же направлении вдоль или вокруг данной оси.

Примечание1 — Символ * означает параметр, полученный при измерении, сделанном после подхода в положительном направлении, а символ . — в отрицательном направлении, например х^‘ или

3.8    двунаправленный (unidirectional): Относится к параметру, полученному в результате серии измерений, при которых подход к заданной позиции осуществляется в обоих направлениях вдоль или вокруг данной оси.

3.9    стандартная неопределенность (bi-directional): Неопределенность результата измерения, выраженная в виде стандартного отклонения ([1], 2.3.1).

3.10    суммарная стандартная неопределенность (combined standard uncertainty): Стандартная неопределенность результата измерения, полученного из значений ряда других величин, равная взятому со знаком плюс квадратному корню из суммы дисперсий или ковариаций этих величин, весовые коэффициенты при которых определяются зависимостью результата измерения от изменений этих величин ((1), 2.3.4).

3.11    расширенная неопределенность (expanded uncertainty): Величина, определяющая интервал вокруг результата измерения, который, как ожидается, содержит в себе большую часть распределения значений и с достаточным основанием может быть приписан измеряемой величине ((1), 2.3.5).

3.12    коэффициент запаса (coverage factor): Числовой коэффициент, на который умножают суммарную стандартную неопределенность для получения расширенной неопределенности ([1). 2.3.6).

3.13    среднее однонаправленное позиционное отклонение на позиции (mean unidirectional positioning deviation at a position) x,| или хД: Среднее арифметическое позиционных отклонений, полученных при серии п однонаправленных подходов к позиции Р- по формулам:

(3)

хД=1Х;.,у.    (2)

V-

2

ГОСТ ISO 230-2-2016

3.14 среднее двунаправленное позиционное отклонение на позиции (mean bi-directional positioning deviation at a position) xt\ Среднее арифметическое значение средних однонаправленных позиционных отклонений хд и хД, полученных при двух направлениях подхода к позиции Р, по формуле:

3.15    зона нечувствительности на позиции (reversal error at a position) В,. Разность между средними однонаправленными позиционными отклонениями, полученными при двух направлениях подхода к позиции Р, по формуле.

8/ = М “ хД-    (5)

3.16    зона нечувствительности позиционирования оси (reversal error of an axis) 8: Максимум абсолютных значений зон нечувствительности |8,| на всех заданных позициях вдоль или вокруг данной оси по формуле:

8 = max (|8,|).    (6)

3.17    средняя зона нечувствительности позиционирования оси (mean reversal error of an axis) 8: Среднее арифметическое значение зон нечувствительности В, на всех заданных позициях вдоль или вокруг данной оси по формуле:

e=ii:„e,.    (?)

3.18    оценка однонаправленной повторяемости позиционирования оси на позиции (estimator for the unidirectional axis positioning repeatability at a position) $Д или s,i: Формула для оценки стандартной неопределенности отклонения при позиционировании, полученного в результате серией п однонаправленных подходов к позиции Р, по формулам:

т Д (v-v*.    <8>

и

<9>

3.19    однонаправленная    повторяемость позиционирования    на    позиции    (unidirectional

positioning    repeatability at    a position)    Рд    или    Рд: Диапазон, полученный    из оценки    однонаправленной

повторяемости позиционирования по оси на позиции Р( с использованием коэффициента запаса к- 2 по формулам:

*,l = 4s,I.    (10)

ЯД = 4«Д.    (11)

3.20    двунаправленная повторяемость позиционирования на позиции (bi-directional positioning repeatability at a position) P,no формуле:

Р/ = max |2s,| + 2s,l +18,|. РД; РД).    (12)

(13)

(14)

3

3.21    однонаправленная повторяемость позиционирования оси (unidirectional positioning repeatability of an axis)Pf или Pj: Максимальное значение повторяемости позиционирования в любой позиции Р, вдоль или вокруг данной оси по формулам:

R] = max (РД). Р| = max (Рд).

322 двунаправленная повторяемость позиционирования оси (bi-directional positioning repeatability of an axis) R: Максимальное значение повторяемости позиционирования в любой позиции Р, вдоль или вокруг оси по формуле:

Я = max [R\    (15)

3.23    однонаправленная систематическая погрешность позиционирования оси (unidirectional systematic positioning error of an axis) E] или E[: Разность между алгебраическим максимумом и минимумом средних однонаправленных отклонений позиционирования для одного направления подхода хд или хД в любой позиции Р, вдоль или вокруг данной оси по формулам:

Е] =max[x/T)-min (хд).    (16)

El = max (хд) — min (хд).    (17)

3.24    двунаправленная систематическая погрешность позиционирования оси (bi-directional systematic positioning error of an axis) E: Разность между алгебраическим максимумом и минимумом средних однонаправленных отклонений позиционирования для двух направлений подхода хд или хД в любой позиции Р’ вдоль или вокруг данной оси по формуле:

Е = max [хд; хД) — min [хД; хД).    (18)

3.25    средняя двунаправленная погрешность позиционирования оси (mean bi-directional positioning error of an axis) M : Разность между алгебраическим максимумом и минимумом средних двунаправленных отклонений позиционирования х, в любой позиции Pt вдоль или вокруг данной оси по формуле:

М = max (Xj) — min (xf).    (19)

3.26    погрешность однонаправленного позиционирования оси, точность однонаправленного позиционирования оси (unidirectional positioning error of an axis, unidirectional positioning accuracy of an axis) А) или А): Диапазон, полученный путем комбинации средних однонаправленных систематических погрешностей позиционирования и оценки однонаправленной повторяемости позиционирования оси с использованием коэффициента запаса к = 2 по формулам:

А] = max (хд + 2s,|) — min (хд — 2s,f),    (20)

А) = max (хд + 2s,l) — min (хД — 2s,l).    (21)

Примечание1 — Понятие «точность позиционирования» здесь использовано в количественной форме и отличается от понятия «точность измерения» по ([2], 213).

3.27 погрешность двунаправленного позиционирования оси, точность двунаправленного позиционирования оси (bi-directional positioning error of an axis, bi-directional positioning accuracy of an axis) А: Диапазон, полученный путем комбинации средних двунаправленных систематических погрешностей позиционирования и оценки повторяемости позиционирования оси при двунаправленном позиционировании с использованием коэффициента запаса к = 2 по формуле:

А = max (хд +2s,(; хД ♦ 2«Д) — min (хд — 2вД,хД — 2$Д).    (22)

Примечание — Понятие «точность позиционирования» здесь использовано в количественной форме и отличается от понятия «точность измерения» по ((2). 2 13).

3 28 выборочная точка (sampling point): Дискретная точка, числовое представление соответствующей геометрической погрешности которой содержится в таблице погрешностей, в таблице коррекции или в пространственной сетке погрешностей (коррекция с помощью ЧПУ) ((3). 3.16).

4

ГОСТ ISO 230-2-2016

4 Условия испытаний

4.1    Условия окружающей среды

Рекомендуется, чтобы производитель/поставщик предоставлял указания относительно необходимой для станка тепловой среды, в которой он будет работать с заданной точностью.

Такие указания могут содержать, например, технические требования к средней температуре помещения. максимальной амплитуде и частотному диапазону отклонений от этой средней температуры, а также тепловые градиенты окружающей среды. Ответственным за обеспечение необходимой тепловой среды для работы станка и проведения его испытаний в месте установки является пользователь. Однако если пользователь следует указаниям лроизводителя/поставщика станка, то ответственность за характеристики станка согласно спецификации возлагается на лроизводителя/поставщика станка.

В идеальном случае все измерения производят, когда и средства измерения, и измеряемый объект находятся в среде с температурой 20°С. Если измерения проводят при температуре, отличной от 20®С. то должна быть выполнена коррекция номинального дифференциального расширения (НДР) между системой позиционирования оси или заготовкой/элементом станка, несущим инструмент, и испытательным оборудованием, чтобы получить результаты, откорректированные на температуру 20°С. Для этого условия может потребоваться измерение температуры типовой детали станка, а также испытательного оборудования и выполнение математической коррекции с использованием соответствующих коэффициентов теплового расширения. Коррекция НДР также может выполняться автоматически, если типовая деталь станка и испытательное оборудование имеют одинаковую температуру и одинаковый коэффициент теплового расширения.

Однако следует отметить, что любое отклонение температуры от 20°С может стать причиной дополнительной погрешности, связанной с погрешностью эффективного(ых) коэффициента(ов) теплового расширения, применяемых для коррекции. Типовой минимальный диапазон значений получившейся погрешности — 2 мкм/(м °С) (см. приложение А). Поэтому фактические температуры должны быть указаны в протоколе испытания.

Станок и. если целесообразно, средства измерения должны находиться в испытательной среде достаточно долго (предпочтительно всю ночь), чтобы достигнуть устойчивого температурного состояния перед испытанием. Они должны быть защищены от сквозняков и внешнего излучения такого, как солнечный свет, тепло от нагревательных приборов и т.д.

В течение 12 часов до начала измерений и во время измерений температурный градиент окружающей среды, выраженный в градусах в час должен находиться в пределах, согласованных между производителем/поставщиком и пользователем.

4.2    Испытуемый станок

Станок должен быть полностью собран и находиться в работоспособном состоянии. Все необходимые операции выравнивания и проверки геометрической настройки станка должны быть удовлетворительно завершены перед началом проверки точности и повторяемости позиционирования.

Еспи встроенные подпрограммы коррекции используются в течение испытательного цикла, то это должно быть указано в протоколе испытания.

Все проверки следует выполнять на станке в ненагруженном состоянии, то есть без процесса обработки детали.

Позиции подвижных рабочих органов ипи движущихся элементов на осях, которые не подвергаются проверкам, допжны быть указаны в протоколе испытаний.

4.3    Прогрев станка

Для проверки станка при нормальных условиях эксплуатации, необходимо предварительно провести процесс прогрева, установленный производителем/лоставщиком станка или согласованный между производителем/поставщиком и пользователем.

Если такие условия не установлены, то процесс прогрева может быть проведен на «предварительном холостом ходу» в режиме испытания на точность без сбора данных; или характер предварительных движений узлов может быть ограничен перемещениями, необходимыми для установки средств измерения. Выбранный процесс прогрева должен быть указан в протоколе испытания.

Неустойчивые тепловые состояния распознаются как упорядоченная прогрессия отклонений между последовательными подходами к любой частной заданной позиции. Эти тенденции должны быть минимизированы путем прогрева.

5

1

Может быть параметром для приемки станка

9

2

Может быть параметром для приемки станка

Комментарии (0)
Войдите чтобы оставить комментарий

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *