RU2124966C1 - Method for diagnosing of spindle unit - Google Patents
Method for diagnosing of spindle unit Download PDFInfo
- Publication number
- RU2124966C1 RU2124966C1 RU96122006A RU96122006A RU2124966C1 RU 2124966 C1 RU2124966 C1 RU 2124966C1 RU 96122006 A RU96122006 A RU 96122006A RU 96122006 A RU96122006 A RU 96122006A RU 2124966 C1 RU2124966 C1 RU 2124966C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mandrel
- machined
- cutter
- geometrical configuration
- accuracy
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области металлорежущего оборудования и, в частности, к проведению диагностики шпиндельных узлов станков. The invention relates to the field of metal-cutting equipment and, in particular, to the diagnosis of spindle units of machines.
Известен способ диагностирования механизмов станков (аналог) [1], включающий нагружение узла статическим приложением усилия, имеющего по величине случайный характер, и изменение деформации. A known method for diagnosing the mechanisms of machine tools (analog) [1], including loading the node with a static application of force, having a random value in magnitude, and changing the deformation.
Известен способ диагностирования механизмов машин [2], включающий многократное нагружение узла с изменением точки приложения нагрузки и измерение деформации. К недостаткам известного технического решения следует отнести то, что:
- способ позволяет определять деформацию в линейном направлении, когда, как известно, механизмы машин и в том числе шпиндель имеют пространственное нагружение, а следовательно, и пространственную деформацию;
- способ предлагает изменять нагружающую силу случайным образом по закону равной вероятности, но нагрузки, действующие на шпиндель, не подчиняются этому закону, а имеют функциональную зависимость от режимов резания, материала заготовок, геометрии резца и других второстепенных факторов;
- в качестве диагностической величины используется только одна величина - прогиб, который ни в коей мере не может характеризовать точность изготовляемой детали, потому что для этого нужно иметь ряд параметров точности.A known method for diagnosing machinery mechanisms [2], including multiple loading of the node with a change in the point of application of the load and measuring strain. The disadvantages of the known technical solutions include the fact that:
- the method allows to determine the deformation in the linear direction, when, as you know, the mechanisms of machines, including the spindle, have spatial loading, and therefore spatial deformation;
- the method suggests changing the loading force randomly according to the law of equal probability, but the loads acting on the spindle do not obey this law, but have a functional dependence on the cutting conditions, material of the workpieces, geometry of the cutter and other secondary factors;
- as a diagnostic quantity, only one quantity is used - the deflection, which in no way can characterize the accuracy of the manufactured part, because for this it is necessary to have a number of accuracy parameters.
Наиболее близким к изобретению является способ для испытания шпиндельных узлов, описанный в авторском свидетельстве SU N 1703268, кл. B 23 B 25/06, 1992 на "Стенд для испытания шпиндельных узлов", согласно которому прикладывают внешнюю нагрузку к оправке, установленной в шпинделе, измеряют расстояние от поверхности оправки до датчиков перемещения, расположенных в двух поперечных сечениях оправки на заданном расстоянии между сечениями, и сигналы от датчиков передают и обрабатывают в ЭВМ. Closest to the invention is a method for testing spindle assemblies described in the copyright certificate SU N 1703268, class. B 23 B 25/06, 1992 on the “Spindle assembly test bench”, according to which an external load is applied to the mandrel installed in the spindle, measure the distance from the surface of the mandrel to the displacement sensors located in two cross sections of the mandrel at a given distance between the sections, and the signals from the sensors are transmitted and processed in a computer.
Недостатком ближайшего аналога является то, что внешняя нагрузка недостаточно полно отражает технологическую ситуацию, возникающую при обработке детали резцом. Кроме того, отсутствует оценка параметрической надежности шпиндельного узла, определяемой по различным параметрам точности. The disadvantage of the closest analogue is that the external load does not fully reflect the technological situation that occurs when machining a part with a cutter. In addition, there is no assessment of the parametric reliability of the spindle assembly, determined by various accuracy parameters.
Задача, решаемая изобретением, заключается в повышении точности измерений, а также расширении технологических возможностей при проведении диагностики шпинделей путем определения "геометрического образца" обрабатываемой детали в трехмерном пространстве, создании реальных нагрузок при точении оправки и получении ряда параметров точности. The problem solved by the invention is to increase the accuracy of measurements, as well as expanding technological capabilities when diagnosing spindles by determining the "geometric pattern" of the workpiece in three-dimensional space, creating real loads when turning the mandrel and obtaining a number of accuracy parameters.
Задача решается за счет того, что в способе диагностики шпиндельного узла, включающем приложение внешней нагрузки к оправке, установленной в шпинделе, и измерение расстояния от поверхности оправки до датчиков перемещения, расположенных в двух поперечных сечениях оправки на заданном расстоянии между сечениями, оправку обрабатывают резцом, а в качестве датчиков перемещения используют бесконтактные датчики, по сигналам которых определяют поперечные сечения оправки в местах установки датчиков перемещения, по которым определяют "геометрический образ" оправки в трехмерном пространстве после обработки оправки резцом, оценивают для полученного "геометрического образа" погрешность радиального размера, геометрической формы, суммарную погрешность формы и относительное расположение поверхностей в радиальном и торцевом направлениях, отклонение от цилиндричности и по результатам оценки определяют параметрическую надежность шпиндельного узла. The problem is solved due to the fact that in the diagnostic method of the spindle assembly, including applying an external load to the mandrel installed in the spindle, and measuring the distance from the surface of the mandrel to the displacement sensors located in two cross sections of the mandrel at a given distance between the sections, the mandrel is treated with a cutter, and non-contact sensors are used as displacement sensors, the signals of which determine the cross-sections of the mandrel in the places of installation of displacement sensors, which determine "geometry the visual image of the mandrel in three-dimensional space after processing the mandrel with a cutter, the error of the radial size, geometric shape, total shape error and the relative location of the surfaces in the radial and end directions, deviation from cylindricity are evaluated for the resulting geometric image and the parametric reliability of the spindle is determined node.
Изобретение поясняется графическими материалами. The invention is illustrated in graphic materials.
На фиг. 1 изображена схема устройства для диагностики шпиндельных узлов по параметрам точности. In FIG. 1 shows a diagram of a device for diagnosing spindle assemblies by accuracy parameters.
На фиг. 2 изображен "геометрический образ" в поперечном сечении и в трехмерном пространстве. In FIG. 2 shows a “geometric image” in cross section and in three-dimensional space.
Устройство содержит две пары бесконтактных датчиков 1, оправку 2, усилительно-преобразующую аппаратуру 3, персональный компьютер 4 и устройство вывода информации 5. Бесконтактные датчики 1 устанавливаются в два кольца 6, которые закрепляются неподвижно на станине 7 испытываемого станка 8. Датчики 1 в каждом кольце 6 установлены под углом 90o друг к другу соответственно в горизонтальной и вертикальной плоскости. Оправка 2 закрепляется в конусном отверстии шпинделя 9 станка 8. Поверхности оправки 2, которые взаимодействуют с датчиком 1, обработаны с особой точностью. Средняя часть оправки 2 предназначена для точения резцом 10. Сигналы от всех четырех датчиков 1 поступают в усилительно-преобразующую аппаратуру 3, откуда поступают в компьютер 4. Твердые копии выдает устройство вывода информации 5.The device contains two pairs of proximity sensors 1, a mandrel 2, amplification-converting equipment 3, a personal computer 4 and an information output device 5. Contactless sensors 1 are installed in two rings 6, which are fixed motionless on the frame 7 of the tested machine 8. Sensors 1 in each ring 6 are installed at an angle of 90 o to each other, respectively, in the horizontal and vertical plane. The mandrel 2 is fixed in the conical bore of the spindle 9 of the machine 8. The surfaces of the mandrel 2, which interact with the sensor 1, are machined with particular precision. The middle part of the mandrel 2 is intended for turning by the cutter 10. The signals from all four sensors 1 enter the amplifying and converting equipment 3, from where they enter the computer 4. Solid copies are issued by the information output device 5.
Устройство работает следующим образом. После подготовки оборудования и аппаратуры к работе, а также выбора режимов испытаний, включают станок 8 и начинают обработку средней части оправки 2 на выбранном режиме. В процессе резания материала производят измерения. Сигналы от датчиков 1 поступают в усилительно-преобразующую аппаратуру 3, где они усиливаются и подвергаются предварительной обработке, после чего они поступают в компьютер 4, где производятся окончательная обработка сигналов и построение траекторий 11 оси оправки 2 в двух сечениях, соответствующих сечениям установки датчиков 1. В процессе обработки оправки 2 на станке 8 ось ее совершает переносное движение, описываемое траекторией 11. Сама оправка 2 вращается относительно своей оси и совершает относительное движение. В результате сложения этих двух движений вершина резца 10 описывает на поверхности оправки 2 некоторую кривую, которая формирует "геометрический образ" 12 обработанного сечения, рассчитываемый по формуле
где
ρA - радиус-вектор, проведенный в точку A, лежащую на траектории;
хB - расстояние от вершины резца до идеальной оси вращения оправки;
φi - текущий угол.The device operates as follows. After preparing the equipment and apparatus for work, as well as selecting test modes, turn on the machine 8 and begin processing the middle part of the mandrel 2 in the selected mode. In the process of cutting material, measurements are made. The signals from the sensors 1 enter the amplification-converting apparatus 3, where they are amplified and subjected to preliminary processing, after which they enter the computer 4, where the final processing of the signals and the construction of the
Where
ρ A is the radius vector drawn to point A lying on the trajectory;
x B is the distance from the tip of the cutter to the ideal axis of rotation of the mandrel;
φ i is the current angle.
Под действием силы резания оправка 2 изгибается, в результате "геометрический образ" 13 в сечении левого кольца 6 будет отличаться от "геометрического образа" 14 в сечении правого кольца 6. Форма обеих "геометрических образов" будет подобная, но размеры правого 14 будут больше размеров левого 13. Программное обеспечение позволяет производить построение на экране дисплея "геометрического образа" в трехмерном пространстве, после чего определяется ряд показателей точности обработанной оправки к которым относятся:
погрешность радиального размера
Пp.p = Дх/2;
погрешность геометрической формы (овальность)
По = Дх+Дy/4;
суммарная погрешность формы и относительного расположения поверхностей (биение):
в радиальном направлении
Пбр =Дх,
в торцевом направлении, максимальная:
Пбт = Дх14•E/L,
где
E - изгиб оси детали;
погрешность отклонения от цилиндричности
Пк = Дх14-Дх13/4.Under the action of the cutting force, the mandrel 2 bends, as a result, the "geometric image" 13 in the cross section of the left ring 6 will be different from the "geometric image" 14 in the cross section of the right ring 6. The shape of both "geometric images" will be similar, but the dimensions of the right 14 will be larger than the sizes left 13. The software allows you to build on the display screen "geometric image" in three-dimensional space, after which a number of accuracy indicators of the processed mandrel are determined, which include:
radial error
P pp = D x / 2;
geometric shape error (ovality)
P o = D x + D y / 4;
total error in the shape and relative location of the surfaces (runout):
in the radial direction
P br = D x
in the front direction, maximum:
P bt = D x14 • E / L,
Where
E is the bend of the axis of the part;
cylinder deviation error
P k = D x14 -D x13 / 4.
Полученный ряд показателей точности полностью характеризует точность изготавливаемых деталей и он может быть сравнен с показателями, рекомендуемыми ГОСТ. На основе этих сравнений можно сделать заключение о параметрической надежности испытываемого станка. The obtained series of accuracy indicators fully characterizes the accuracy of the manufactured parts and it can be compared with the indicators recommended by GOST. Based on these comparisons, a conclusion can be made about the parametric reliability of the machine under test.
Источники информации. Sources of information.
1. Авторское свидетельство СССР N 1502207, кл. B 23 B 25/06, 1989. 1. USSR author's certificate N 1502207, cl. B 23 B 25/06, 1989.
2. Авторское свидетельство СССР N 1612218, кл. G 01 M 13/02, B 23 B 25/06, 1990. 2. USSR author's certificate N 1612218, cl. G 01
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96122006A RU2124966C1 (en) | 1996-11-14 | 1996-11-14 | Method for diagnosing of spindle unit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96122006A RU2124966C1 (en) | 1996-11-14 | 1996-11-14 | Method for diagnosing of spindle unit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2124966C1 true RU2124966C1 (en) | 1999-01-20 |
| RU96122006A RU96122006A (en) | 1999-03-10 |
Family
ID=20187305
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU96122006A RU2124966C1 (en) | 1996-11-14 | 1996-11-14 | Method for diagnosing of spindle unit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2124966C1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2496611C2 (en) * | 2011-12-13 | 2013-10-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Камская государственная инженерно-экономическая академия" (ИНЭКА) | Method of diagnosing relative position and stiffness of tooling in boring by machined part precision figures |
| RU2548538C2 (en) * | 2012-12-25 | 2015-04-20 | Олег Савельевич Кочетов | Spindle unit diagnostics method |
| RU2557851C2 (en) * | 2013-12-09 | 2015-07-27 | Олег Савельевич Кочетов | Method of testing machine units under study |
| RU182795U1 (en) * | 2017-10-03 | 2018-09-03 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | A bench for studying the characteristics of the damper used in machining a part |
| CN115194188A (en) * | 2022-09-19 | 2022-10-18 | 山东迈易特传动有限公司 | Electromechanical device for manufacturing machine tool spindle and capable of carrying out dynamic balance test |
-
1996
- 1996-11-14 RU RU96122006A patent/RU2124966C1/en active
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2496611C2 (en) * | 2011-12-13 | 2013-10-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Камская государственная инженерно-экономическая академия" (ИНЭКА) | Method of diagnosing relative position and stiffness of tooling in boring by machined part precision figures |
| RU2548538C2 (en) * | 2012-12-25 | 2015-04-20 | Олег Савельевич Кочетов | Spindle unit diagnostics method |
| RU2557851C2 (en) * | 2013-12-09 | 2015-07-27 | Олег Савельевич Кочетов | Method of testing machine units under study |
| RU182795U1 (en) * | 2017-10-03 | 2018-09-03 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | A bench for studying the characteristics of the damper used in machining a part |
| CN115194188A (en) * | 2022-09-19 | 2022-10-18 | 山东迈易特传动有限公司 | Electromechanical device for manufacturing machine tool spindle and capable of carrying out dynamic balance test |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2834595B1 (en) | Method and apparatus for reducing errors of a rotating device when determining coordinates of a workpiece or when machining a workpiece | |
| US6564466B2 (en) | Measuring apparatus for pulley | |
| JPS61209857A (en) | Method and apparatus for test accuracy in movement of nc machine tool | |
| Józwik et al. | Diagnostic of CNC Lathe with QC 20 Ballbar system | |
| RU2124966C1 (en) | Method for diagnosing of spindle unit | |
| Jiang et al. | Machining tests for identification of location errors on five-axis machine tools with a tilting head | |
| CN108332642B (en) | Right-angle head precision detection method | |
| Kshaurad et al. | Minimum zone tolerance algorithm to detect roundness error for machined rods using vision system | |
| Osanna et al. | Cylindricity—a well known problem and new solutions | |
| Raghu et al. | A comparative study of circularity of artefact detecting circle using CMM and form tester with different filters | |
| CN104596461A (en) | Characteristic sample piece and method used for detecting positioning accuracy of three-axis diamond lathe | |
| CA3236125A1 (en) | Measuring roundness with polar coordinates of back-up and work rolls utilized in steel rolling processes | |
| Gapinski et al. | Comparison of different coordinate measuring devices for part geometry control | |
| CN201051068Y (en) | Novel roller milling and cutting damage detection device | |
| CN104596465B (en) | For detecting feature exemplar and the method for three axle diamond lathe axial system errors | |
| Biondani et al. | Surface topography analysis of ball end milled tool steel surfaces | |
| JPH08118103A (en) | Centering device for tool | |
| RU2123923C1 (en) | Method for diagnosing lathes according to accuracy parameters and apparatus for performing the same | |
| Radev et al. | New technology for measuring geometric parameters of large-sized rotary parts | |
| RU2344918C1 (en) | Method for determination of metal-cutting machine accuracy | |
| Ren et al. | Quantitatively evaluate the cylindricity of large size pipe fitting via laser displacement sensor and digital twin technology | |
| JPS5822659A (en) | Method of sizing in cylindrical grinder | |
| RU2190503C2 (en) | Apparatus for detecting errors of part turned in lathe | |
| Starikov et al. | Determination of machining errors caused by dynamic deformations from process equipment | |
| RU2496611C2 (en) | Method of diagnosing relative position and stiffness of tooling in boring by machined part precision figures |