Точность позиционирования узлов станков с ЧПУ является одной из составляющих суммарной погрешности механической обработки.
Причин потери точности при позиционировании несколько. Причем это связано не только с точностью изготовления составляющих деталей узлов станка, но и с тепловыми деформациями технологической системы.
Практический интерес при оценках погрешностей составляют численные оценки таких погрешностей, которые могут быть использованы, например, при расчетах точности станочных приспособлений.
Численная оценка влияния люфтов в шарико-винтовой передаче на погрешность механической обработки была рассмотрена в работе [1].
В настоящей работе рассмотрим влияние погрешностей температурных деформаций, связанных с точностью положения каретки, и влияние погрешностей линейных перемещений на точность позиционирования рабочих органов при определении осей обрабатываемых отверстий.
В процессе работы станка узлы и детали нагреваются, что вызывает линейное и объемное тепловое расширение металла.
Увеличение длины ходового винта можно рассчитать по формуле [2]:
где: α — коэффициент теплового расширения материала винта для стали (С = 11,7 · 10–6 K–1); ∆t — изменение температуры ходового винта; 1 — рабочая длина резьбы (длина возможного перекрытия винта и гайки).
При увеличении температуры ходового винта привода станка на 1 °C его длина увеличится на 11,7 мкм на каждый метр его длины. Соответственно, чем больше скорость перемещения шарико-винтовой передачи, тем больше выделяется тепла вследствие увеличения трения между винтом и гайкой привода. Исходя из этого, по мере роста температуры падает точность позиционирования рабочих органов станка. Следовательно, если требуется повышенная точность, необходимо предусмотреть меры по предотвращению нагрева узла.
Предположим, нагрев температуры во время работы станка составляет 5 °C. Тогда погрешность положения инструмента вдоль оси ходового винта: