Файл: СПбгмту допущен к защите.pdf

44
Рис. 13 Измерение двунаправленного отклонения
+-центр среднеквадратичной окружности двух фактических траекторий; 0-начальная точка; 1- фактическая траектория, движение по ходу часовой стрелки; 2-фактическая траектория, движение против хода часовой стрелки; G(b)-двунаправленное круговое отклонение G(b)
XY
=0,015 мм.
Круговое отклонение G: минимальное радиальное расстояние между двумя концентрическими окружностями, описывающее фактическую траекторию по часовой стрелке или против часовой стрелки траектории контура и которое можно оценить, как максимальный радиальный диапазон среднеквадратичного круга. Рис.
14
Рис. 14 Измерение кругового отклонения G
+-центр среднеквадратичной окружности двух фактических траекторий; 0-начальная точка; 1- окружности минимальной зоны; 2-фактическая траектория; G-круговое отклонение
G(b)
XY
=0,012мм
Примечание 1 - Примечания для двунаправленного кругового отклонения G
(b) относятся к круговому отклонению G.

45
Примечание 2. Обозначение G относится только к измерениям с использованием внешних измерительных приборов, например, тех, которые описаны в ISO 230-1,6.63. Результаты испытаний на отклонения по круговой траектории с использованием сигнала обратной связи следует указывать как отклонение по кругу с использованием сигнала обратной связи Gf, см. Приложение
D. Радиальное отклонение F: отклонение между фактической и номинальной траекториями, когда получен центр номинальной траектории или ) от центрирования датчиков на 3D-принтере, или б) на основе анализа наименьших квадратов только для всего круга.
Примечание:
1. Положительные отклонения измеряются от центра окружности, а отрицательные — к центру окружности (Рис. 15). Радиальное отклонение задается максимальным значением Fmax, и минимальным значением Fmjn.
2. Погрешности настройки могут быть включены в радиальное отклонение F, это относится только к вышеприведенному перечислению.
3. Различия между круговыми отклонениями G и G(b) и радиальными отклонениями F и D представлены в таблице 3.
Воздействия
Круговые отклонения G и G(b)
Радиальные отклонения
F и D
Отклонения формы a
Имеются
Имеются
Отклонение диаметра b
Не имеются, т.к. диаметры окружностей минимальной зоны не рассчитываются
Имеются
Отклонение расположения c
Не имеются, т.к. положение окружностей минимальной зоны определяются только фактической траекторией
Имеются в отклонении
F для неполной окружности, не имеется в отклонении F для полной окружности, не имеется в отклонении
D a
Отклонение между окружностью и формой фактической траектории ( например, эллиптическое отклонение формы). b
Отклонение между диаметрами номинальной и фактической траекторий c
Отклонение между положениями центров номинальной и фактической траекторий

46
Таблица 3 Различия между радиальным отклонением F и круговым отклонением G
Рис. 15 Измерение радиального отклонения F
+-центр номинальных окружностей; 0-начальная точка; 1-номинальная траектория; 2-фактическая траектория. Радиальное отклонение: F
ZX max
=+0,008мм, F
ZX min
=-0,006 мм
Среднее двунаправленное радиальное отклонение (mean bi-directional radial deviation) D: отклонение между радиусом номинальной траектории и радиусом окружности, полученной по методу наименьших квадратов по двум фактическим траекториям, где одна траектория обеспечивается движением по часовой стрелке, а другая — против часовой стрелки.
Примечание: Различия между средним двунаправленным радиальным отклонением D и двунаправленным круговым отклонением G(b) см.
Воздействи я
Круговые отклонения G и G(b)
Радиальные отклонения
F и D
Отклонения формыa
Имеются
Имеются
Отклонение диаметраb
Не имеются, т.к. диаметры окружностей минимальной зоны не рассчитываются
Имеются
Отклонение расположенияc
Не имеются, т.к. положение окружностей минимальной зоны определяются только фактической траекторией
Имеются в отклонении
F для неполной окружности, не имеется в отклонении F для полной окружности, не имеется в отклонении
D a
Отклонение между окружностью и формой фактической траектории ( например, эллиптическое отклонение формы).

47 b
Отклонение между диаметрами номинальной и фактической траекторий c
Отклонение между положениями центров номинальной и фактической траекторий
Таблица 3 1.13.2
Условия окружающей среды
Если температуру окружающей среды можно контролировать, то необходимо установить 20 °С. В противном случае, показания измерительного прибора и номинальные показания 3d принтера должны быть отрегулированы для получения результатов, откорректированных для температуры 20 °С (только для измерений радиальных отклонений). Станок и, если применимо, измерительные приборы должны находиться в испытательной среде достаточно долго, чтобы достигнуть устойчивого температурного состояния перед испытанием. Они должны быть защищены от сквозняков и внешнего излучения таких, как солнечный свет, обогреватели и т. д.
Испытуемый 3д принтер должен быть полностью собран и находиться в работоспособном состоянии. Все необходимые операции выравнивания и функциональные проверки должны быть завершены перед началом испытаний.
Испытания круговых траекторий должны проводиться на 3d принтере в ненагруженном состоянии, т е без печати деталей.
1.13.3
Прогрев 3д принтера
Перед проверкой 3d принтера необходимо предварительно провести процесс его прогрева, указанный производителем 3d принтера и/или согласованный между поставщиком/производителем и пользователем. Если другие условия не указаны, то предварительные движения узлов могут быть ограничены только теми перемещениями, которые необходимы для установки измерительных приборов.
1.13.4
Параметры испытаний
Параметрами для проведения испытания являются:
1. диаметр (или радиус) номинальной траектории;
2. контурная подача;

48 3. направление обхода — по часовой стрелке или против часовой стрелки в соответствии;
4. движение осей 3d принтера, производящее фактическую траекторию;
5. расположение измерительных инструментов в рабочей зоне 3d принтера;
6. температура
(температура окружающей среды, температуры измерительных инструментов, температура 3д принтера и его рабочих элементов)
7. метод сбора данных (область измерения данных, если отличается от 360°, точки начала и завершения фактического движения, количество точек измерения, принятых для цифрового сбора данных, а также применяется или нет процесс усреднения данных);
8. любые процедуры компенсации 3d принтера, применяемые в течение испытания;
9. позиции подвижных рабочих органов или подвижных элементов по осям, которые не подвергаются испытаниям.
Калибровка измерительного инструмента
Для проверки среднего двунаправленного радиального отклонения D и радиального отклонения F должен быть известен номинальный размер контрольно- измерительного инструмента.
Примечание — Для испытаний круговых испытаний с использованием сигнала обратной связи см. приложение D.
1.13.5
Погрешность измерения
Основными составляющими погрешности испытания двунаправленного кругового отклонения G(b) и кругового отклонения G являются: - погрешность измерения испытательного оборудования; - воспроизводимость 3d принтера, контролируемая, например, путем повторения испытания круговых траекторий;
- температурный дрейф 3d принтера и/или испытательного оборудования, контролируемый, например, с помощью проверки постоянства.

49
Основными составляющими погрешности испытания среднего двунаправленного радиального отклонения D и радиального биения F являются:
- составляющие для отклонений G(b) и G (см. выше); - погрешность измерения температуры 3d принтера и испытательного оборудования [вызванная неточностью температурного датчика(ов) и неточностью расположения температурного датчика(ов)];
- погрешность коэффициентов теплового расширения 3d принтера и испытательного оборудования (применяемых для компенсации до 20 °С).
1.13.6
Процедура испытания
Для определения двунаправленного кругового отклонения G(b) и среднего радиального отклонения D необходимо последовательно провести измерения двух фактических траекторий: одну — почасовой стрелке, а другую — против часовой стрелки.
Все данные, полученные в процессе измерения фактической траектории
(включая любые пики в точках возврата) должны использоваться в расчетах.
Для измерения радиального отклонения F, части окружности погрешности установки инструмента необходимо минимизировать.
1.13.7
Представление результатов
Наиболее предпочтителен графический способ представления результатов с указанием численных результатов следующих измерений: a) двунаправленное круговое отклонение G(b); b) среднее двунаправленное радиальное отклонение Опри корректировке температуры до20 °С; c) круговые отклонения G, для направлений обхода по ходу часовой стрелки и/или против хода часовой стрелки; d) радиальные отклонения, F
max и F
min
, для направлений обхода по ходу часовой стрелки и/или против хода часовой стрелки при корректировке

50 температуры до 20 °С. Типовые примеры представления результатов испытаний показаны на Рис. 16, Рис. 17, Рис. 18.
Отчет об испытании должен содержать следующее:
- дату проведения испытания;
- название 3д принтера;
- измерительное оборудование;
- параметры испытания.
Масштаб увеличения графического представления должен быть указан.
Погрешность испытаний должна быть указана.
ГОСТ ISO 230-4-2015
Дата испытания: гг/мм/дд
Название 3d принтера:
Измерительный инструмент:
Дата испытания: гг/мм/дд
Название 3d принтера:
Измерительный инструмент:
Параметры испытания:
Диаметр номинальной траектории
Контурная подача
Направления обхода
Испытываемые оси 3d принтера (X,Y,Z)
40 мм
500мм/мин
-
XY
Параметры испытания:
Диаметр номинальной траектории
Контурная подача
Направления обхода
Испытываемые оси 3d принтера (X,Y,Z)
250 мм
1000мм/м ин
От +Х к
+У
XY
Положение измерительного инструмента:
-центр окружности(x/y/z)
-сдвиг относительно исходной точки инструмента (x/y/z)
-сдвиг относительно исходной точки заготовки
250/250/100 мм
0/0/-80 мм
0/0/30 мм
Положение измерительного инструмента:
-центр окружности(x/y/z)
-сдвиг относительно исходной точки инструмента (x/y/z)
-сдвиг относительно исходной точки заготовки
250/250/10 0 мм
0/0/-80 мм
0/0/230 мм

51
(x/y/z)
Метод сбора данных:
-начало
-конец
-количество точек измерения (только цифровые)
-усреднение данных
4й-квадрант
4й-квадрант
1500
Не применялось
(x/y/z)
Метод сбора данных:
-начало
-конец
-количество точек измерения (только цифровые)
-усреднение данных
4й- квадрант
4й- квадрант
1800
Не применял ось
Применение компенсации
Позиции осей, не проходящих испытания
Не применялось
Z=150 мм
Применение компенсации
Позиции осей, не проходящих испытания
Не применял ось
Z=350 мм
Рис. 16 Пример представления данных для двунаправленного кругового отклонения G(b) и среднего двунаправленного радиального отклонения D.
+-центр среднеквадратичной окружности двух фактических траекторий; * - точка начала; 1- наибольшая длина пути фактическая траектория, от +Y до +X; 2-наименьшая длина пути фактическая траектория, от +X до +Y; двунаправленное круговое отклонение G(b)XY=0.028 мм; среднее двунаправленное радиальное отклонение DXY=0,001 мм.

52
Рис. 17 Пример представления данных для радиального отклонения G.
+-центр окружности минимальной зоны; *-точка начала; круговое отклонение GXY=0,018мм
Дата испытания: гг/мм/дд
Название 3d принтера:
Измерительный инструмент:
Параметры испытания: диаметр номинальной траектории контурная подача направление обхода испытание оси 3d принтера ( X, Y, Z)
150 мм
300 мм/мин
От +Y к +X
XY
Положение измерительного инструмента:
-центр окружности (X/Y/Z)
-сдвиг относительно исходной точки инструмента (X/Y/Z)
-сдвиг относительно исходной точки заготовки (X/Y/Z)
Температура
-температура окружающей среды
-температура измерительного инструмента
-температура 3d принтера
250/250/100 мм
0/0/-80 мм
0/0/30 мм
22°С
22°С
22°С

53
Метод сбора данных:
-начало
-конец
-количество точек измерения
-усреднение данных
Применение компенсации
Позиции осей, не проходящих испытания
4-й квадрант
4-й квадрант
(только цифровые)
1800
Не применялось температура
Z=150 мм
Рис. 18 Пример представления данных для радиального отклонения F.
+-центр наименьших окружностей; *-точка начала; 0,000-номинальная траектория; радиальное отклонение; F
XY,Max
=0,005мм, F
XY,Min
=-0,013 мм.
1.13.8
Типовые факторы отклонений круговых движений 3д принтеров
Данный раздел посвящен основным факторам влияния типовых отклонений 3д принтеров на круговые движения. Каждое отдельное отклонение оказывает комбинированное воздействие на фактические круговые траектории. По этой причине информации по данному разделу недостаточно для проведения детального анализа круговых измерений.
На круговые траектории, образуемые двумя линейными осями 3д принтера, влияют геометрические отклонения этих двух осей, а также отклонения, вызванные числовым управлением и приводами 3d принтера.

54 1.13.9
Влияние нарастающих линейных отклонений позиционирования
Круговая траектория принимает форму эллипса с наибольшим диаметром, параллельным оси X, в случае, когда происходит перемещение по оси X на большую длину, например, вследствие различного масштаба по осям. Если принять, что ось Y не имеет отклонений, тогда диаметр траектории, параллельный оси Y не меняется, т. е. диаметр траектории равен номинальному диаметру (Рис. 19 а) В случае же, когда перемещение по оси X происходит на малую длину и принято, что ось Y не имеет отклонений, тогда круговая траектория принимает форму эллипса и его наибольший диаметр становится параллельным оси Y. Этот диаметр снова равен номинальному
(Рис. 19 б).
1.13.10
Влияние неперпендикулярности осей когда оси X и Y не перпендикулярны и угол между ними больше 90°, круговая траектория принимает форму эллипса с главными осями, расположенными под углами ±45°. Больший диаметр эллипса расположен под углом 45°( Рис. 20 а) Кроме того, принято, что отклонение от перпендикулярности является единственным отклонением в плоскости XY. Когда угол между этими двумя осями меньше 90°, круговая траектория снова принимает форму эллипса с главными осями, расположенными под углами +45°, а больший диаметр расположен под углом +45°(
Рис. 20 б)

55 а) б)
Рис. 19 Влияние на круговые траектории перемещений на большую и малую длины по оси. а)
Перемещение по оси Х на большую длину б) Перемещение по оси Х на малую длину. 1-
Номинальная траектория; 2 фактическая траектория. a) б)
Рис. 20 Влияние неперпендикулярности осей на круговые траектории. a) Угол больше 90
о б) Угол меньше 90
о
; 1-номинальные траектории; 2-фактическая траектория
1.13.11
Влияние циклических отклонений
Циклические отклонения также влияют на круговые траектории. Отклонение от круговой траектории не является эллиптическим. На Рис. 21 показаны изменения траектории при циклическом отклонении позиционирования Z.