Изучение кинематической структуры

Металлорежущих станков

Кинематическую (структурную) схему любого металлорежущего станка можно проанализировать, пользуясь общими теоретическими положениями, изложенными в разделе 2. Примерный план анализа:

1. Кинематическую схему анализируют по частям, а не целиком, и, прежде всего, рассматривают кинематические группы, создающие движения формообразования, деления и врезания. В заключение рассматривают группы управления и вспомогательных движений.

2. Анализ схемы начинают не с источников движения (двигателей), а с поиска исполнительных звеньев и внутренних связей, обеспечивающих траектории исполнительных движений.

3. При структурном анализе рассматривают структурные цепи, а при кинематической настройке станка – расчетные кинематические цепи. Структурные и расчетные цепи – это не одно и то же. Структурные цепи – это реальные цепи, обеспечивающие кинематические связи, необходимые для получения заданных параметров создаваемого исполнительного движения, а расчетные кинематические цепи составляются искусственно, с целью определения неизвестных параметров органов настройки. Поэтому расчетные цепи могут отличаться от структурных цепей, как по своему составу, так и по количеству.

В общем случае анализ кинематической схемы станка выполняется в такой последовательности:

А. Исходя из формы образуемой поверхности и режущего инструмента, а также из схемы формообразования, определяют количество и характер кинематических групп для движений формообразования, деления и врезания. После этого кинематическую схему разделяют на столько же частей.

Б. Зная характер исполнительных движений, анализируют структуру каждой кинематической группы в отдельности. В группе находят внутреннюю и внешнюю кинематические связи и органы настройки для регулируемых параметров исполнительного движения.

В. Рассматривают остальную часть кинематической схемы, состоящую обычно из групп управления и вспомогательных движений.

Г. Выводят формулы настройки (ФН) гитар и некоторых других настраиваемых органов.

Для вывода ФН по кинематической схеме намечают расчетную кинематическую цепь, связывающую исполнительные звенья или между собой, или с источником движения. По этой цепи определяют расчетные перемещения (РП) ее конечных звеньев. Согласно РП составляют уравнение кинематической цепи (УКЦ), устанавливающее кинематическую связь между перемещениями исполнительных звеньев рассматриваемой цепи. Решая УКЦ относительно передаточного отношения органа настройки, получают ФН.

Проиллюстрируем данную методику на примере анализа типовой структурной схемы шлицефрезерного станка ( см. рис.).

Боковая поверхность винтового шлица очерчена по профилю эвольвентой окружности (прямобочного шлица) отрезком прямой, а по длине винтовой линией.

Червячная фреза представляет собой совокупность исходных режущих реек, расположенных на цилиндре и смещенных одна относительно другой по винтовой линии. Режущий контур зубьев, каждый из которых имеет правую и левую режущие кромки в виде материальных линий, очерчен отрезками прямых (для прямобочного шлица по эвольвенте). Размеры режущих зубьев обычно соответствуют размерам впадин между нарезаемыми зубьями, а их геометрическое взаимное положение обусловлено необходимостью выполнения делительного процесса и определяется окружным шагом нарезаемого зубчатого (шлицевого) вала. Форма режущей кромки червячной фрезы и форма профиля зуба или шлица нарезаемого вала различаются между собой, поэтому профили шлицев можно получить только методом обката. Воспроизводящая винтовая линия по длине шлица образуется методом касания, так как образуемая винтовая линия является касательной к ряду дополнительных окружностей, создаваемых вращающимися материальными точками воспроизводящего режущего контура. Таким образом, образование боковой поверхности винтового шлица будет осуществляться сочетанием обката (профиль шлица) и касания (линия шлица по длине). По методу образования поверхности устанавливаем количество движений формообразования. Для воспроизведения профиля обкатом требуется одно сложное движение формообразования, а для воспроизведения линии по длине касанием – два простых движения формообразования.

При фрезеровании червячными фрезами процессы деления и врезания осуществляются попутно в процессе формообразования. Следовательно, основная часть структуры станка должна состоять только из формообразующих групп.

По форме производящих геометрических линий образуемой поверхности и форме режущей кромки инструмента определяем состав каждого исполнительного движения и составляем условную запись этих движений.

формообразования: движение обката (скорости резания) Ф_v(В₁В₂) и винторезное движение (подачи) Ф_s(П₃ В₄).

По условной записи исполнительных движений находим исполнительные звенья, совершающие соответствующие элементарные движения. В анализируемом станке такими звеньями являются шпиндель 1 фрезы, шпиндель 2 заготовки и фрезерная головка 3. Таким образом, четыре элементарных движения осуществляют только три подвижных звена. Следовательно, общему исполнительному звену (шпинделю 2) приходится совершать два элементарных движения В₂ и В₄.

Два элементарных движения на одном звене физически складываются с помощью дифференциала. Однако в кинематике станка он отсутствует. Слагаемые движения имеют одинаковую скоростную характеристику, продолжительность их одинакова и создаются они одним источником движения. Следовательно, эти движения складываются математически без дифференциала. В этом случае запись исполнительных движений будет иной – Ф_v(В₁В₂ ± В₄) и Ф_s(П₃). При этом между кинематическими группами обязательно должна быть кинематическая связь.

Анализируем состав кинематических групп. Группа формообразования, создающая движение обката Ф_v(В₁В₂ ± В₄). Движение сложное, двухэлементарное, замкнутое, воспроизводит зацепление червячной передачи. Внутренняя связь группы:

В₁→4→3→R₁→i_x →2→1→В₂.

Внешняя связь:

М₁→5→i_v→3.

Группа настраивается по двум параметрам: на траекторию и скорость резания органами настройки соответственно i_x и i_v.

Группа формообразования, создающая движение подачи, Ф_s(П₃). Движение Ф_s простое, незамкнутое. Внутренняя связь группы – поступательная пара:

суппорт фрезерной головки 3 → направляющие станины.

Внешняя связь:

М₁ →i_v →3→R₁→i_x→2→i_s→R₂→6→7→ТВ_t→П₃.

Группа настраивается на скорость (подачу) органом настройки i_s, на путь и исходную точку упорами системы управления, на направление реверсом R₂.

В схеме предусмотрена ненастраиваемая вспомогательная группа Вс(П₄) для ускоренного перемещения фрезерной головки при наладке станка с приводом от отдельного электродвигателя М₂. Ее внутренняя связь совпадает с внутренней связью группы Ф_s, а внешняя связь М₂→8→6→7→ТВ_t.

Формообразующие группы связаны между собой общим электродвигателем, а часть внутренней связи группы Ф_v является также частью внешней связи группы Ф_s.

Вывод ФН для органов настройки i_x, i_v, i_s.

Орган настройки i_x. Внутренняя связь группы Ф_v содержит один орган настройки. Поэтому расчетная цепь для этого органа настройки совпадает с внутренней связью.

При нарезании прямых шлицев за один оборот заготовки (движение В₂) фреза делает z/k оборотов (движение В₁) и перемещается по образующей цилиндра на величину s мм. Для получения винтовых шлицев при перемещении фрезы на величину s заготовка должна дополнительно повернуться на s/T оборота (движение В₄), что соответствует дополнительному повороту фрезы на ±(z/k)∙(s/T). Следовательно, РП:

1 об. заготовки (В₂ ± В₄) → z/k∙(1±s/T), об. фрезы (В₁),

где k – число заходов фрезы; z – число нарезаемых шлицев; T – шаг винтовой линии шлицев; s – подача, мм/мин.

УКЦ:

z/k∙(1±s/T) = 1∙i₀₁∙(1/i_x).

ФН:

где c₁ = i₀₁ – константа конкретной модели станка, равная произведению передаточных отношений постоянных передач расчетной цепи.

Орган настройки i_v. Согласно нормативам резания при фрезеровании скорость резания принимается по круговой частоте фрезы. Поэтому, расчетная цепь для i_v – это кинематическая цепь, связывающая электродвигатель с фрезой. Следовательно, РП:

п_М1 мин^-1 → п_фр мин^-1(В₁).

Тогда, УКЦ:

п_фр = п_М1· i₀₂· i_v.

ФН:

i_v = n_фр/c₂,

где i₀₂ – произведение передаточных отношений постоянных передач расчетной цепи; с₂ = п_М1 · i₀₂ – константа.

Орган настройки i_s. Расчетная цепь – это кинематическая цепь, связывающая шпиндель заготовки с тяговым валом фрезерной головки. Поэтому, РП:

1 об. заготовки → s мм продольного перемещения фрезы.

УКЦ:

s = 1· i₀₃ · i_s· t_ТВ.

ФН:

i_s = s/c₃,

где i₀₃ – произведение передаточных отношений постоянных передач расчетной цепи; t_ТВ – шаг тягового вала; с₃ = i₀₃· t_ТВ.

Задания для самостоятельной управляемой работы

На основе изучения разделов 2 и 3 самостоятельно проведите анализ следующих станков различного уровня сложности по их кинематическим схемам.

-токарно-винторезный станок модели 1К62 [6, с. 26];

-токарно-револьверный станок модели 1П325 [6, с. 40];

-токарно-карусельный станок модели 1508 [6, с. 46-47];

-токарный вертикальный полуавтомат модели 1К282 [2, с. 202];

-вертикально-сверлильный станок модели 2А150 [6, с. 49];

-горизонтально-расточной станок модели 2625 [6, с. 54-55];

-координатно-расточной станок модели 2А45 [6, с. 57];

-горизонтально-фрезерный станок модели 6М82 [6, с. 62];

-внутришлифовальный станок модели 3А228 [6, с. 95];

-токарно-револьверный автомат модели 1Б140 [5, с. 18];

-радиально-сверлильный станок модели 2А55 [5, с. 32];

-координатно-расточной станок модели 2А450 [5, с. 37];

-токарный многорезцовый полуавтомат модели 1А730 [5, с. 22];

-токарно-револьверный станок модели 1341 [4, с. 14];

-зубофрезерный полуавтомат модели 5К32А [5, с. 69];

-универсальный заточной станок модели 3В642 [7, с. 278];;

-зубодолбежный полуавтомат модели 5140 [5, с. 71];

-зубофрезерный станок модели 53А50 [7, с. 232];

-зубодолбежный полуавтомат модели 5140 [5, с. 71];

-зубодолбежный станок модели 5122 [7, с. 227];

-полуавтомат для фрезерования сверл модели 6793 [7, с. 193];

-резьбофрезерный полуавтомат модели 5Б63Г [7, с. 202];

-резьбошлифовальный станок модели 5К822В [7, с. 271];

-резьбошлифовальный полуавтомат модели МВ-13 [7, с. 275];

-зубошлифовальный полуавтомат модели 5А893С [7, с. 291].

-зубошлифовальный полуавтомат модели5Д833 [2, с. 378];

-зубохонинговальный станок модели 5В913 [2, с. 373].

При выполнении самостоятельной управляемой работы возможно также использование схем новейших металлорежущих станков, описание которых, как правило, приводится в текущих периодических издания.

КОНСНЕКТ ЛЕКЦИЙ

ВВЕДЕНИЕВ СТАНКОВЕДЕНИЕ

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: