Наладка металлорежущих станков

Классификация движений

В процессе обработки заготовка и инструмент совершают согласованные движения, называемые рабочими или исполнительными. По своему целевому назначению исполнительные движения делят на формообразующие, установочные и делительные. Установочные движения необходимы для того, чтобы привести инструмент и заготовку в положение, которое обеспечило бы снятие припуска и получение заданного размера. Установочное движение, при котором происходит резание, называют движением врезания. Установочное движение, при котором резания не происходит, называют наладочным движением.

Примером наладочного движения может служить движение стола координатно-расточного станка при перемещении его после обработки одного отверстия в новое положение для обработки последующих отверстий в этой заготовке.

Делительное движение осуществляется для поворота установленной на станке заготовки на заданный угол. Предназначенные для него механизмы представляют собой либо отдельную делительную головку, либо часть конструкции станка или приспособления. Деление может быть прерывистым или непрерывным. В первом случае заготовка поворачивается периодически, например, при обработке зубчатого колеса модульной дисковой фрезой на горизонтально-фрезерном станке. Во втором случае делительное движение происходит непрерывно и продолжается в течение времени, которое необходимо для обработки детали. Данный метод применяют при обработке зубьев зубчатых колес на зубофрезерных, зубодолбежных станках.

Движение инструмента и заготовки в процессе резания принято делить на главное движение и движение подачи. Главное движение и движение подачи могут быть вращательными и поступательными, они могут совершаться как заготовкой, так и инструментом. Например, в токарных станках главное движение (вращательное) совершает заготовка, движение подачи (поступательное) – инструмент. Во фрезерных станках, наоборот, главное движение получает инструмент (фреза), а поступательное движение подачи – заготовка (стол). Главное движение и движение подачи являются формообразующими движениями. При двух формообразующих движениях одно будет главным, а другое – движением подачи. Если формообразующих движений больше двух, то одно из них будет главным, а остальные – движениями подачи.

Кроме рабочих движений, для обработки деталей на станках необходимы вспомогательные движения, которые в процессе резания не участвуют.

К числу вспомогательных движений относят движения, связанные с установкой и снятием заготовки, управлением станком, установкой и снятием инструмента, его правкой, контролем размеров и др.

1.5. Назначение и типы приводов.
Передачи, применяемые в приводах,
и их передаточные отношения

Приводом станка называется совокупность механизмов, передающих движение от источника движения до органа, выполняющего заданное движение в станке. В привод входят двигатель, механизм изменения передаточного отношения, механизм включения, выключения и реверсирования движений. В станках применяют приводы вращательного (наиболее распространенный тип привода) и прямолинейного движения, а также приводы периодического движения рабочих органов на точно фиксируемую величину (храповый механизм, мальтийский механизм, шаговый двигатель и т. д.).

Приводы станков подразделяются на ступенчатые и бесступенчатые. Ступенчатое изменение скоростей движения обеспечивается коробками скоростей и подач, ступенчатыми шкивами либо электроприводом в виде многоскоростных асинхронных электродвигателей; бесступенчатое – электроприводом постоянного тока, гидроприводом, механическим вариатором или комбинированным приводом (регулируемый электродвигатель постоянного тока с коробкой скоростей или механический вариатор с многоскоростным асинхронным электродвигателем переменного тока).

Передача от двигателя на ведущий вал механизма осуществляется ременной или зубчатой передачей, а также непосредственным соединением валов электродвигателя и механической передачи (встроенные электродвигатели).

В механизмах изменения скоростей движения, включения, выключения и реверсирования передача движения производится через ременные, цепные, зубчатые, винтовые, червячные, фрикционные или гидравлические связи.

В механизмах подачи – через шариковые винтовые пары или пары винт-гайка скольжения и безлюфтовые редукторы, электромеханические и гидромеханические связи.

Основной задачей при выборе параметров и характеристик привода является обеспечение технологических режимов обработки детали с допустимыми геометрическими погрешностями и шероховатостью поверхности при максимальной производительности и минимальной себестоимости обработки.

Условные обозначения элементов различных механических передач стандартизованы и приведены на рис. 1.1.

Рис. 1.1. Передачи:

а – плоскоременная, б – ременная со ступенчатыми шкивами, в – цепная, г – зубчатая, д – зубчатая коническая, е – червячная, ж – реечная, з – червячно-реечная,
и – передача винт-гайка

Каждая передача содержит ведущее и ведомое звенья. Ведущее звено сообщает движение ведомому звену. Основным кинематическим параметром, определяющим соотношение движений между звеньями, является передаточное отношение, которое для вращательных передач равно отношению частоты вращения ведущего вала n ₁ к частоте вращения ведомого n ₂, i = n ₁ / n ₂.

Для понижающих передач i < 1, для повышающих i > 1. Передаточные отношения можно записать также в виде отношения диаметров шкивов для ременных передач (см. рис. 1.1, а, б) или чисел зубьев цепных и зубчатых передач (см. рис. 1.1, в, г, д, е).

Регулирование скоростей рабочих органов станков достигается изменением передаточных отношений в кинематических цепях. Для этих целей используют передачи с подвижными блоками зубчатых колес, передачи с неподвижными, с кулачковыми и фрикционными муфтами. В последнем случае частоту вращения можно менять на ходу.

Подробно механизмы для ступенчатого и бесступенчатого регулирования скоростей в приводах главного движения и подач, а также механизмы для преобразования вращательного движения в поступательное рассмотрены в [3], там же приведено описание типовых механизмов и систем металлорежущих станков.

Стандартизованные условные обозначения элементов кинематических цепей приведены в таблицах [15, с. 19; 18, с. 8; 9, с. 18].

Для большинства металлорежущих станков независимо от их назначения методика наладки одинакова. Она заключается в сообщении исполнительным органам станка согласованных друг с другом движений при обработке деталей.

Процесс наладки станка требует расчета передаточных отношений органа наладки скоростей для получения заданной частоты вращения шпинделя и передаточных отношений органов наладки цепей для осуществления необходимых подач, а также передаточных отношений органов, обеспечивающих настройку на сложную траекторию движений (винтовая линия, эвольвента, спираль Архимеда).

Для этих целей намечают расчетные кинематические цепи, составляют расчетные перемещения конечных звеньев этих цепей и уравнения кинематического баланса, из которых выводят формулы наладки цепей. Уравнением кинематического баланса называют уравнение, связывающее расчетные перемещения конечных звеньев кинематической цепи. Это уравнение служит основой для определения передаточных отношений органа наладки. Конечные звенья могут иметь как вращательное, так и поступательное движения. Если оба конечных звена вращаются, то расчетные перемещения этих звеньев условно записывают следующим образом: n _нмин^-1 ® n _кмин^-1. Стрелка здесь заменяет слово «соответствует». По этим расчетным перемещениям составляют уравнение кинематического баланса данной кинематической цепи: n _н× i _пост× i_х = n _Кмин^-1, где n _к – частота вращения конечного звена; i _пост – постоянное передаточное отношение элементов кинематической цепи; i_х – искомое передаточное отношение органа настройки; n _н – частота вращения начального звена.

Решая уравнение кинематического баланса относительно i _х, получим формулу наладки рассматриваемой кинематической цепи

. (1.2)

При наладке станков в общем случае необходимо:

1. По технологическому процессу изготовления детали установить характер движений в станке и их взаимосвязь.

2. Определить все кинематические цепи, по которым будет осуществляться необходимое для этого движение.

3. Составить соответствующие уравнения кинематических цепей, связывающих попарно рабочие органы станка.

4. По полученным передаточным отношениям вычислить и подобрать зубчатые колеса.

При составлении уравнения кинематической цепи не имеет значения порядок рассмотрения кинематической цепи – от первого элемента ее к последующему звену или наоборот.

Для наладки кинематических цепей применяют устройства, называемые «гитарой». В основном у металлорежущих станков используются двухпарные гитары, в редких случаях, когда необходимы особенно малые передаточные отношения или требуется особенно высокая точность подбора этих отношений, применяют трехпарную гитару.

Дата добавления: 2014-12-29