- 1. ОБРАЗОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТЕЙ 1.1. Поверхности, обрабатываемые на металлорежущих станках
- 1.2. Геометрическое и технологическое образование поверхностей
- 2. ДВИЖЕНИЕ В СТАНКАХ 2.1. Классификация движений
- 2.2. Структура механизма, создающего исполнительное движение
- 3. КИНЕМАТИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА СТАНКА
- 4. МЕТОДИКА АНАЛИЗА КИНЕМАТИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ СТАНКА 4.1. Анализ кинематики станка
- 4.2. План структурного анализа станка
- 4.4. Кинематическая настройка станка
- 5. АНАЛИЗ КИНЕМАТИЧЕСКИХ СТРУКТУР СТАНКОВ
- 5.1. Кинематическая структура резьбообрабатывающих станков
Первоначальной базой конструкции станка является его структура, выражаемая кинематической схемой. Поэтому при конструировании и эксплуатации станков необходимо знать их кинематическую структуру
 Скачать 9.98 Mb.
|
ВВЕДЕНИЕПервоначальной базой конструкции станка является его структура, выражаемая кинематической схемой. Поэтому при конструировании и эксплуатации станков необходимо знать их кинематическую структуру. Несмотря на большое разнообразие станков, предназначенных для выполнения различных технологических операций, структура любого станка базируется на ряде существующих кинематических закономерностей, присущих всем станкам. Знание общих закономерностей позволяет быстрее освоить, рационально эксплуатировать и создавать новые металлообрабатывающие станки. Основные положения по теории кинематической настройки станков впервые были сформулированы профессором Г.М. Головиным. Его исследования были использованы в практике машиностроения. На основании этих работ профессором А.А. Федотенком были проведены дальнейшие исследования. Им были выявлены и установлены более общие закономерности по кинематической структуре металлорежущих станков. В результате этой работы найдены типовые структурные схемы и создана методика анализа кинематической структуры станков. В основу настоящего пособия в отличие от существующих методик при изучении раздела «Устройство, кинематика и наладка металлорежущих станков» положен способ геометрического образования поверхности детали посредством производящих линий. На основании анализа схемы формообразования поверхности выявляются и изучаются основные механизмы и узлы станков, позволяющие реализовать данную схему. Такое изложение материала при изучении соответствует принципам системного анализа машин. Эта методика позволяет выработать у студентов навыки самостоятельного анализа конструкций станков различных типов, понять физическую сущность и назначение отдельных элементов и узлов станков. После подготовки и выполнения практических работ студент должен обладать следующими компетенциями [1, 2]: – способностью к обобщениям, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения, культурой мышления (ОК-1);
1. ОБРАЗОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТЕЙ 1.1. Поверхности, обрабатываемые на металлорежущих станках Поверхности деталей машин, приборов и инструментов отличаются большим разнообразием. Применяя различные процессы резания и соответствующие инструменты на станках, можно образовать поверхность любой требуемой формы. Любая поверхность рассматривается как след, оставляемый одной производящей линией – образующей при ее движении по другой – направляющей. По признаку изменчивости формы производящих линий во время образования поверхностей последние можно разделить на три группы: а) с общими постоянными производящими линиями; б) с одной постоянной производящей и однойизменяющейся; в) с обеими изменяющимися производящими линиями. Если при образовании поверхности поменять функции производящих линий и если в результате этого форма поверхности не изменится, то говорят, что поверхность имеет обратимые производящие линии. Поверхности могут быть объемлющимиили внутренними, либо объемными или наружными. Поверхности можно разделить на замкнутые и незамкнутые. Обрабатываемые на станках заготовки редко имеют одну поверхность как, например, шарики подшипников. В большинстве случаев заготовки ограничиваются несколькими поверхностями, которые должны занимать вполне определенные относительные положения. В этом случае на заготовке имеются линии сопряжения этих поверхностей. Вся поверхность детали составляется из ряда элементарных поверхностей. При обработке таких заготовок необходимо получить как сами элементарные поверхности, так и правильные их относительные положения. Приведенное выше разделение поверхностей позволяет оценить всякую поверхность в отношении возможностей образования ее на станке, не определяя для этого параметры ее геометрической формы. Геометрическая форма большинства технических поверхностей может быть образована путем использования, в качестве производящих, следующих линий: а) линий, реализуемых на станках с помощью простых(вращательного и прямолинейного) и только равномерных движений; б) линий, реализуемых на станках с помощью простых движений как равномерных, так и неравномерных. Этими линиями и задается форма образуемой поверхности. 1.2. Геометрическое и технологическое образование поверхностей Образование реальной поверхности любым технологическим способом обработки материала имеет общий признак, состоящий в том, что всякая реальная поверхность является некоторым приближением к соответствующей геометрической (идеальной) поверхности. Следовательно, технологический процесс образования реальной поверхности представляет собой по существу процесс образования соответствующей ей геометрической поверхности, иначе говоря – процесс гомерического образования реальной поверхности. Поэтомупрежде всего нужно рассмотреть общие закономерности геометрического образования реальных поверхностей. Под геометрической поверхностью обычно понимают след, оставляемый одной производящей геометрической линией, называемой образующей линией, при ее движении по другой производящей геометрической линии – направляющей. Под следом понимается образуемая поверхность какнепрерывное множество последовательных геометрических положений движущейся образующей линии. Таким образом, для геометрического образования любой поверхностипрежде всего необходимы геометрические производящие линии. Производящие линии реальных поверхностей создаются при помощи вспомогательных элементов, каковыми могут быть материальные линии и точки. Движения вспомогательных элементов,в результате которых образуются геометрические производящие линии, называются движениями формообразования и обозначаются буквойФ. Рассмотрим возможные методы образования геометрических линий. Если вспомогательный элемент представляет собой материальную линию, то образовать геометрическую линию можно двумя методами. Первый – метод копирования (рис. 1, а), когда форма и протяженность вспомога-тельной материальной линии 1 одинаковы с протяженностью образуемой линии 3. В этом случае образование линии происходит бездвижения формообразования. Когда форма и протяженность материальной линии 1 не одинаковы с формой и протяженностью образуемой линии 3, применяется метод обката (рис. 1, б). Образуемая линия 3 получается как огибающая последовательных положений, занимаемых вспомогательных элементом 1 при обкате им образуемой линии. Этот метод требует одного движения формообразования – движения качения. Вспомогательным элементом может быть и материальная точка. Образовать геометрическую линию материальной точкой можно также двумя методами. При движении эта материальная точка 2 будет оставлять след, являющийся о6разуемой линией 3 (рис. 1, в). В этом случае линия образуется методом следа, для которого нужно иметь одно движение формообразования. Материальной точкой 2 можно получить линию и другим методом (рис. 1, г), когда образуемая линия 3 является касательной к ряду дополнительных геометрических линий 4 (например, прямых), созданных материальной точкой 2. При этом методе, называемом методе касания, требуются два движения формообразования. Возможна разновидность метода касания, характеризуемая тем, что дополнительные геометрические линии 4 образуются не методом следа, а методом касания (рис. 1, д). В этом случае необходимо иметь три движения формообразования.  Рис. 1. Метод образования геометрических линий Вспомогательным элементом может быть и материальная точка. Образовать геометрическую линию материальной точкой можно также двумя методами. При движении эта материальная точка 2 будет оставлять след, являющийся о6разуемой линией 3 (рис. 1, в). В этом случае линия образуется методом следа, для которого нужно иметь одно движение формообразования. Материальной точкой 2 можно получить линию и другим методом (рис. 1, г), когда образуемая линия 3 является касательной к ряду дополнительных геометрических линий 4 (например, прямых), созданных материальной точкой 2. Приэтом методе, называемом методе касания, требуются два движения формообразования.Возможна разновидность метода касания, характеризуемая тем, что дополнительные геометрические линии 4 образуются неметодом следа, а методом касания (рис. 1, д). В этом случае необходимо иметь три движения формо-образования. Таким образом, для создания заданной поверхности необходимо иметь две геометрические производящие линии соответствующей формы и протяженности, каждую из которых можно образовать указанными четырьмя методами. Отсюда следует, что метод образования поверхности определяется формой вспомогательного элемента (инструмента), методом образования каждой геометрической производящей линии в отдельности и сочетанием методовобразованияпроизводящих линий. Количество возможных методов образования поверхности увеличивается, если учесть, что некоторые поверхности могут быть образованы различными по форме образующими линиями. Например, гиперболоид вращения можно получить образующими криволинейной илипрямолинейной формы или образующей в виде окружности непрерывно измеряющегося радиуса (рис. 2). Один и тот же круглый цилиндр можно образовать прямой линией или окружностью постоянного радиуса.  Рис.2. Геометрическое образование однотипных поверхностей производящими линиями различной формы Посредством одной и той же образующей можно получить поверхности различной формы. Так, например, одной той же прямой линией, но при различных расположенияхее относительноосивращения можно получить различные по форме поверхности: гиперболоид вращения, круглый цилиндр, круглый конус. 2. ДВИЖЕНИЕ В СТАНКАХ 2.1. Классификация движений Для образования поверхностей в металлорежущем станке создается ряд движений. Эти движения являются вполне определенными, отвечающими заданному процессу. Для этого, чтобы обеспечить необходимую закономерность каждого из этих движений, нужно установить характеризующие их параметры. Движение в станке (как и вообще любое движение) определяется параметрами пространства и времени. К параметрам пространства относятся: а) траектория – форма пути, по которому движется точка А (рис. 3, а); б) путь – протяженность траектории l (рис. 3, б); в) скорость V перемещение точки А по траектории (рис. 3, в); г) направление движения (рис. 3, г); д) исходное положение, соответствующее началу движения точки А по траектории (рис. 3, д).  Рис.3. Примеры движения Каждый из этих параметров может иметь количественную и качественную стороны. Под количественной стороной параметра понимается исходное значение или положение этого параметра, под качественной стороной – характер изменения исходной величины параметра. Во времени движения оценивается двумя параметрами: а) моментом начала движения, xaрактеризующим относительное положение данного движения в общем цикле движений; б) характером движения по времени в смысле его непрерывности. Движение характеризуется не только параметрами пространства и времени, но и той специфической функцией, которую они выполняют в общей системе движений. В станках каждое из движений служат для выполнения определенной производственной функции. Такие движения называются исполнительными движениями. Траектория этих движений может быть дугой окружности или прямой линией, но может иметь и сложную форму, например, форму винтовой линии, эвольвенты, окружности, пространственной спирали и т.д. В подобных случаях потребуется несколько вращательных, прямолинейных или тех и других движений, чтобы создать исполнительное движение по заданной сложной траектории. Каждое из этих вращательных и прямолинейных движений, взятое в отдельности, не может обеспечивать решения той производственной задачи, для выполнения которой предназначается исполнительное движение. Поэтому, движения, которыми создается заданное исполнительное движение, называются элементарными движениями. Элементарные движения – это взаимосвязанные вращательные и прямолинейные движения, цель которых всегда одна – создание испол-нительных движений. Элементарные движения не могут существовать в станке как самостоятельные движения вне исполнительного движения. Траектория элементарных движений всегда создается простой вращательной или прямолинейной кинематической парой. Исполнительные движенияотличаются друг от друга количеством и сочетанием элементарных движений, из которых они составляются. Одноэлeментарные исполнительные движения называются простыми, многоэлементарные –сложными. Исполнительные движения подразделяются и по признаку регулируемости параметров движений. Они могут быть со всеми регулируемыми, со всеми нерегулируемыми и с частично регулируемыми параметрами. Возможное число регулируемых параметров зависит от xapaктеpa исполнительных движений. Если исполнительное движение простое – вращательное или прямолинейное, тоего траектория создается кинематическойпарой и поэтому настройка движения на траекторию отпадает. При замкнутой траектории исполнительного движения отпадает надобность в настройке двух параметров – пути и исходногоположения. Максимальным числом настраиваемыхпараметров обладает сложное движение с незамкнутой траекторией (табл. 1). Таблица 1 Число настраиваемых параметров в зависимостиот характера движения
Указанное в таблице количество настраиваемых параметров не всегда может быть использовано полностью. Иногда, учитывая факторы, вытекающие из технологического назначения станка, отказываются от настройки некоторых параметров. По целевому назначению исполнительные движения подразделяются на движения формообразования, деления, установочные, управления и вспомогательные. Движения формообразования – это те движения, которые в процессе резанья образуют заданные поверхности на заготовке. При образовании нескольких одинаковых поверхностей применяется движение деления для перемещения траектории движения формообразования в новое геометрическое положение. Для введения инструмента в зону резания применяется установочное движение. Если во время установочного движения происходит резанье, то это движение называется движением врезания. Установочное движение, во время выполнения которого резания не производится, является наладочным движением. Движение управления и вспомогательные движения не участвуют непосредственно в процессе обработки, но обслуживают его. Процесс геометрического образования поверхности осуществляется тем или иным технологическим процессом обработки, в частности, в станках этим процессом являются процесс резанья, и поэтому нужна связь между движениями формообразования и движениями резания. Движения скорости резанья и подачи являются движениями формообразования, и, наоборот, всякое движение формообразования является или движением скорости резанья, или движением подачи. Процесс формообразования может осуществляться одним или несколькими исполнительными движениями формообразования. Следовательно, при движении формообразования оно будет одновременно движением скорости резанья, при нескольких движениях формообразования одно движение будет движением скорости резания, а другие – движением подачи. Для характеристики формообразующих исполнительных движений принято условное обозначение, например,  ,которое используется при нарезании профильным резцом многозаходной резьбы (рис.4). Буква Ф обозначает, что исполнительное движение является движе-нием формообразования. Индекс V при ней указывает на то, что по отношению к процессу резания оно одновременно является движение скорости резания. В скобках указывается, из каких элементов движений составляется исполнительное движение. Для неформообразующих исполнительных движений приняты следующие условные обозначения:  –движение деления; – наладочное движение; – движение управления; – вспомогательное. Рис. 4. Схема движений при нарезании многозаходной резьбы 2.2. Структура механизма, создающего исполнительное движение Для создания в станке определенного исполнительного движения необходим соответствующий механизм – кинематическая группа.Она представляет собой сочетание источника движения, внутренней и внешней кинематических связей. В качестве источников движения применяются электро-, гидро-, пневмодвигатели и другие, а также мускульная сила человека при ручном приводе. Внутренняя связь – это как бы устройство, обеспечивающее создание траектории исполнительного движения. В кинематической группе, создающей простое исполнительное движение внутренней связью, как правило, является одна кинематическая пара. В группе, создающей сложное исполнительное движение, внутренней связью является совокупность нескольких кинематических пар и кинематических цепей, связывающих подвижные звенья этих пар. В большинстве случаев нужна внешняя кинематическая связь (например, в виде кинематической цепи) между источником движения и внутренней связью. Для возможности получения исполнительного движения с различными параметрами в кинематической группе размещается необходимое количество органов настройки. Кинематические группы, имеющие внутреннюю связь в виде одной кинематической пары, называются простыми кинематическим группами. На рис. 5 в качестве примера представлена структура кинематической группы протяжного станка, создающий прямолинейное движение формообразования  . Внутренняя связь этой группы представляет собой одну поступательную кинематическую пару между ползуном 1 и станиной 2. Внешнюю связь составляет кинематическая цепь 3–4 и передача винт–гайка с шагом t. Органы настройки изображены ромбом, квадратом и переставными упорами на ползуне. Движение  – простое, с незамкнутой траекторией. Настраивается оно по четырем параметрам: на скорость – гитарой iV; на направление – реверсом P1;на путь и исходное положение – упорами (размер L и H). Рис. 5. Структура простой кинематической группы Кинематические группы, имеющие внутреннюю связь в виде совокупности кинематических пар и кинематических цепей, называются сложными кинематическими группами. На рис. 6 представлена структура кинематической группы винторез-ного станка, создающей винтовое движение формообразования  . Внутренняя связь этой группы состоит: из вращательной кинематической пары между шпинделем 1 и передней бабкой 2; поступательной – между супортом 3 и станиной 4; кинематической цепи 5–iX–P1–6–винт–гайка. Внешней связью является кинематическая цепь 7–P2–iV–8. Звено 8 принадлежит обеим связям, поэтому оно называется звеном соединения связей. Движение  – сложное с незамкнутой траекторией, и поэтому оно должно настраиваться по всем пяти параметрам. Настройка на траекторию ведется двумя органами: гитарой iX на шаг резьбы и реверсом P1 – на направление резьбы. Настройку на путь обеспечивают упоры, установленные на суппорте на расстоянии L друг от друга и воздействующие на конечные выключатели двигателя М1при движении суппорта. Скорость движения настраивается коробкой или гитарой скорости резанья iV. Направление нарезания резьбы (к передней бабке или от нее) достигается реверсом P2. Исходное положение начала резьбы получают установкой абсолютного положения тех же устройств на размер Н, не изменяя их относительного положения (размер L). Рис. 6. Структура сложной кинематической группы, создающей двухэлементарное исполнительное движение На рис. 7 представлена структура кинематической группы винторез-ного станка для конических резьб, создающей более сложное движение  . Внутренняя связь этой группы состоит: из вращательной ки-нематической пары между шпинделем 1 и передней бабкой 2;поступа-тельной – между кареткой суппорта 3 и станиной; поступательной – между поперечным суппортом 5 и кареткой 3;двух кинематических цепей 6–iX–P1–7–t1 и t1–8–iY–P2–9–t2. Внешней связью является кинематическая цепь 10–P3–iV–11. Движение – сложное с незамкнутой траекторией и должно настраиваться по всем пяти параметрам.Из анализа сложных кинематических групп видно, что внутренняя связь их содержит одно или несколько кинематических цепей, число которых на единицу меньше числа элементарных движений, составляющих создаваемое движение. Как было указано выше, простой кинематической группой, как правило, создается простое исполнительное движение так же, как сложной кинематической группой – сложное исполнительное движение. Однако простой кинематической группой можно создать и сложное движение, например: винтовое  в сверлильном станке (рис. 8, а), в котором шпиндель представляет собой ходовой винт, сочетаемый с неподвижной гайкой, расположенной в передней бабке станка, или винтовое движение  в сверлильном станке (рис. 8, б) при нарезании резьбы метчиком. Сложной кинематической группой можно создать прямую линию.На рис. 9 показан пример структуры кинематической группы токарного станка, создающий исполнительным движением  образующую линию конической поверхности.Приведенные примеры показывают, что задаваемую форму траектории можно получить различными по структуре простыми и сложными кинематическими группами. Структура группы зависит не только от кинематических факторов, но и от ряда требований, предъявляемых к создаваемому исполнительному движению и вытекающих из технологического назначения станка.  Рис. 7. Структура сложной кинематической группы, создающей трехэлементарное исполнительное движение  Рис. 8. Примеры создания сложных движений простыми группами  Рис. 9. Примеры создания прямой линии двухэлементарным движение 3. КИНЕМАТИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА СТАНКА Кинематическая структура станка может состоять из одной кинематической группы, создающей одно исполнительное движение формообразования – движение резанья. В этом случае кинематическая структура станка – это структура кинематической группы. В качестве примера можно указать на протяжные станки, в которых одним исполнительным движением осуществляется несколько процессов обработки: процессы формообразования, врезания и в нескольких случаях деления. Чаще в станке создается несколько равных исполнительных движений. В этих случаях кинематическая структура станка составляется из нескольких кинематических групп и зависит, прежде всего, от числа этих групп, их характера и назначения. В станке необязательно наличие кинематических групп всех указанных выше назначений. Так, например, станки часто не имеют групп деления, поскольку или процесс деления не нужен для работы станка, или этот процесс осуществляется попутно каким-либо другим движением, например движением формообразования. Может отсутствовать также установочное движение. Единственными кинематическими группами, без которых не может существовать станок, является группы формообразования, которые определяют кинематическую структуру станка. Обычно на станке предусматривается выполнение различных работ и применение различных методов обработки, поэтому для каждого из этих случаев в станке будет использоваться своя частная структура. Общая структура большинства универсальных станков состоит из ряда частотных кинематических структур, которые образуются путем составления разных комбинаций, имеющихся кинематических групп. Кинематические группы, осуществляющие процессы формообразования, деления и установочного движения, вместе составляют основную часть частной структурыстанка. Основная часть и группы управления и вспомогательных движений составляют полную частную структуру станка. На структуру станка большое влияние оказывает способ кинематического соединения групп между собой, который, прежде всего, зависит от наличия или отсутствия в соединяемых группах совмещенных по траектории исполнительных или элементарных движений. В случае отсутствия совмещенных по траектории движений кинематические группы соединяются между собой через промежуточные или неподвижные звенья станка. Структура станков, имеющих кинематические группы с совмещенными по траектории исполнительными или элементарными движениями, в свою очередь зависит от наличия в станке общих для нескольких групп исполнительных кинематических пар. На рис. 10 показаны варианты структуры таких станков, составленные из кинематических групп с поступательными исполнительными движениями Ф1(П1) и Ф2(П2). В первой схеме на две соединяемые простые группы имеется только одна исполнительная пара А. Если количество исполнительных пар меньше числа движений, то кинематическое соединение группы между собой осуществляется лишь через какое-либо специальное устройство, в частности, через суммирующий механизм (дифференциал  ). Структура станка по второй схеме принимает другой вид, так как совмещение траекторий исполнительных движений производится здесь через промежуточное исполнительное звено 2. Рис. 10. Соединение кинематических групп Если совмещение траекторий двух движений выполняется общей исполнительной парой и движения эти происходят одновременно, то кинематическое соединение двух групп возможно только с помощью суммирующих механизмов. Если же исполнительные движения разновременные, то применяются три способа соединения групп: параллельный, последовательный и смешанный. Рассмотрим каждый из этих способов. Способ параллельного соединениягрупп состоит в том, что исполнительное звено, на котором совмещаются элементарные движения, может одновременно выполнять оба движения, даже если они различны по длительности. Так, на рис. 11, а показана структура станка со сложной и простой группами. Движение формообразования  происходит непрерывно, а движение деления  – периодически. Благодаря суммирующему механизму исполнительное звено II участвует в двух разных по длительности исполнительных механизмов  и . Признаком параллельного соединения двух групп является наличие в станке суммирующего механизма, через который проходят связи обеих групп. Рис. 11. Способы соединения кинематических групп Сущность последовательного соединения групп состоит в том, что общее исполнительное звено II (см. рис. 11, б) поочередно учувствует в одном исполнительном движении  , выполняя элементарное движение В2, то в другом исполнительном движении  , выполняя элементарное движение В3. При этом способе соединения общее исполнительное звено II поочередно присоединяется муфтой М1 к соединенным кинематическим группам. При включении муфты М1 вправо муфта М2 делительного диска выключается, а муфта М3 включается. Признаком последовательного соединения групп является наличие механизма, разрывающего и вновь соединяющего кинематические цепи связей. Разрыв и восстановление этих цепей может производиться кулачковыми муфтами, дифференциальными, делительными дисками и другими устройствами.Смешанное (параллельно-последовательное) соединение групп основано на разложении одного более сложного движения на два менее сложных. Если в кинематической цепи 1–2 внутренней связи группы движения Ф(В1В2) (рис. 11, в) установить реверс Р1, то, когда последний изменит направление элементарного движения  на  , на звене II сохраниться движение В2'. Следовательно, общее исполнительное звено IIвначале участвует в двух исполнительных движениях Ф(В1В2) и Д(В2), затем при возникновении на звене I вспомогательного движения В1' исполнительное движение Ф(В1В2) прекращается, а на звене II остается простое движение Д(В2). Таким образом, вначале осуществляются параллельно два процесса – формообразования и деления, а затем – только деления. Признаком смешанного соединения групп является наличие специального реверсивного механизма. Реверсирование может производиться кулачками, реверсами с составными колесами и другими устройствами.Кинематическая структура формообразующей части станка может быть отнесена к одному из трех классов: а) класс Э – элементарная структура, состоящая только из простых кинематических групп; б) класс С – сложная структура, состоящая только из сложных кинематических групп; в) класс К – комбинированная структура, состоящая из простых и сложных кинематических групп. 4. МЕТОДИКА АНАЛИЗА КИНЕМАТИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ СТАНКА 4.1. Анализ кинематики станка Кинематическую схему любого металлорежущего станка можно проанализировать, пользуясь сформулированными выше общими теоретическими положениями, относящимися к кинематической структуре станков. Из этого анализа выясняются кинематические связи станка и назначение каждого из различных устройств (органов настройки, суммирующих механизмов и пр.), указанных в схеме. План анализа кинематики станка основан наследующих трех положениях.
4.2. План структурного анализа станка
а) находится внутренняя кинематическая связь, обеспечивающая траекторию исполнительного движения; б) находиться внешняя кинематическая связь от источника движения; в) исходя из характера исполнительного движения, устанавливаются настраиваемые параметры движения; г) находятся органы настройки для регулируемых параметров. 4.3. Органы настройки Для возможности получения исполнительных движений с различными параметрами в станке размещается необходимое количество органов настройки. Органы настройки представляют собой устройства механического или другого – электрического, гидравлического и т.д. типа. По конструкции органы настройки различны, но их можно разделить на две группы: со сменными звеньями и с постоянными звеньями. К первым относятся гитары сменных зубчатых колес, сменные кулачки, сменные копиры, и другие устройства; к числу органов настройки с постоянными звеньями относятся коробки скоростей, коробки подач, храповые механизмы, регулируемые рычаги (с передвижной опорой или с регулировкой длины), передвижные упоры, различные шкалы, вариаторы, реостаты, дроссели, золотники и другие устройства. Органы настройки различаются и по характеру управления ими. По этому признаку их можно также разделить на две группы. К первой группе относятся органы настройки, у которых отсчет параметра производится в тех же величинах, в каких выражен настраиваемый параметр. Такими органами настройки являются различные шкалы, коробки подач (коробки скоростей или подач) и т.д. Ко второй группе относятся органы настройки, которые характеризуются величинами, непосредственно не определяющими настраиваемый параметрисполнительного движения, и поэтому для их определения требуется некоторая математическая обработка. Такими органами настройки являются гитары сменных колес, регулируемые рычаги, сменные кулачки, перфоленты и др. В станках с немеханическими связями характеристика органов настройки определяется специфическими способами в зависимости от устройства самого органа настройки. В станках с механическими связями характеристика органов настройки определяется через передаточные отношения. 4.4. Кинематическая настройка станка При анализе кинематической структуры станка рассматривались структурные кинематические цепи, через которые передается движение исполнительным звеньям. Для определения передаточного отношения органов настройки в каждой кинематической группе между некоторыми конечными звеньями намечаются расчетные кинематические цепи, причем так, чтобы органы настройки, для которых определяются искомые передаточные отношения, располагались внутри этих цепей. Для каждой расчетной кинематической цепи составляется уравнение, названное Головиным Г.М. «уравнением кинематического баланса», из которого и определяется искомое передаточное отношение органа настройки. Для определения передаточного отношения каждого органа настройки намечается расчетная кинематическая цепь, составляются расчетные перемещения конечных звеньев этой цепи и уравнение кинематического баланса, из которого и выводится формула настройки органа настройки (гитары сменных колес, регулируемого рычага и т.д.). Расчетные перемещения конечных звеньев цепи составляются на основании процесса формообразования поверхности. При определении расчетных перемещений конечных звеньев цепей внутренних связей можно руководствоваться тем, что при согласованных движениях режущего инструмента и заготовки часто воспроизводится какая-либо механическая передача. Следовательно, передаточное отношение этой передачи должно быть использовано при определении расчетных перемещений инструмента и заготовки. Для органов настройки, расположенных в цепях внешних связей, расчетные перемещения конечных звеньев будут зависеть от характера оценки параметра скорости. 5. АНАЛИЗ КИНЕМАТИЧЕСКИХ СТРУКТУР СТАНКОВ В этом разделе рассмотрены станки, имеющую сложную и комбинированную кинематическую структуру. Анализ станков проведен по группам исходя из общности формы образуемых поверхностей. Станки с элементарной кинематической структурой, которая состоит только их простых кинематических групп, создающие простые исполнительные движения формообразования, здесь не рассматриваются. 5.1. Кинематическая структура резьбообрабатывающих станков Методы образования резьб Кинематическая структура формообразующей части этих станков должна состоять из кинематических групп, создающих исполнительные движения для образования винтовой поверхности. Кинематическая структура станков, нарезающих резьбу фасонным резцом или метчиком (рис. 12, а и б), состоит из одной кинематической группы, осуществляющей винтовое движение ФV(В1П2). В схеме (рис.12, а) во внутреннюю связь группы входит кинематическая цепь с органом настройки  , внешней связью является кинематическая цепь с органом настройки  . В станке, нарезающим резьбу метчиком (рис. 12, б), внутренняя связь для создания винтовой траектории исполнительного движения осуществляется винтовой кинематической парой между метчиком и заготовкой. Поэтому станок имеет вместо сложной простую кинематическую группу. Настройка на шаг нарезаемой резьбы здесь отпадает, имеется кинематическая цепь лишь во внешней связи с органом настройки .Винтовую поверхность можно получить как поверхность, касающуюся ряда вспомогательных поверхностей, созданных отдельным вращательным движением режущего инструмента ФV(В1). Расположение вспомо-гательных поверхностей относительно заготовки создается винтовым движением заготовки и инструмента ФS(В2П3). По этому методу обра-зуется резьба дисковой фрезой (рис. 12, в), гребенчатой фрезой с кольце-вой нарезкой, охватывающей резцовой головкой и шлифовальными кругами. Во всех перечисленных случаях кинематическая структура формообразующей части станка состоит из двух кинематических групп: простой, в кинематической цепи внешней связи которой находиться орган настройки , и сложной, в кинематических цепях внутренней и внешней связей которых находиться органы настройки и .При обработки червяков и ходовых винтов, помимо указанных методов, применяют нарезание резьбы чашечным резцом в виде зубчатого колеса с профилем зуба, форма которого является сопряженной при обкате с профилем резьбы нарезаемого червяка. Кинематическая структура станка состоит из двух сложных кинематических групп (рис. 12, г). Группа, осуществляющая движение ФV(В1В2), указана с органами настройки  и , а движение ФS(П1П2) – с органами настройки  и  . Кинематические группы имеют совмещенные по траектории элементарные движения В2 и В4, и поэтому кинематическое соединение группы осуществляется через суммирующий механизм  .Кинематическая структура резьбообрабатывающих станков иногда усложняется. Так, при нарезании резьбы (рис. 12, д) остроконечным резцом в станке, кроме сложной кинематической группы, обеспе-чивающей винтовое движение ФV(В1П2), имеется простая или сложная группа (в зависимости от профиля резьбы), создающая исполнительное движение образования профиля резьбы.  Рис. 12. Структурные схемы резьбообрабатывающих станков Если требуется нарезать фасонным резцом не цилиндрическую, а например, коническую резьбу, то внутренняя связь кинематической группы, осуществляющей винтовое движение ФV(В1П2П3), усложняется (см. рис. 12, е). Во внутреннюю связь этой группы, помимо трех кинемати-ческих пар, входят две кинематические цепи с органами настройки и . |
|||||||||||||||||||||||||||