Методика кинематической настройки станков. Конечные звенья, расчетные перемещения, уравнения кинематического баланса цепи

Чтобы достигнуть необходимых перемещений конечных звеньев цепи для получения заданной формы и размеров деталей, производят кинемати­ческую настройку станка, которая в основном сводится к определению пара­метров органа настройки. Расчетные перемещения определяют исходя из формы поверхности, которая должна быть образована на заготовке, и режу­щего инструмента. Затем по кинематической цепи составляется уравнение кинематического баланса, связывающее начальное и конечное перемещение,и из последнего находится зависимость параметра, органа настройки от расчетных перемещений и постоянных коэффициентов цепи.¹

Кинематическая цепь составляется из движущихся, сопряженных между собой и передающих друг другу движение деталей. Если началом кинемати­ческой цепи является источник движений — электродвигатель, то можно найти связь между начальным и конечным звеньям (рис. 3, б):

Выражение (10) является формулой настройки сменных колес гитары скоростей цепи (рис. 3, б).

Приведенный в настоящей главе анализ структурных схем металло­режущих станков позволяет сделать следующие выводы. Кинематическая структура металлорежущих станков зависит от геометрической формы, раз­меров обрабатываемой поверхности и метода обработки. Чем меньше необ­ходимое число исполнительных формообразующих движений, тем из мень­шего количества кинематических цепей состоит кинематическая структура станка, тем более простыми могут быть кинематика и конструкция станка. Существенное значение имеют и другие факторы, например, точность и класс чистоты обработки поверхности, вопросы динамики резания, условия об­служивания станка и экономические факторы.

Кинематическая настройка станков

Под кинематической настройкой станка понимают настройку его цепей, обеспечивающую требуемые скорости движений исполнительных органов станка, а также, при необходимости, условия кинематического согласования перемещений или скоростей исполнительных органов между собой. Цель таких согласований – образование поверхности с заданными формой, размерами, точностью и шероховатостью. Кинематическая настройка является составной частью наладки станка.

В большинстве металлорежущих станков с механическими связями для настройки кинематических цепей применяют органы кинематической настройки в виде гитар сменных зубчатых колес, а также ременных передач, вариаторов, регулируемых электродвигателей, коробок скоростей и подач, характеристикой которых является общее передаточное отношение i органа.

Значение передаточного отношения органа настройки определяют по формуле настройки. Для вывода формулы настройки любого органа кинематической настройки необходимо по кинематической схеме станка наметить такую цепь передач, в которой расположен данный орган и известны перемещения или скорости конечных звеньев этой цепи, связанные функциональной или требуемой зависимостью. Желательно, чтобы такая цепь передач, называемая в дальнейшем цепью согласования, включала в себя только один орган настройки, для которого выводят формулу.

1410 об.эл.дв. ® 80 об.шп.

Для выбранной цепи согласования составляют условие кинематического согласования перемещений ее конечных звеньев, совершающихся в течение определенного промежутка времени, или их скоростей. Эти перемещения могут быть угловыми, линейно-угловыми и линейными. С учетом условия согласования перемещений или скоростей составляют уравнение кинематического баланса цепи согласования, в котором неизвестным является передаточное отношение i органа настройки. Уравнение баланса можно записывать от любого конца цепи согласования. Решение уравнения баланса относительно передаточного отношения органа настройки представляет собой формулу настройки.

Рассмотрим методику анализа кинематической структуры станка и его кинематическую настройку на примере зубошлифовального станка для обработки прямозубых цилиндрических колес. На данном станке производится шлифование боковых поверхностей зубьев прямозубых цилиндрических колес дисковым обкатным кругом. В процессе формообразования оси обрабатываемого колеса и шлифовального круга взаимно перпендикулярны. Боковые поверхности зубьев обрабатываемого колеса в поперечном сечении характеризуется эвольвентой, а в продольном – прямой линией.

Для формирования боковой поверхности зубьев колеса в продольном направлении используют метод касания, который в данном случае реализуется двумя движениями формообразования – вращением шлифовального круга Ф_V (В_Ш.КР) и возвратно-поступательным движением ползуна Ф_S1 (П_Ш.КР) вдоль зуба колеса.

Профиль шлифовального круга имеет очертание профиля зуба прямозубой рейки, поэтому боковая поверхность зубьев колеса в поперечном направлении образуется методом обката, для чего необходимо одно сложное движение качения Ф_S2 (П_ЗАГ.В_ЗАГ.).так как шлифовальный круг имеет вид диска, шлифование боковых поверхностей зубьев колеса ведется последовательно от одной впадины к другой. Поэтому в станке должно быть движение деления Д (В_ДЕЛ), реализуемое поворотом колеса на определенный угол.

Таким образом, кинематическая структура анализируемого станка должна содержать три группы формообразования и одну группу деления, причем три из них простые и одна – сложная.

Группа движения Ф_V (В_Ш.КР)

Исполнительный орган – шпиндель шлифовального круга. Внутренняя кинематическая связь группы осуществляется через связь вращательной кинематической пары, подвижным звеном которой является шпиндель круга, а неподвижным – опоры шпинделя. Внешняя кинематическая связь группы состоит из ременной передачи, соединяющей электродвигатель со шпинделем шлифовального круга.

Группа движения Ф_S1 (П_Ш.КР)

Исполнительный орган – ползун с установленным шлифовальным кругом. Внутренняя кинематическая связь группы осуществляется через поступательную кинематическую пару ползун – направляющие стойки. Внешняя кинематическая связь представляет собой цепь между электродвигателем Д₂ и ползуном.

Формула настройки выводится так:

n эл. дв. ® к дв. х. полз.

к – число дв. ходов ползуна

® - соответствует.

Группа движения Ф_S2 (П_ЗАГ.В_ЗАГ.)

Эта кинематическая группа сложная. Группа имеет два исполнительных органа: шпиндель стола с заготовкой и каретка, на которой смонтирован поворотный стол. Поворотный стол вращается (В_ЗАГ.), а каретка движется поступательно (П_ЗАГ.).

Внутренняя кинематическая связь группы осуществляется через функциональную цепь между кареткой и столом.

Внешняя кинематическая связь группы представляет собой цепь между электродвигателем Д₃ и звеном присоединения к внутренней связи группы.

Формула настройки:

1 об.заг. ®pmz (1 об. заг.=pD, где D=mz);

1 об.заг. ;

;

Здесь - передаточное отношение дифференциала в цепи обкатки.

Группа движения Д (В_ДЕЛ.) (группа деления)

Исполнительный орган – шпиндель поворотного стола. Внутренняя кинематическая связь группы обеспечивается связью вращательной кинематической пары поворотный стол – каретка. Внешняя кинематическая связь группы представляет собой кинематическую цепь от электродвигателя Д₃ до шпинделя стола.

В цепи деления применен двухдисковый делительный механизм. В нем n_{об. левого дискa}®n+1_{об. правого диска} отсюда n = 4 об.

Значит 4 об.левого диска®1/z об. заг.

; ; Здесь - передаточное отношение дифференциала в цепи деления.