Кинематические схемы станков

Движения в станке.

Для получения требуемой формы изготавливаемой детали рабочим (исполнительным) органам станка необходимо сообщать соответствующие движения. Эти движения можно подразделить на основные и вспомогательные.

К основным движениям относятся главное движение и движение подачи.

Главное движение - прямолинейное поступательное или вращательное движение заготовки или инструмента, происходящее с наибольшей скоростью в процессе резания.

Движение подачи - прямолинейное поступательное или вращательное движение режущего инструмента или заготовки, скорость которого меньше скорости главного движения.

Движение с вала на вал передается при помощи механических звеньев.

Если два звена соединены между собой и допускают относительное движение, то такая пара называется кинематической.

Кинематической цепью называется совокупность кинематических пар, связывающих источник движения с исполнительным механизмом или два исполнительных органа станка между собой.

Кинематической схемой называется условное изображение совокупности кинематических цепей станка в одной плоскости при помощи условных обозначений. Кинематическую схему изображают в произвольном масштабе, но она должна быть вписана в контуры основной проекции станка.

На кинематической схеме указывают числа зубьев колес, числа заходов червяков, шаг ходовых винтов, диаметры шкивов, мощность и частоту вращения двигателя. Валы обозначают римскими цифрами.

Каждый вид передаваемого движения окрашивается в определенный цвет.

Синий - главное движение

Коричневый - движение подач

Красный - вспомогательное движение

Зеленый - другие движения

Для изображения элементов кинематических схем пользуются условными обозначениями по ГОСТ 2770-68.

В металлорежущих станках для передачи вращательного движения применяют ременные, цепные, зубчатые и фрикционные передачи; для поступательного движения - винт-гайка, реечную передачу, кулачковые механизмы.

Вал передающий движение называется ведущим.

Вал, которому передается движение, называется ведомым.

Отношение частоты вращения ведомого вала к частоте вращения ведущего вала называется передаточным отношением.

Ременная передача - применяется чаще всего для передачи движения электродвигателя к шпиндельной бабке станка Она обеспечивает высокую скорость и плавность хода.

Недостаток - проскальзывание при передаче больших усилий.

η = 0,97…0,985 – коэффициент проскальзывания

Цепная передача - применяется для передачи движения от одного вала к другому, находящемуся сравнительно небольшом расстоянии, чем при зубчатой передаче. Отсутствует проскальзывание.

 

Недостаток - шум и вибрации.

Зубчатая передача. Передача компактна, может передавать большие крутящие моменты. Применяется для изменения чисел оборотов и величин подач в коробках скоростей и подач, а также в качестве привода от электродвигателя к станку и к другим механизмам. Характеризуется постоянством передаточного отношения.

Червячная передача - применяется для резкого снижения числа оборотов ведомого вала одной передачей, а также для плавности и равномерности движения и в делительных цепях станков. Движение передается с червяка на червячное колесо.

К - число заходов червяка, Z - число зубьев червячного колеса

 

Реечная передача - применяется для преобразования вращательного движения в возвратно- поступательное (кареток, суппортов, столов).

m - модуль зубьев реечного колеса

L=πmz₁ (мм) - длина перемещения за один оборот реечного колеса,

z - число зубьев реечного колеса.

Для увеличения плавности хода применяются червячно-реечные передачи.
L=kπm (мм) - длина перемещения за один оборот червяка

Винтовая передача - применяется для преобразования вращательного движения в поступательное, т.е. для перемещения столов, суппортов, салазок и др. частей станков.

передача скольжения неразъемная.

передача скольжения разъемная

- передача качения.

Шариковая винтовая передача широко применяется в станках с ЧПУ и обеспечивает плавность хода.

L = кр, мм - длина перемещения за один оборот винта или гайки.

к - число заходов резьбы

р - шаг резьбы.

Для сравнительной оценки технического уровня станков, а также для выбора станков в соответствии с решением конкретной производственной задачи используют набор показателей, характеризующих качество станков.

Эффективность - комплексный показатель, который более полно отражает главное назначение станочного оборудования - повышать производительность труда и соответственно снижать затраты труда при обработке деталей.

Производительность - способность станка обеспечивать обработку определенного числа деталей в единицу времени.

Надежность станка - свойство станка обеспечивать бесперебойный выпуск годной продукции в заданном количестве в течении определенного срока службы и в условиях применения, технического обслуживания, ремонтов. Хранения и транспортирования.

Долговечность станка - свойство станка сохранять работоспособность в течение некоторого времени с необходимыми перерывами для технического обслуживания и ремонта до наступления предельного состояния.

Гибкость станочного оборудования - способность к быстрому переналаживанию при изготовлении других, новых деталей.

Гибкость характеризуется двумя показателями - универсальностью и переналаживаемостью.

Универсальность определяется числом разных деталей, подлежащих обработке на данном станке, т.е. номенклатурой обрабатываемых деталей.

Переналаживаемость определяется потерями времени и средств на переналадку станочного оборудования, при переходе от одной партии заготовок к другой партии.

Точность станка в основном предопределяет точность обработанных на нем изделий. По характеру и источникам возникновения все ошибки станка, влияющие на погрешности обработанной детали, условно разделяют на несколько групп.

Геометрическая точность зависит от ошибок соединений и влияет на точность взаимного расположения узлов станка при отсутствии внешних воздействий. Геометрическая точность зависит главным образом от точности изготовления соединений базовых деталей и от качества сборки станка.

Кинематическая точность необходима для станков, в которых сложные движения требуют согласования скоростей нескольких простых. Нарушение согласованных движений нарушает правильность заданной траектории движения инструмента относительно заготовки и искажает тем самым форму обрабатываемой поверхности. Особое значение кинематическая точность имеет для зубообрабатывающих, резьбонарезных и других станков для сложной контурной обработки.

Жесткость станков характеризует их свойство противостоять появлению упругих перемещений под действием постоянных или медленно изменяющихся во времени силовых воздействий.

Виброустойчивость определяет его способность противодействовать возникновению колебаний, снижающих точность и производительность станка.

Теплостойкость станка характеризует его сопротивляемость возникновению недопустимых температурных деформаций при действии тех или иных источников теплоты. К основным и источникам теплоты относятся процесс резания. Двигатели, подвижные соединения.

Точность позиционирования характеризуется ошибкой вывода узла станка в заданную позицию по одной или нескольким координатам.

Для анализа движений различных органов станков применяются упрощённые, условные графические схемы механизмов, дающие наглядное представление о кинематике станков и в некоторой степени представление об их конструкции. Такие схемы называются кинематическими, и для их вычерчивания применяют условные обозначения (согласно ГОСТ 2.770–68).

Кинематическая схема станка состоит из отдельных кинематических цепей. Кинематические схемы вычерчивают в произвольном масштабе. Однако следует стремиться вписывать кинематическую схему в контуры  основной проекции станка или важнейших его узлов, добиваясь сохранения их относительного расположения.

 Для станков, у которых наряду с механическими передачами имеются гидравлические, пневматические и электрические устрой­ства, составляются также гидравлическая, пневматическая, элек­трическая и другие схемы

Под кинематической цепью станка понимают совокупность ряда передач, обеспечивающих передачу движений от начального звена к конечному, например, от электродвигателя к шпинделю. Кинематические цепи состоят из отдельных элементов, называемых звеньями. Два взаимодействующих между собой звена составляют кинематическую пару или передачу.