книги / Металлорежущие станки

буемых для образования каждой из двух производящих линий. Чем больше необходимых движений Ф, тем сложнее кинематическая структура станка.

Классификация и обозначение движений

Всякое движение в станке, предназначенное для выполнения производственных функций, называется исполнительным. Траектория исполнительных движений может быть простой (прямая линия, окружность) или сложной. Соответственно различают простые и сложные движения. Траектории сложных движений получают сочетанием взаимосвязанных простых движений. В этом случае простые движения называют элементарными. Движения формообразования обозначают прописными буквами с индексами, характеризующими их технологическое назначение. В скобках указывают состав движений. Например, ФV(В1) – простое вращательное движение, выполняющее функцию главного; ФS(П1) – простое прямолинейное движение, выполняющее функцию подачи. Сложное движение, составленное из взаимосвязанных вращательного и поступательного движений, обозначается как ФV(В1П2). Здесь цифры указывают порядковые номера элементарных движений (рис. 4).

Пример 1. Точение цилиндра.

Рис. 4. Точение цилиндра

21

Образующая производящая линия – окружность, вспомогательный элемент – материальная точка, так как форма лезвия значения не имеет. Образующая получается методом следа, требующим одного движения формообразования ФV(B1).

Направляющая – прямая линия, вспомогательный элемент – материальная точка. Направляющая тоже получается методом следа, необходимо движение ФS(П2). Всего при точении цилиндра необходимы два простых движения формообразования.

Пример 2. Нарезание резьбы резцом (рис. 5).

Рис. 5. Нарезание резьбы

Образующая линия – профиль резьбы. Вспомогательный элемент – линия, так как профиль зависит от формы резца. Профиль получается методом копирования, не требующим движения формообразования.

Направляющая – винтовая линия, вспомогательный элемент – материальная точка, так как каждая точка лезвия формирует узкий участок профиля. Направляющая получается методом следа, требующим одного сложного движения формообразования ФV(В1П2).

22

Параметры исполнительных движений

Любое движение можно характеризовать параметрами пространства и времени. К настраиваемым в станках параметрам пространства относятся:

–траектория (форма пути);

–путь (длина пути);

–скорость;

–направление;

–исходное положение.

Относительное и абсолютное положение траектории не настраиваются, так как они обеспечиваются компоновкой станка и планировкой цеха.

Параметры времени определяют момент начала движения и характеризуют его с точки зрения непрерывности или периодичности. Их настройка в станках не предусмотрена.

Число настраиваемых в станках параметров движений зависит от их сложности и замкнутости.

Для простых движений не настраивают траекторию, так как она определяется внутренней связью (табл. 2). Для замкнутых движений не настраивают путь и исходное положение.

Кинематические группы и структура станка

Совокупность механизмов, создающих каждое исполнительное движение с заданными параметрами, называют кине-

матической группой.

В станке столько кинематических групп, сколько он имеет исполнительных движений. Любая кинематическая группа состоит из трех элементов: внутренняя связь, источник движения и внешняя связь.

Главной является внутренняя связь. Ее задача – согласовать параметры движения так, чтобы обеспечивалась заданная траектория рабочего органа. Иначе говоря, внутренней называют кинематическую связь, обеспечивающую траекторию исполнительного движения.

Группы, имеющие внутреннюю связь в виде одной кинематической пары, называют простыми (рис. 6, 7).

Пример 3. Кинематическая группа, создающая движение ФV(B1).

Рис. 6. Простая кинематическая группа

Здесь внутренняя связь обеспечивается одной кинематической парой: шпиндель – опоры корпуса (подшипники). Точность вращения зависит от регулировки подшипников. Источ-

24

ник движения – двигатель Д, внешняя кинематическая связь – участок 1–2.

Пример 4. Кинематическая группа, создающая движение ФS(П2).

Рис. 7. Внутренняя связь простой группы

Здесь внутренняя связь – одна кинематическая пара: суппорт – направляющие. Траектория движения суппорта зависит от формы направляющих, которые должны быть прямолинейны. Источник движения и внешняя связь здесь не показаны.

Для сложных исполнительных движений необходимы сложные кинематические группы. В таких группах внутренняя связь состоит из кинематической цепи, соединяющей подвижные кинематические звенья, например группа, создающая винтовое движение ФV(В1П2) (рис. 8).

Движение ФV(В1П2) сложное и незамкнутое, поэтому настраивается по пяти параметрам: траектория (шаг резьбы) – гитарой ix, скорость коробкой скоростей – iv, направление – реверсом Р2, путь и исходное положение – упорами. В универсальных станках органа настройки нет.

25

Рис. 8. Группа, создающая винтовое движение: Д – источник движения; участок 1–2 – внешняя связь; участок 2–3 –

внутренняя связь; – органы настройки; – реверсы

На рис. 9 показана сложная кинематическая группа для точения винтовой линии на конусе.

Рис. 9. Точение конической резьбы

Группа создает сложное движение ФV(В1П2П3). Внешняя связь – участок 1–2. Внутренняя связь представлена в виде двух кинематических цепей – участки 2–3 и 4–5. Орган настройки ix для настройки шага винтовой линии, iy – для настройки на угол конуса.

26

Типовая кинематическая структура станка

Кинематическая структура станка может состоять из одной кинематической группы, создающей движение формообразования. Примером такого станка является протяжной станок, в котором одним движением ФV(П1) осуществляется формообразование, врезание, а иногда и деление.

Обычно в станке несколько движений (формообразование, деление, врезание и др.), поэтому его структура состоит из нескольких кинематических групп. Станок необязательно должен иметь кинематические группы разного назначения. Единственными группами, без которых не может существовать станок, являются группы формообразования.

Если на станке одним инструментом обрабатывают разные поверхности или, наоборот, одну и ту же поверхность обрабатывают разными инструментами, то для каждого из этих случаев в станке используется своя частная структура.

Общая структура большинства станков состоит из ряда частных структур, которые образуются путем составления разных комбинаций из имеющихся кинематических групп. В общей структуре станка наиболее ответственными являются кинематические группы, осуществляющие процесс формообразования.

Классификация кинематических структур

В основу классификации положен принцип определения количества формообразующих движений, с помощью которых получается заданная поверхность. Иначе говоря, поскольку в станке главными являются группы формообразования, структуру станка определяют только по этим группам, не принимая во внимание кинематические группы деления, врезания и др.

Формообразующая часть структуры может быть отнесена к одному из трех классов, так как она может состоять только из простых, только из сложных групп формообразования или их комбинации. Соответственно различают структуры элементарные (Э), сложные (С) и комбинированные (К) (табл. 3). Рядом с буквой, обозначающей класс, указывают цифры, характеризую-

27

щие структуру. Первая цифра указывает количество кинематических групп формообразования, вторая – число элементарных движений, участвующих в создании движений Ф.

Например, протяжной станок принадлежит классу Э11, сверлильный и токарно-револьверный – классу Э22. Токарновинторезный станок имеет структуру С12 и позволяет реализовать частную структуру Э22 при точении проходными и подрезными резцами. При точении резьбы на конусе используется структура С13.

Комбинированная структура класса К24 реализуется при фрезеровании резьбы на конусе (рис. 10). Она составлена из двух формообразующих движений: ФV(B1) и ФS(В1П2П3).

Рис. 10. Фрезерование резьбы на конусе

28

ПРИМЕРЫ АНАЛИЗА КИНЕМАТИЧЕСКИХ СТРУКТУР

Зубодолбежный станок

Образующая – прямая или винтовая линия (при обработке косозубых колес). Вспомогательный элемент – материальная точка.

Реализуется метод следа, требующий движение формообразования ФV(П1). Движение простое и незамкнутое, настраивается по четырем параметрам:

–скорость – гитарой скоростей;

–направление – установкой пальца кривошипа по разные стороны криволинейных дисков;

–путь – изменением эксцентриситета на криволинейном

диске;

–исходное положение – изменением длины раздвижного шатуна.

Направляющая производящая линия – эвольвента, вспомогательный элемент – линия. Реализуется метод обката. Необ-

ходимо одно движение формообразования ФS(В2В3). Движение сложное: В2 – вращение долбяка, В3 – вращение заготовки. Движение реализуется сложной кинематической группой, внутренняя связь которой представлена кинематической цепью деления,

согласующей вращение В2 и В3. Источник движения – электродвигатель. Внешняя связь – кинематическая цепь, соединяющая двигатель с внутренней связью. Движение сложное и замкнутое, поэтому имеет три параметра настройки:

–траектория – гитарой деления;

–скорость – гитарой круговой подачи;

–направление – реверсом в цепи деления.

Зубофрезерный станок

Образующая – эвольвента, направляющая – винтовая линия. Для образования эвольвенты вспомогательным является линия, так как все точки лезвия фрезы последовательно участ-

29

вуют в срезании стружки. Получается эвольвента по методу обката (боковые поверхности зубьев фрезы прямолинейны по форме и не совпадают с образуемой линией). Необходимо движение формообразования ФV(В1В2). Движение сложное создается кинематической группой, внутренняя связь которой представлена цепью деления, согласующей вращение фрезы В1 с вращением заготовки В2. Внешняя связь идет от электродвигателя до шестерни z = 46 внутренней связи. Движение сложное и замкнутое, поэтому имеет три параметра настройки:

–траектория – гитарой деления;

–скорость и направление – гитарой скоростей. Направляющая – винтовая линия, вспомогательный эле-

мент – материальная точка, так как каждая точка лезвия формирует узкий участок винтовой поверхности.

Винтовая линия получается по методу касания, которое требует два движения формообразования: вращение фрезы и ее винтовое перемещение, но вращение фрезы В1 является составной частью сложного движения ФV(В1В2). Остается одно сложное движение: ФS(П3В4), П3 – вертикальное перемещение фрезерного суппорта; В4 – дополнительное вращение заготовки.

Это движение сложное, создается кинематической группой, внутренняя связь которой представлена цепью дифференциала, соединяющей ходовой винт вертикальной подачи фрезерного суппорта со столом с заготовкой.

Движение сложное и незамкнутое, поэтому настраивается по пяти параметрам:

–траектория и направление – гитарой дифференциала;

–скорость – гитарой подачи;

–путь и исходное положение – упорами.

На станке реализуется движение – С24.

При фрезеровании прямозубых колес производящие линии образуются теми же методами, но вместо ФS(П3В4) осуществляется простое движение ФS(П3). Для этого используется

30