2450

Оборудование машиностроительных производств

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Главный привод или привод главного движения – передаёт движение осуществления процесса резания с заданной скоростью. Несущие системы состоят из последовательного набора базовых деталей (основание, станина, стойка, колонна и т.д.), соединённых между собой неподвижными соединениями (стыками) или подвижными (направляющими).

Русский

2013-01-06

290.7 KB

20 чел.

Оборудование машиностроительных производств

 Введение

Металлорежущий станок – это машина для размерной обработки путём

снятия стружки, а также электрохимической,

лазерной, электрозвуковой и другой обработки.

Оборудование: ~80% - станочное оборудование

~16% - кузнечно-прессовое

~3% - литейное оборудование

Структурная схема станка:

Станок состоит из отдельных частей или узлов. Основные узлы:

1.Главный привод или привод главного движения – передаёт движение осуществления процесса резания с заданной скоростью.

2.Привод подач – обеспечивает относительное перемещение инструмента и заготовки для формирования обработанной поверхности.

3.Несущие системы состоят из последовательного набора базовых деталей (основание, станина, стойка, колонна и т.д.), соединённых между собой неподвижными соединениями (стыками) или подвижными (направляющими). Обеспечивают правильное относительное положение инструмента и заготовки при воздействии силовых и температурных факторов.

Классификация станков

1.По назначению: делятся на 9 групп, а каждая группа на 9 типов.

1гр. – токарные

2гр. – сверлильные и расточные

3гр. – шлифовальные и доводочные

4гр. – комбинированные

5гр. – зубо- и резьбообрабатывающие

6гр. – фрезерные

7гр. – строгальные, долбёжные и протяжные

8гр. – отрезные

9гр. – разные

Внутри каждого типа станки могут различаться:

- по компоновке

- кинематике

- конструкции

- системе управления

- по размеру

Каждый тип имеет свой основной размер. Станки схожей компоновки,

кинематики и конструкции различаются только размером, образующим

размерный ряд. Станок конкретного типоразмера, спроектированный для

заданных условий обработки называют моделью. Каждая модель имеет

свой шифр (из цифр и букв).

 Пример. 1Е365ПФ3

1- группа станка

3 – тип станка (револьверный)

65 – основной размер

Е – признак модернизации станка ( может занимать другую позицию)

П – класс точности ( повышенный)

Ф – признак ЧПУ

3 – тип системы ЧПУ ( «3» - контурная система)

2.По степени универсальности:

- универсальные ( общего назначения)

- специализированные ( рассчитанына обработку деталей определённой

формы, но разного размера)

- специальные ( для обработки одной конкретной детали или нескольких

деталей похожей формы и размеров) – самые производительные

3.По степени точности: 5 классов

Н – нормальной ( не ставится в обозначении)

П – повышенная

В – высокая

А – особо высокая

С – особо точные ( мастерские)

При переходе от Н к П и от В к А станок не требует конструктивных изменений. При переходе от П к В и от А к С станок требует конструктивных изменений. При переходе от одного класса к другому, начиная с Н и заканчивая С, точность возрастает в 1,6 раз. Станки класса А и С эксплуати-

руются в специальных термоконстантных помещениях.

4.По степени автоматизации:

- автоматы и полуавтоматы

- агрегатные станки

- автоматические линии из автоматов, полуавтоматов и агрегатных станков

- станки с ЧПУ

- гибкие производственные модули (ГПМ) и роботизированные транспорт-

ные комплексы (РТК)

- гибкие производственные системы (ГПС)

5.По массе:

- лёгкие ( до 1т)

- средние ( до 10т)

- тяжёлые ( свыше 10т)

Крупные, особокрупные, уникальные – свыше 100т.

Кинематика станков

1.Формообразование поверхностей

Любая деталь представляет собой тело, огрниченное поверхностями. Для

получения поверхности на станке необходимо перемещать одну производящую линию (ПЛ), называемую образующей (ОПЛ) вдоль другой,

направляющей (НПЛ) (рис. 1).

Для получения ПЛ на станке необходимо наличие вспомогательного элемента, линии или точки, которая материализуется в виде режущей кромки инструмента. Относительное перемещение инструмента и заготовки,

в результате которых образуются ПЛ называют движением формообразования (Ф). Различают:

- формообразующее движение скорости Фv

- формообразующее движение подачи Фs

Фv – обеспечивает съём обработанного материала ( более быстрое)

Фs – обеспечивает подвод новых слоёв материала для этого съёма (более медленное)

Движения бывают: - простые

- сложные

Простое состоит из одного независимого движения: вращательного – В или

Поступательного – П. Сложное движение состоит из нескольких согласованных между собой взаимосвязанных элементарных движений.

Пример. (В1В2), (П1П2), (В1П2), (В1П2П3).

2.Методы образования производящих линий (ПЛ)

В зависимости от инструмента, его режущей кромки различают 4 метода

формообразования (рис. 2):

- копирование

- обкат

- след

- касание

 

1.Копирование (рис. 3)

При этом методе ПЛ получают в виде копии ( отпечатка) режущей

кромки инструмента. Формообразующих движений нет. Признак

копирования – наличие фасонного инструмента.

2.Обкат (рис. 4)

При этом методе ПЛ получают в виде огибающей ряда последова-

тельных положений, занимаемых режущей кромкой инструмента при

обкате без проскальзывания образуемой линии.

 V1=f(V2)

Метод требует одного сложного движения.

3.След (рис. 5)

При этом методе ПЛ получают в виде следа точки режущей кромки

инструмента при его движении вдоль образуемой линии. Требует одного

простого или сложного движения.

4.Касание (рис. 6)

При этом методе ПЛ получают в виде огибающей мест, точек касания,

режущей кромки инструмента при движении оси вращения инструмента

вдоль образуемой линии. Требует не менее двух движений, одно из

которых вращение инструмента вокруг своей оси. Признак касания:

наличие фрезы или фасонного круга.

 V1 ≠ f(V2)

 

Примеры получения цилиндрических поверхностей (рис. 7,8):

 

Выводы:

1. Для получения любой поверхности нужны две ПЛ и два метода формообразования.

2. Обе ПЛ находятся на обработанной поверхности.

3. Из двух ПЛ образующей будет та, которая получается первой.

4. Если для получения поверхности используется метод копирования, то с его помощью получается ОПЛ.

5. Если одним из методов является копирование и для получения поверхности необходимо только одно движение, то это будет движение Фv.

6. Если для образования поверхности не используется метод копирования, то ОПЛ получается за счет более быстрого формообразования движение скорости, которое является главным или это главное движение входит в состав сложного Фv.

 

3.Движения станка.

Параметры движения (рис. 9):

  1.  Траектория (Т).
  2.  Скорость (С).
  3.  Направление (+).
  4.  Путь (L).
  5.  Исходная точка (положение) (“О”).

Всякое движение, выполняющее какую-либо функцию на станке, называет-

ся исполнительным.

Классификация исполнительных движений.

По назначению: - формообразующие ( Фv и Фs)

- деления ( Д)

- установочные ( Уст.)

- вспомогательные ( Всп.)

- управления ( Упр.)

Эти движения настраиваются на параметры движения.

По составу: - простые

- сложные

Движение деления служит для равномерного распределения на заготовке

одинаково обработанных поверхностей.

Установочное движение обеспечивает относительное перемещение инструмента и заготовки в положение, из которого начинается формообразование. Если оно сопровождается резанием, то его называют

движением врезания (Вр.).

 Вспомогательное движение обеспечивает отвод и подвод ( в том числе ускоренный), зажим и разжим инструмента и заготовки.

 Управляющее движение служит для согласования всех вышеперечисленных.

В зависимости от состава и формы траектории исполнительные движения

могут теоретически настраиваться на 2, 3, 4 или все 5 параметров.

Движения

Простые

Сложные

С замкнутой

траекторией

 

2 ( С ; ±)

3 ( Т ; С ; ±)

С незамкнутой

траекторией

4 ( С; ±; L; «О»)

5(Т;С;±;L;«О»)

 

 Выводы:

1.Простые движения не настраивают на траекторию.

2.Движения с замкнутой траекторией не настраивают на путь «L» и исходную точку «О».

3.Движения врезания не настраивают на направление «±».

4.Движения не участвующие в обработке не настраивают на скорость «С».

Примеры формообразования боковой поверхности прямозубого колеса при его шлифовании:

1. Шлифование дисковым профильным (фасонным) кругом (рис. 10).

2. Шлифование червячным образивным кругом (рис. 11).

3. Шлифование дисковым обкаточным (коническим) кругом (рис. 12).

4.Кинематическая группа и её структура.

Любое исполнительное движение реализуется с помощью кинематической группы (КГ) представляющей собой совокупность источника (источников) движения, исполнительного звена (звеньев), внутренней и внешней связях и органов настройки, обеспечивающих заданные параметры движения.

Источники движения (ИД) – электро-, гидродвигатели и гидро-,

пневмоцилиндры.

Исполнительное звено (ИЗ) – подвижное конечное звено в цепи станка.

 Внутренняя связь обеспечивает траекторию движения.

Внутренняя связь простого движения – вращательная кинематическая

пара (ВКП) или поступательная

(ПКП).

Пример(ВКП). Шпиндель (ИЗ) и корпус шпиндельной бабки (ШБ) (рис. 13).

Пример(ПКП). Стол (ИЗ) и направляющие станины (рис. 14).

Внутренняя связь сложного движения – связь между исполнительными

звеньями реализующими это

движение.

Внешняя связь соединяет источник движения со внутренними связями (рис. 15).

Исполнительное движение всегда имеет внутреннюю связь.

Для согласования, регулирования и изменения параметров исполнительного движения служат органы настройки (ОН) (для станков с механическими связями без ЧПУ).

Примеры ОН для:

Т: - гитары сменных зубчатых колёс (ГСЗК), в которых за счёт замены колёс можно на выходном валу получать разные скорости.

Характеристикой ГСЗК служит передаточное отношение i (передаточное число).

 i=w2/w1=n2/n1=d1/d2=Z1/Z2=a/b×c/d.

(a,b,c,d – сменные колёса двупарных гитар).

- сменные копиры;

- поворотная линейка.

C: - коробки скоростей (КС) и коробки передач (КП);

- ГСЗК (однопарные и двухпарные);

- регулируемые источники движения;

- сменные шкивы;

- механические вариаторы.

±: - дополнительные передачи в КП;

- “паразитные” колёса в ГСЗК;

- специальные реверсирующие устройства;

- реверсируемые источники.

L: - упоры, устанавливаемые в пазах подвижных звеньев и взаимодействующие с конечными выключателями;

- изменения положения пальца кривошипа;

- кулачок (высота профиля кулачка h=Rmax-Rmin).

«O»: - один из упоров обеспечивающих настройку на L;

- вручную.

5.Кинематическая настройка станка (КНС).

Под КНС понимают настройку цепи станка, обеспечивающую заданные условия согласования перемещений и скоростей исполнительных звеньев между собой и источником движения.

Заданные условия согласования – расчётные перемещения (РП).

Структура РП: РП1- РП2.

РП состоит из числа, размерности и наименования дейстивия.

Последовательность КНС:

  1.  Установить РП.
  2.  Выявить расчётную кинематическую цепь (РКЦ).
  3.  Записать уравнение кинематического баланса (УКБ).
  4.  Из УКБ вывести формулу настройки (ФН).

УКБ устанавливает кинематическую связь между левой и правой частью РП.

Структура УКБ: (РП1)*i1*i2*…*ik=РП2. (i – передаточные отношения

 постоянных звеньев цепи).

Правило:

При записи УКБ передаточное отношение iгсзк пишут в числителе, если выбранное нами направление обхода цепи совпадает с направлением передачи движения от источника по этой цепи; если не совпадает – в знаменателе.

Рекомендации по КНС:

  1.  При настойке на траекторию РП рассчитываются исходя из того, что инструмент и заготовка в процессе обработки являются звеньями какой-либо передачи (зубчатой, червячной, реечной).
  2.  При настройке на скорость РП зависят от размерности скорости.

Например. Подача на станке может быть минутная Sм (мм/мин) или оборотная Sо (мм/об).

  1.  Если органом настройки служит ГСЗК, то из УКБ выводят формулу

настройки (ФН), коэффициентом в этой формуле может служить простая или десятичная дробь, вычисленная с точностью до 1-2 знаков после запятой (2-3 значащие цифры), а при настройке на траекторию коэффициентом может служить целое число, простая или десятичная дробь, вычисленная с точностью 5-6 знаков после запятой.

  1.  Если органом насройки служит коробка передач (КП), то ФН не нужна.

Из УКБ определяют предельные значения скорости: nmax и nmin, частоты вращения шпинделя или величины подач.

6.Последовательность анализа (синтеза) структуры станка по его кинематической схеме.

1. Выявить обработанную поверхность.

2. Установить вид инструмента и форму его режущей кромки.

3. Определить производящие линии и методы формообразования.

4. Нарисовать схему обработки.

5. Записать все формообразующие движения.

6. Записать все исполнительные движения.

7. Найти на схеме рабочие органы станка (исполнительные звенья, несущие

инструмент и заготовку).

8. Выполнить анализ каждой кинематической группы (КГ), начиная с КГ

формообразующего движения скорости в следующей последовательности:

 

- исполнительные звенья;

- источник движения;

- внутренняя связь;

- внешняя связь;

- параметры и органы настройки.

9. Найти на схеме специфические устройства и механизмы ( реверсирующие

механизмы,механизмы прямолинейного движения, дифференциальные),

определить их назначение, устройство и принцип работы.

10. Выполнить КНС: РП, РКЦ, УКБ, ФН.

Первые шесть пунктов можно выполнить без кинематической схемы.

7.Источники движения в станках (рис. 16).

Источниками движения в станках могут являться электродвигатели, гидродвигатели, гидро- и пневмоцилиндры.

В приводах главного движения при бесступенчатом регулировании (мелкоступенчатом) применяют асинхронные двигатели переменного тока с частотным регулированием, двигатели постоянного тока с двухзонным регулированием и коробки скоростей на 2-4 ступени с автоматическим или реже ручным переключением скоростей. При ступенчатом регулировании приводов главного движения применяют асинхронные двигатели переменного тока одно- или многоскоростные с переключением пар полюсов и коробки скоростей с числом ступеней больше 4-х. В этом случае весь диапазон регулирования от nmin до nmax: Rn=nmax/nmin разбивают на интервалы (ступени), которые образуют между собой геометрический ряд со знаменателем f, который следует принимать:

1,06; 1,12; 1,25; 1,4; 1,8; 2. 

f показывает отношение последующей частоты вращения к предыдущей.

f=nk+1/nk

 

nmax=nmin×f^z­1 Z – число ступеней.

Z=(lgRn/lgf)+1

В приводах подач при бесступенчатом регулировании в замкнутых системах управления с обратной связью по положению применяются двигатели постоянного тока (ДПТ) высокомоментные или вентельные, а в разомкнутых системах без обратной связи по положению применяются шаговые двигатели (ШД). При ступенчатом регулировании всё аналогично ступенчатому регулированию в приводах главного движения. Во всех формулах параметр n надо заменить на параметр S.

8.Коробки подач.

Классификация:

  1.  По назначению:

- коробки скоростей (КС) в приводе главного движения;

- коробки подач (КП) в приводе подач.

  1.  По способу регулирования:

- ступенчатые;

- бесступенчатые (мелкоступенчатые f=1.06; 1.12).

 

  1.  По компановке: 

- встроенные (в корпус шпиндельной бабки);

- вынесенные ( рездельный привод).

  1.  По способу переключения передач:

- сменные колёса в ГСЗК (рис. 17);

- сменные шкивы;

- вариаторы – механические устройства для плавного бесступенчатого

регулирования частоты вращения;

- переключением блоков зубчатых колёс (рис. 18);

- с помощью муфт (рис. 19);

- с помощью перебора (рис. 20) ;

- комбинированные (с блоком зубчатых колёс).

9.Механизмы привода главного движения.

Механизмы привода главного движения служат для преобразования вращательного движения в поступательное.

Классификация:

- реечные;

- винт – гайка;

- кулачковые;

- кривошипные.

1.Реечные :

- зубчато – реечные (передача шестерня – рейка) (рис. 21).

Передача обратимая (ведущим может быть как колесо, так и рейка).

РП: 1 об. зуб. колеса – pmZ (мм) перемещения рейки или оси колеса

 вдоль неподвижной рейки. 

- червячно – рееченые (рис. 22).

 РП: 1 об. червяка – pmk перемещения рейки.

(k – число заходов, k<<Z)

 

2. Винт – гайка:

- винт – гайка скольжения (рис. 23).

Передача самотормозящаяся (вращательное движение преобразовывается

в поступательное).

Достоинства: технологичность и простота в изготовлении.

Недостатоки: трение, износ, тепловыделение.

- винт – гайка качения (рис. 24).

Передача несамотормозящаяся. При отсутствие тормоза в приводе

возможно самопроизвольное перемещение исполнительного звена при

выключенном двигателе.

Достоинства: высокий КПД и малое трение.

Недостатоки: дороже, чем винт – гайка скольжения, требует

дополнительных условий (защита от попадания стружки в места качения),

менее технологична.

Распределение движения:

  1.  Винт вращается, а гайка перемещается.
  2.  Гайка вращается, а винт перемещается.
  3.  Винт вращается и перемещается, а гайка неподвижна.
  4.  Гайка вращается и перемещается, а винт неподвижен.

РП: 1 об. ведущего звена – Р (мм) перемещения ведомого звена.

(Р – ход винтовой линии, в однозаходных

винтовых передачах Р= шагу).

3. Кулачковые механизмы:

Плоские: - с продольным перемещением (рис. 25)

- дисковые (рис. 26)

- пазовые (рис. 27)

Барабанные: - цилиндрические (рис. 28)

- торцовые (рис. 29)

1 – кулачок

2 – ролик

3 – исполнительное звено

4 – пружина

5 – толкатель

6 – система рычагов

ab – ускоренный подвод

bc – рабочий ход

cd – выдержка

da – ускоренный отвод

Во всех примерах кулачок является ведущим, и кроме примера 1 движение кулачка вращательное. При помощи силового (прим. 1, 2, 5) или кинематического (прим. 3, 4) замыкания реализуется движение кулачка. Силовое замыкание реализуется при помощи пружины, а для кинематического замыкания пружина не нужна, так как ролик находится внутри замкнутого контура. Возврат в исходное положение осуществляется той же пружиной при силовом замыкании, а также специальным грузом при кинематическом. В плоских кулачках перемещение исполнительного звена перепендикулярно оси вращения кулачка, а в барабанных параллельно.

Недостатки: - ограничение хода

- трудоёмкость наладки и переналадки.

4. Кривошипные механизмы:

- кривошипно-шатунные (рис. 30) (РП: 1 оборот кривошипного диска→

→1 двойной ход ползуна);

- кривошипно-кулисные (рис. 31);

1 – кривошипный диск

2 – палец кривошипа

3 – раздвижной шатун

4 – ползун

5 – камень кулисы

6 – кулиса

Величина (ход) перемещения ползуна зависит от радиуса пальца кривошипа, исходное положение в шатунном механизме определяется длиной раздвижного шатуна, а в кулисном – смещением ползуна относительно кулисы.

10.Суммирующие механизмы

Используются для суммирования движенй на исполнительном звене.

Различают:

- реечные

- винтовые

- червячные

- зубчатые

У них есть три входа-выхода (рис. 32):

 

Конический дифференциал (рис. 33):

 Z1, Z4 – числа зубьев центральных колёс

 Z2, Z3 – числа зубьев сателлитов

В – водило- ось сателлитов- крестовина

Оси червяка и червячного колеса взаимно перпендикулярны. Червячная передача – самотормозящаяся.

РП: 1об. червяка Z оборотов червячного колеса

Формула Виллиса: n4-nв/n1-nв=z2/z1*z4/z3*(-1)

 m – число наружных зацеплений в дифференциале с

цилиндрическими колёсами.

В коническом дифференциале: z1=z2=z3=z4

1. nв=0 n4=-n1 i1-2=i2-1=1

2. n1=0 n4=2nв iв-2=n4/nв=2

i2-в=nв/n4=1/2

Правило:

«В коническом дифференциале передаточное отношение

 i=1 при передаче движения с центрального колеса на центральное

 i=2 при передаче движения с водила на центральное колесо

 i=1/2 при передаче движения с центрального колеса на водило.»

11.Механизмы прерывистого (апериодического) движения.

Служат для точного, дозированного, прерывистого кратковременного перемещения исполнительного звена в одном направлении.

Бывают: - храповые

- мальтийские

Храповые(рис. 34) : собачка – ведущая, храповое колесо – ведомое.

 Z≤60; d≤250

Мальтийские (рис. 35): многопазовый диск(мальтийский крест) – ведомый,

кривошипный диск – ведомый.

К- число пальцев

Z- число пазов

РП: 1об.кривошипного диска K/Z об. мальтийского креста.

12.Механизмы управления движением.

  1.  Реверсирующие устройства – служат для изменения направления

движения исполнительного звена без

изменения направления источника

движения.

А). С цилиндрическими колёсами (рис. 36,37):

 Z0 – «паразитное колесо» - меняет только направление вращения.

Б). С коническими колёсами (рис. 38):

Можно использовать муфту.

2. Тормозные устройства - служат для отключения ( останова) движения

исполнительного звена при отключении

источника движения.

- электромеханические

- ленточные

- многодисковые фрикционные

- одновременным включением двух зубчатых передач между двумя

соседними валами с помощью электромагнитных муфт.

- двигателем (в режиме пртивовключения или за счёт встроенного в

него тормоза).

  1.  Блокировочные устройства - служат для предотвращения включения

каких-либо устройств или отключения

движения исполнительного звена, для

предотвращения аварии или поломки.

- предохранительные муфты

- упоры, взаимодействующие с конечными выключателями в крайних

положениях перемещающегося исполнительного звена

- блокировка от одновременного включения двух зубчатых передач

между соседними валами при отсутствии электромагнитных муфт.

  1.  Фиксирующие устройства - служат для фиксации револьверной

головки в револьверных станках,

многошпиндельного блока, делительного

диска в цепи деления зубообрабатывающих

станков и фиксации автооператора в

позиции смены инструмента и его захвата.

  1.  Муфты

- постоянные

- сцепные

- предохранительные

- обгонные – служат жля передачи движения только в одном

направлении. Свойство реализуется, например, для

передачи ускоренного движения обычно по короткой

цепи без отключенияболее медленного движения, которое

обычно передаётся по длинной цепи (рис. 39).

  1.  кольцо (корпус)
  2.  диск
  3.  ролик
  4.  пружина
  5.  вал

Условие передачи момента: nk>nдиска,

если nk<nдиска, нет передачи Мкр

Если ведущие и ведомые элементы поменять местами, то условие

передачи момента вращения будет противоположно.

13.Системы автоматического управления (САУ).

  1.  Системы управления в станках общего назначения, автоматах и полуавтоматах.

- путевая

- кулачковая ( СУ с распределительным валом)

- копировальная

Путевая система (рис. 40): перемещение исполнительного звена

 происходит до взаимодействия упора с

конечным выключателем. Путь определяет

величину перемещения.

Кулачковая (рис. 41): если несколько кулачков расположены на одном

 валу, то получается система с распределительным

валом (РВ), со стабильной синхронизацией всех

циклов станка.

Цикл - совокупность действий, обеспечивающих заданную

последовательность действий технологического процесса.

1об. РВ времени цикла обработки (Тц)

Тц = tраб + tвспом.

Кулачки необходимо очень точно располагать под определёнными углами. Это надёжная система.

Недостатки: - ограниченность длины перемещения из-за размера

кулачка

- трудоёмкость наладки, преналадки, изготовления кулачка

для обработки новых изделий.

Применяется в крупносерийном и массовом производстве.

Копировальная (рис. 42):

  1.  копир (шаблон)
  2.  щуп
  3.  устройство управления
  4.  механическая связь (электрическая или гидравлическая)
  5.  привод
  6.  инструмент
  7.  изделие

В процессе перемещения щупа по копиру движение передаётся на

инструмент, который копирует форму копира на изделии в

натуральную величину или в масштабе.

Область применения: серийное, крупносерийное и иногда массовое

производство.

  1.  Системы программного управления.

1). Система циклового программного управления (ЦПУ)

Служит для управления циклом обработки, режимами резания,

сменой инструмента и другими технологическими командами,

а величины и траектории перемещения задаёт путевая и(или)

копировальная СУ. Облать применения: токарные, агрегатные

станки, переналаживаемые линии.

В таких системах весь цикл обработки разбивают на этапы,

каждому из которых соответствует свой набор одновременно

работающих устройств, механизмов и аппаратов: реле, пускатели,

контактеры, электродвигатели и т.д.

Различают 3 типа систем ЦПУ:

 

А). Штекерная панель управления (рис. 43)

Б). Кулачковый командоаппарат (рис. 44)

В). Программируемый контроллер: бесконтактное устройство

логического управления электроавтоматикой станка,

состоящий из нескольких блоков.

2). Системы числового программного управления

Служат для управления не только технологическими командами, как ЦПУ, но также величинами и траекториями перемещения узлов в процессе обработки. Область применения: мелкосерийное и серийное производство.

Классификация:

1.По назначению:

Ф1- с цифровой индикацией

Ф2- позиционные (рис. 45) и(или) прямоугольные (рис. 46) системы

управления (перемещение из одной координаты в другую без

обработки – позиционная система; перемещение с обработкой

только по одной координате – прямоугольные системы)

 

Ф3- контурные (обработка по поизвольному контуру, перемещение

по траектории с ломанной линеей, любые поверхности)

(рис. 47)

Ф4- комбинированные (универсальные) Ф2+Ф3

2.По степени совершенства:

-NC (Numerical Control) – стандартные циклы обработки

-CNC (компьютерные системы) – можно программировать

нестандартные циклы.

-PCNC (персональные компьютерные системы)

3.По наличию обратной связи (ОС)

-без обратной связи (рис. 48) ( с однм потоком информации)

УП – управляющая программа

БВ – блок ввода УП

БУП – блок управления приводом

Иногла к двигателю присоединяют ГУ – гидроусилитель.

-с обратной связью (рис. 49) ( с двумя потоками информации)

Обратная связь реализуется при помощи датчиков ОС по положению или исполнительных преобразователей ОС, которые преобразуют механические движения в электрический сигнал. В этом блове текущая информация о положении исполнительного звена сравнивается с заданной УП и при наличии несогласования от ЧПУ управляющий сигнал, поступающий на двигатель М, направлен в сторону уменьшения несогласования. На схеме показаны 4 возможных варианта расположения ДОС, начиная с самого точного Д1 в порядке убывания точности. ДПТ может представлять из себя комплект, состоящий из собственно двигателя, встроенного тормоза, ДОС по скорости (тахогенератор) и ДОС по положению.

-адаптивные системы (самонастраивающиеся)

Системы с тремя потоками информации. 3-ий поток информации о процессе резания и контроле за его осуществлением. Такие системы наиболее сложные, но и наименее надёжные. Реализуются с помощью датчиков.

Зубообрабатывающие станки.

Зубодолбёжные станки.

Служат для обработки цилиндрических колёс с прямым и винтовым зубом (косозубые) наружного и внутреннего зацепления, шевронных колёс, зубчатых секторов, реек, некруглых колёс и блоков колёс. В качестве инструмента могут быть использованы долбяки, гребёнки, зубодолбёжные и многорезцовые головки. Профиль зуба может быть получен методом копирования (с помощью зуборезцовых головок и протяжек) и методом обката. При нарезании цилиндрических колёс методом обката зуборезным долбяком на станке воспроизводится работа цилиндрической зубчатой передачи с параллельными осями.

 

Выполнить синтез структуры станка для нарезания цилиндрического прямозубого колёса:

  1.  Обработанная поверхность.

Эвольвентно-цилиндрическая поверхность (рис. 50).

  1.  Вид инструиента и форма его режущей кромки.

Зуборезный долбяк (рис. 51) .

α=6º-7º; γ=5º; a – запас на переточку; m; Zд

  1.  Производящие линии и методы формообразования (рис. 52).

прямая (ОПЛ)=>[след] Фs(Пинструмента)

эвольвента (НПЛ)=>[обкат] Фv(ВинструментаВзаготовки)

  1.   Схема обработки (рис. 53).
  2.  Формообразующие движения.

Фv(П1)

Фs(В2В3)

  1.  Исполнительные движения.

Д(В2В3)=Фs

Вр(П4)

Всп1(П5)

Всп2(В6) – качательное движение суппорта для исключения трения долбяка об обработанную поверхность и его заклинивания (отскок), а также для подвода перед началом резания. δ=0,2…0,8 мм – величина отскока.

Всп3(П7) – ускоренный отвод салазок после обработки и их ускоренный подвод перед обработкой.

Всп4(В8) – ускоренное врещение заготовки для выверки её биения.

Всп(П9) – вывод долбяка вверх после завершения обработки колеса с внутренним зубом.

  1.  Рабочие органы, несущие инструмент и заготовку.

Ползун (П1)

Шпиндель инструмента (В2)

Шпиндель стола с заготовкой (В3)

  1.  Синтез (рис. 54).

Фv(П1)

Внутренняя связь: ПКП между ползуном и направляющими суппорта.

Внешняя связь: М→1→iv→2→3→Кд→палец →шатун→ ползун(точка

присоединения ко внутренней связи.

Фs(В2В3)

Внутренняя связь: В2→ЧП→4→5→iобк→Р2→6→Р3.

Внешняя связь: М→iv→Р1→is→5.

Вр(П4)

Внутренняя связь: ПКП между салазками и направляющими станины.

Внешняя связь: М→1→iv→2→iвр→7→Кд→толкатель→ролик→салазки.

Всп1(П5)

Аналогично Фv(П1).

Всп2(В6)

Внутренняя связь: ВКП между суппортом и осью стойки.

Анализ структуры станка модели 5122 для нарезания колеса по его кинематической схеме.

1 – 7 совпадают с синтезом.

8. Анализ.

Фv(П1)

Исполнительное звено (ИЗ): ползун (П1).

Источник двмжения (ИД): Д1.

Внутренняя связь: ПКП между ползуном и направляющими суппорта (между

прямолинейными копирами К1,К2)

Внешняя связь: Д1→iv→Кд→палец→камень кулисы→кулиса→ползун.

Органы настройки (ОН) на: С – iv – сменные шкивы.

 L – изменение радиуса пальца кривощипа.

«О» - смещение ползуна относительно кулисы.

 ± - не настраевается, т. к. обработка

 осуществляется всегда в одном направлении.

Фs(В2В3)=Д

ИЗ: шпиндель инструмента (В2) и шпиндель стола с заготовкой (В3).

ИД: Д1.

Внутренняя связь: В2→90/1→65/44→44/39→60/60→Р1→32/24→iобк→30/50→1/120→В3

Внешняя связь: Д1→iv→70/75→75/70→4/32→is→60/60

ОН: Т – iобк и Р1.

С – is.

 ± - Р2.

Вр(П4)

ИЗ: салазки стола.

ИД: Д1.

Внутренняя связь: ПКП между салазками и направляющими станины.

Внешняя связь: 1) Д1→iv→30/20→iвр→1/30→ходовой винт (t=6мм) →линейка

(уклон 1/5) (клиновая ползушка, кулачок с продольным

перемещением). 

2) Гидроцилиндр (ГЦ) →поршень→шток→гайка→винт(t=4мм)

→толкатель→ролик→линейка.

3) ГЦ→поршень→шток→гайка→винт→опоры ходового

винта→салазки.

ОН: С – iвр.

 L – упоры У1.

«О» - вручную.

Всп1(П5)

ИЗ: ползун.

ИД: Д1.

Внутренняя связь: ПКП между ползуном и направляющими суппорта.

Внешняя связь: Д1→iv→Кд→палец→камень кулисы→кулиса→ползун.

Всп2(В6)

ИЗ: суппорт.

ИД: Д1.

Внутренняя связь: ВКП между суппортом и осью стойки.

Внешняя связь: Д1→iv→дисковый кулачок (Кд)→ролик→ось

→корпус→толкатель→система рычагов→суппорт.

Всп3(П7)

ИЗ: салазки стола.

ИД: ГЦ.

Внутренняя связь: ПКП между салазками стола и направляющими станины.

Внешняя связь: ГЦ→поршень→шток→гайка→винт→опора→салазки.

Всп4(В8)

ИЗ: шпиндель стола.

ИД: Д2.

Внутренняя связь: ВКП между шпинделем стола и салазками.

Внешняя связь: Д2→15/20→32/5→15/24→30/50→1/120→шпиндель стола.

Всп(П9)

ИЗ: ползун.

ИД: Д3.

Внутренняя связь: ПКП между ползуном и направляющими суппорта.

Внешняя связь: Д3→17/34→1/56→электромагнитная муфта 1 (ЭММ1)

→70/75→75/70→кривошипный диск→палец

кривошипа→камень кулисы→ползун.

  1.  Специфические устройства и механизмы.

Р1 – реверс с коническими колёсами находится во внутренней связи Фs(В2В3)

и служит для изменения направления вращения движения В3 при

неизменном направлении вращения инструиента В2.

Р2 – реверс с цилиндрическими колёсами, находится во внешней связи

Фs(В2В3). При его переключении оба движения и В2 и В3 изменяют

направление вращения.

Т1 – тормозное устройство, служит для быстрого останова ползуна при

отключении двигателя Д1.

Т2 – аналогично Т1, но останавливает ускоренное вращение стола.

- кривошипно-ползунный механизм

- дисковый кулачок

- линейка с продольным перемещением, задаёт скорость движения врезания

- Упор У1 – настройка на путь движения врезания

- Упор У2

- фиксирующее устройство (Ф) (рис. 55):

За 1 оборот стола =45 оборотов диска А

Обеспечивает отсчёт одного оборота стола, после чего обработка или

прекращается, если это 1 проход или продолжается, если необходим 2-ой

проход, пока не будет обработан зуб.

- муфта М2 – включает механизм отсчёта

- муфта М1 – выкдючает передачу , движение передаётся замедленно.

При этом происходит врезание П4. По окончании врезания М1

включается и начинается рабочая подача обката с одновременным

включением муфтя М2.

- Д4 – привод транспортёра для уборки стружки

10. Кинематическая настройка станка.

1). iv – сменные шкивы

РП: n об. э/двигателя (мин) n дв.ходов ползуна (дв.ходов/мин)

РЦ: Д1 ползун

УКБ: n об.э/двиг.*iv = n об. кривошипного диска = n дв.ходов ползуна

 iv = nдв.ход полз./nоб э/дв ; ;

 ν – скорость резания (м/мин)

  - величина перемещения ползуна (мм)

 ,

 - высота заготовки,

 - перебег

2). iобк(дел) – гитара деления

РП: 1/ Zд оборотов долбяка→1/Zзаг оборотов заготовки.

РЦ: шпиндель долбяка→шпиндель стола с заготовкой.

УКБ: 1/Zзаг*120/1*50/30*1/iобк*24/32*33/33*60/60*39/44*44/65*1/90=1/ Zд

ФН: iобк= Zд/Zзаг.

3). is – гитара подач

Орган настройки на скорость для Фs(В2В3). УКБ совпадает с уравнением движения Фs. Под подачей (Sд.кр. (мм/дв.ход)) на зубодолбёжном станке понимают величину поворота долбяка по дуге делительной окружности за один его двойной ход.

 isSд.кр.

РП: 1дв.ход ползуна → Sд.кр./πmZд оборотов долбяка.

РЦ: ползун → шпиндель долбяка.

УКБ: 1дв.х.*70/75*75/70*4/32*is60/60*60/60*39/44*44/65*1/90=Sд.кр./πmZд

ФН: is=382* Sд.кр./πmZд.

4). iвр – гитара врезания

РП: 1дв.ход ползуна → Sр (мм) радиальногоперемещения салазок стола.

РЦ: ползун → салазки стола.

УКБ: 1дв.х.*30/20*iвр*1/30*6(мм)*1/5=Sр

ФН: iвр=16.7Sр.

Особенности зубодолбёжных станков.

1. В некоторых лёгких и средних станках движение врезания совершается не салазками стола, а суппорт с инструментом. Критерием служит наличие органа настройки на скорость во внешней связи движения врезания. Аналогично, качательные движения (В6) может совершать стол с заготовкой.

2. В качестве привода ползуна может быть не кривошипно-кулисный

(кривошипно-ползунный), а кривошипно-шатунный механизм.последней передачей на ползун может быть зубчатый сектор – рейка.

3. Движение врезания может осуществляться не от кулачка сподольным перемещением (линейки с уклоном), а от передачи винт – гайка, дискового кулачка.

4. Возвратно-поступательное движение П1П5 может осуществляться от прямолинейных копиров, один из которых жёстко связан с червячным колесом, а второй – с ползуном.

5. Для получения косозубого колеса (колеса с винтовым зубом) устанавливают косозубый долбяк (рис. 56,57), которому в процессе возвратно-поступательного движения сообщают дополнительный доворот В10 вокруг его оси.

Вместо Фv(П1) получают Фv(П1В10).

β – угол наклона зуба косозубого колеса (рис. 58).

Pz – шаг винтовой линии зубонарезаемого колеса.

Pzmtctgβ; πdmtZ;

PzmZ/sinβ;

mt=m/cosβ;

Pдолб.= πmZд/sinβ;

Pдолб.=PzZд/Z; - по этой формуле выбирают инструмент (шаг сменных

копиров).

Pкопира= Pдолб.=PzZд/Z;

6. При нарезании зубчатых реек вместо Фs(В2В3) берут Фs(В2П3); П3 – поступательное движение рейки.

РП для iобк: 1 об. долбяка → πmZд (мм) перемещения рейки.

7. Если Фs и (или) врезание осуществляются от отдельного (отдельных) двигателя, то подача на станке будет не оборотная, а минутная. РП для is и (или) iвр запишутся как для минутной подачи Sм (мм/мин).

 

Зубофрезерные станки.

Зубофрезерные станки служат для нарезания цилиндрических колёс внешнего зацепления с прямым и винтовым зубом дисковыми, пальцевыми и червячными модульными фрезами. Профиль зуба колеса получают методом копирования (дисковы и пальцевые фрезы) или методом обката (червячные фрезы), а форму зуба по длине – методом касания. Схема обработки и схема станка, работающего дисковыми и пальцевыми фрезами, аналогичны схемам шлифовального станка. При наличии на зубофрезерном станке с червячной фрезой помимо ходового винта продольного перемещения ходовых винтов радиального и тангециального перемещений, на станке можно нарезать червячные колёса червячными фрезами. А при обработке цилиндрических колёс червячными фрезами (обкат) имитируется работа червячной передачи, в которой роль червяка исполняет червячная фреза. В этом случае РП для червячной передачи: 1 об. червяка → k/Z об. червячного колеса перепишутся: 1 об. червячной фрезы → k/Z об. заготовки или 1 об. заготовки → Z/k об. фрезы. k – число заходов фрезы – условие обката.

Синтез кинематической структуры универсального зубофрезерного станка, работающего червячной фрезой.

А) Прямозубое колесо.

Б) Косозубое колесо.

В) Червячное колесо.

1. Обработанная поверхность.

А) Эвольвентно-цилиндрическая поверхность (рис. 59).

Б) Эвольвентно-винтовая поверхность (рис. 60).

В) Боковая поверхность зуьа червячного колеса (рис. 61).

2. Вид инструмента и форма его режущей кромки (рис. 62,63) .

Чевячная фреза представляет собой червяк, стружечно-винтовые канавки которого обрабатывают заготовку и отводят стружку. Чевячная фреза характеризуется: m, Z, φ – угол подъёма червячно-винтовой нарезки, шаг по нормали Pnmn, α=20º.

3. Производящие линии и методы формообразования.

А) (рис. 64) Прямая (НПЛ)=>[касание]=>Фv(Ви) и Фs(Пи) и - инстумент

Эвольвента (ОПЛ)=>[обкат]=>Фv(ВиВз) з - заготовка

Б) (рис. 65) Винтовая линия (НПЛ)=>[касание]=>Фs(ПиВз) и Фv(Ви)

Эвольвента (ОПЛ)=>[обкат]=>Фv(ВиВз)

В) (рис. 66)Эвольвента (НПЛ)=>[обкат]=>Фv(ВиВз) и Фs(П5В6)–тангециальное

врезание

Фv(ВиВз) – радиальное врезание.

Форма зуба по длине червячного колеса (ОПЛ)=>[след]=>Фv(ВиВз).

4. Схема обработки.

А) Фv(В1В2) и Фs(П3); ψ – угол наклона суппорта (оси фрезы к горизонту);

ψ=φ; (рис. 67)

Б) Фv(В1В2) и Фs(П3В4); Правая фреза и правая винтовая линия на заготовке.

При одноимённом направлениивинтовыз линий ψ=β-φ, а при разных

направлениях – ψ=β+φ. (рис. 68)

В) 1. Радиальное врезание (рис. 69):

Фv(В1В2); Вр(П7); Всп(П8);

2. Тангециальное врезание (рис. 70):

Фv(В1В2); Фs(П5В6);

Особенности нарезания червячных колёс:

1) Фреза не перемещается вдоль оси заготовки.

2) Форма зуба по длине червячного колеса является ОПЛ и получается методом

следа за счёт движения обката неоьходимого для получения эвольвенты.

3) Тангециальное врезание более точное, чем радиальное за счёт постоянного

межосевого расстояния, плавного врезания фрезы в заготовку заборннным

конусом с последующей калибровкой зуба цилиндрической поверхностью

фрез и равномерного износа зубьев фрезы по всей длине.

5. Все формообразующие движения.

А) Фv(В1В2)=Д и Фs(П3);

Б) Фv(В1В2)=Д и Фs(П3В4);

В) 1. Радиальное врезание:

Фv(В1В2)=Д;

2. Тангециальное врезание:

Фv(В1В2)=Д; Фs(П5В6);

6. Все исполнительные движения.

Б) Уст(П8);

Всп1(П9) – ускоренные отвод-подвод фрезы;

Всп2(П10) – периодическое тангециальное перемещение фрезы вдоль своей

оси для равномерного износа режущих зубьев по длине.

7. Рабочие органы станка.

Шипндель инструмента и шпиндель заготовки.

8. Синтез (рис. 71).

Фv(В1В2)=Д

ИЗ: шпиндель фрезы и шпиндель заготовки.

ИД: э/д М.

Внутренняя связь: В1→1→2→Σ(суммирующий механизм) →iобк→3→4→В2

Внешняя связь: М→iv→2

ОН: Т – iобк

С – iv 

 ± - не настраивается, т.к. фркза вращается в сторону сбрасывания стружки

вниз.

Анализ зубофрезерного станка мод.5К32А (рис. 72).

Пункты 1 – 7 смотри выше.

 Нарезание косозубого колеса:

  1.  Анализ.

Фv(В1В2)=Д

ИЗ: шпиндель фрезы и шпиндель заготовки.

ИД: Д1 (самый мощьный).

Внутренняя связь: В1→68/17→29/29→29/20→27/27→Σ(iΣ=1)→58/58→e/f(P1)→

iобк(дел)→33/33→35/35→1/96→В2.

Внешняя связь: Д1→116/234→iv→29/29→27/27.

ОН: Т – iобк(дел),P1.

С - iv.

 ± - нет.

Фs(П3В4)

ИЗ: каретка и шпиндель заготовки (В4).

ИД: Д1.

Внутренняя связь: П3→1/t1→124/1→33/22→iдиф→27/27→1/45→Σ(iΣ=2)→

→58/58→e/f(P1) →iобк(дел)→33/33→35/35→1/96→В4.

Внешняя связь: 1) Предположем, что связь начинается от Д2:

Д2→25/25→36/60→50/45→ (ЭМ2 вкл.)→45/45→33/22 (это не верно, т.к. в данной связи отсутствует орган настройки на скорость is).

2) Д2→25/25→48/48→is→44/44→26/2→33/33

(не верно, т.к. движение от червячного колеса(26) к червяку(2) не может передаваться, потому что эта передача самотормозящаяся).

3) Д1→116/234→iv→29/29→27/27→Σ(iΣ=1)→58/58→e/f(P1)→

iобк(дел)→2/26→44/44→is→39/65(ЭМ4 вкл.(Р2)).

ОН: Т – iдиф.

С - is.

 ± - P2.

 L – упоры.

«О» - упор Н.

Уст(П8)

ИЗ: салазки стола.

ИД: Д2.

Внутренняя связь: ПКП между салазками стола и направляющими станины.

Внешняя связь: Д2→25/25→36/60→45/50→34/61→1/36→t2→П8.

Всп1(П9)

ИЗ: каретка.

ИД: Д2.

Внутренняя связь: ПКП между кареткой и направляющими стойки.

Внешняя связь: Д2→25/25→36/60→45/50(ЭМ2 вкл.)→45/45→1/24→t2→П9.

Всп2(П10)

ИЗ: суппорт.

ИД: Д3.

Внутренняя связь: ПКП между суппортом и направяющими каретки.

Внешняя связь: Д3→1/20→1/68→t3→П10.

 Нарезание прямозубого колеса:

Фv(В1В2)=Д совпадает с нарезанием косозубого колеса.

Фs(П3)

ИЗ: каретка.

ИД: Д1.

Внутренняя связь: ПКП между кареткой и направляющими стойки. Внешняя связь: Д1→116/234→iv→29/29→27/27→Σ(iΣ=1)→58/58→e/f(P1)→

iобк(дел)→2/26→44/44→is→50/45(ЭМ2 вкл.)→

→1/24→t1→П3.

ОН: С - is.

 ± - Р2.

 L – упоры.

«О» - упор Н.

При нарезании червячных колёс способом радиального врезания Фs→Вр(П7), Фv совпадает с нарезанием косозубого колеса.

Вр(П7)

ИЗ: салазки стола.

ИД: Д1.

Внутренняя связь: ПКП между салазками стола и направляющими станины.

Внешняя связь: Д1→116/234→iv→29/29→27/27→Σ(iΣ=1)→58/58→e/f(P1)→

iобк(дел)→2/26→44/44→is(р)→45/50(ЭМ1 вкл.)→

→34/61→1/36→t2→П7.

ОН: С - is(р).

 L – упоры (У2).

«О» - вручную – поводом салазок стола до касания заготовки с фрезой.

При нарезании червячных колёс способом тангециального врезания Фs(П3В4)→ Фs(П5В6). На данном станке этот способ применить нельзя, т.к. нет внутренней связи между тангециальным движением фрезы и доворотом заготовки. ому что эта передача самотормозящяяся

9. Специфические устройства и механизмы.

1) Реверсы:

Р1 – находится во внутренней связи Фv(В1В2), служит для изменения направления вращения движения В2 при использовании фрезы с другим направлением винтовой линии червячной нарезки.

Р2 – находится во внешней связи Фs(П3В4), служит для изменения направления движения Фs (П3 и В4 одновременно), используется для перехода с одного вида фрезерования на другой («попутно – встречное»).

Р3 – находится во внутренней связи Фs(П3В4), например, в виде «паразитного» колеса гитары дифференциалов и служит для изменения направления вращения движения В4 при нарезании колеса с другим направлением винтовой линии (сопряженного колеса).

2) Суммирующий механизм – конический дифференциал, служащий для алгебраического суммирования движений В2 и В4 на заготовке, т.е. В2±В4.

3) Муфты и другие специфические устройства.

10. Кинематическая настройка станка (КНС).

1) iv – гитара скорости:

РП: n об. э/д Д1 (мин) → nфр (мин) об. фрезы.

РЦ: э/д Д1 → шпиндель фрезы.

УКБ: 1400(мин)*116/234*iv*29/29*29/29*29/29*17/68=nфр (мин)

ФН: iv=nфр/174; nфр=1000V/(πdфр)

2) iобк(дел) – гитара обката (деления):

РП: 1 об. заготовки ↔ Z/k об. фрезы.

РЦ: шпиндель заготовки → шпиндель фрезы.

УКБ: 1об.заг.*96/1*35/35*33/33*1/iобк*f/e*58/58*1Σ*27/27*29/29*29/29*17/68=Z/k

ФН: iобк=24*k/Z*f/e; f/e=1, если Z<161(=161);

 f/e=2, если Z>161.

3) iдиф – гитара дифференциала:

РП: 1 об. заготовки → Pz (мм) относительного перемещения фрезы и заготовки.

РЦ: шпиндель заготовки → каретка.

УКБ: 1об.заг.*96/1*35/35*33/33*1/iобк*f/e*58/58*1/2Σ*45/1*27/27*1/iдиф*22/33*

*1/24*10(мм)=Pz(мм)

ФН: iдиф=600*f/e*1/Pz; PzmZ/sinβ – шаг винтовой линии

зубонарезаемого колеса.

 iдиф=7,957747sinβ/mk;

4) is – гитара подач (т.к подача осуществляется от одного двигателя, то подача будет оборотная)

РП: 1 об. заготовки → Sпр (мм) продольного перемещения фрезы вдоль оси

заготовки.

РЦ: шпиндель заготовки → каретка.

УКБ: 1об.заг.*96/1*35/35*33/33*2/26*44/44*is*39/65*50/45*45/45*1/24*

*10(мм)=Sпр(мм)

ФН: is=0,49Sпр.

5) Уст(П8):

РЦ: э/д Д2 → салазки стола.

УКБ: 1430(мин)*25/25*36/60*45/50(ЭМ1 вкл.)*34/61*1/36*10(мм)=Sп8(мм/мин).

ФН: Sп8=120(мм/мин).

6) Всп1(П9):

РЦ: э/д Д2 → каретка.

УКБ: 1430(мин)*25/25*36/60*45/50(ЭМ2 вкл.)*1/24*10(мм)=Sп9(мм/мин).

ФН: Sп9=400(мм/мин).

7) Всп2(П10):

РЦ: э/д Д3 → суппорт.

УКБ: 1400(мин)*1/20*1/65*1,5(мм)=Sп10(мм/мин).

ФН: Sп10=1,7(мм/мин).

8) is(р) – радиальная гитара подач (для П7):

РП: 1 об. заготовки → Sр (мм) радиального перемещения салазок стола.

РЦ: шпиндель → заготовки салазки стола.

УКБ: 1об.заг.*96/1*35/35*33/33*2/26*44/44*is(р)39/65*45/50*34/61*1/36*10(мм)=

 =Sр(мм).

ФН: is(р)=1,62Sр.

 Если на кинематической схеме показанно два вертикально расположенных винта, то винт, который находится ближе к оси фрезы предназначен для тангециального перемещения фрезы, а тот, который дальше – для прольного перемещения фрезы.

 Рекомендации для анализа кинематических схем зубофрезерных станков:

  1.  Найти органы настройки (ОН) на траекторию (Т) для Фv (iобк(дел)) и Фs (iдиф) во внутренних связях.
  2.  Найти ОН на скорость (С) во внешней связи Фv (iv).
  3.  Предположить, что на станке оборотная подача,следовательно, между шпинделем заготовки и исполнительным звеном (ИЗ), совершающим движение П3 (или П5), должна быть цепь с незадействованным ранее ОН. Если такая цепь существует, то наше предположение правильное – это is в виде ГСЗК или КП, и подача действительно оборотная. В этом случае Фv и Фs идут от одного э/д. Если такой цепи нет, то мы неправы, подача будет минутная, а Фs будет осуществляться от отдельного двигателя. ОН is будет между этим отдельным э/д и точкой присоединения ко внутренней связи.

Зубофрезерный станок мод. (рис. 73)

4. Схема обработки.

5. Все формообразующие движения.

Фv(В1В2)=Д; Фs(П3В4);

6. Все исполнительные движения.

Уст(П8);

Всп1(П9);

Всп2(П10);

8. Анализ.

Фv(В1В2)=Д

ИЗ: шпиндель фрезы и шпиндель заготовки.

ИД: Д1.

Внутренняя связь: В1→100/25→30/26→78/62→62/135→Σ(iΣ=1)→28/28→

→63/48→28/28→iобк(дел)→1/84→В2.

Внешняя связь: Д1→iv(механический вариатор)→129/200→78/62.

ОН: Т – iобк(дел) (всегда во внутренней связи).

С – iv (всегда во внешней связи).

 ± - не настраивается, т.к. стружка падает вниз.

Фs(П3В4)

ИЗ: шпиндель заготовки и салазки стола.

ИД: Д2.

Внутренняя связь: П3→1/2π→45/45→50/2→iдиф→72/72→72/54→2/50→Σ(iΣ=2)→

→28/28→63/48→28/28→iобк(дел) →1/84→В4.

Внешняя связь: Д2→90/125→22/22→3/33→is(КП (Zкп=24)) →70/70→

→Р1(53/40→40/53)→28/28→2/50.

ОН: Т – iдиф.

С - is.

 ± - Р1.

 L – упоры.

«О» - один из упоров, обеспечивающих настройку на путь.

Всп1(П9)

ИЗ: салазки стола.

ИД: Д2.

Внутренняя связь: ПКП между салазками стола и направляющими стойки.

Внешняя связь: Д2→90/125→60/60→Р1(53/40→40/53) →28/28→2/50→

→45/45→2π→салазки(П9).

Всп2(П10)

ИЗ: суппорт.

ИД: ГЦ3.

Внутренняя связь: ПКП между суппортом и направяющими гильзы (это деталь, которая перемещается радиально).

Внешняя связь: ГЦ3→поршень→шток→реечная передача→47/23→42/42→

io(осевое врезание) →27/30→1/35→64/36→28/32→π→гайка→суппорт.

10. Кинематическая настройка станка (КНС).

1) iv:

РП: n об. э/д Д1 (мин) → nфр (мин) об. фрезы.

РЦ: э/д Д1 → шпиндель фрезы.

УКБ: 1400(мин)*iv*129/200*26/30*25/100=nфр(мин).

ФН: iv=nфр/200.

2) iобк(дел):

РП: 1 об. заготовки ↔ Z/k об. фрезы.

РЦ: шпиндель заготовки → шпиндель фрезы.

УКБ: 1об.заг.*84/1*1/iобк*28/28*48/63*28/28*1*135/62*62/78*26/30*25/100= =

=Z/k об. фр.

ФН: iобк=24*k/Z.

3) iдиф:

РП: 1 об. заготовки ↔ Pz (мм) продольного перемещения салазок стола.

РЦ: шпиндель заготовки → салазки стола.

УКБ: 1об.заг.*84/2*iобк*28/28*48/63*28/28*1/3*50/2*54/72*72/72*1/iдиф*

*2/50*45/45*2π(мм)= Pz(мм)=πmZ/sinβ.

ФН: iдиф=2sinβ/mk.

4) is:

РП: n об. э/д Д2 (мин) → Sп (мм/мин).

РЦ: э/д Д2 → салазки.

УКБ: 2840(об/мин)*90/125*22/22*3/33*28/80*25/70*25/70*28/80*36/72*

*70/70*53/53*28/28*2/50*45/45*2π(мм)=Sпmin (мм/мин).

2840(об/мин)*90/125*22/22*3/33*54/54*1(ЭМ1 вкл.)*54/54*54/54*70/70*53/53*28/28*2/50*45/45*2π(мм)=Sпmax (мм/мин).

ФН: Sпmin=0,36 (мм/мин).

 Sпmax=47 (мм/мин).

Бездифференциальная настройка станка.

Существуют станки, в которых отсутствует дифференциальная цепь, суммирующий механизм, гитара дифференциала или их отключают от работы (например, с помощью муфт или путём съёма колёс в гитаре дифференциала). В этом случае суммирование движений В2 и В4 при нарезании косозубых колёс или В2 и В6 при нарезании чарвячных колёс тангециальным врезанием осуществляют не кинематически с помощью суммирующего механизма, а математически за счёт настройки гитары обката.

ФН для iобк:

1об.заг.→Pz и ∆n об.заг.→Sп =>

=> ∆n об.заг.=Sп/Pz – дополнительный доворот заготовки для получения

винтовой линии при относительном перемещении

фрезы и заготовки на Sп (мм).

1об.заг.→Z/k об.фр. и Sп/Pz об.заг.→∆n об.фр. =>

=> ∆n об.фр.=Z/k*Sп/Pz – дополнительный поворот фрезы для получения

винтовой линии.

Итог: 1об.заг.→(Z/k±Z/k*Sп/Pz) об.фр.

1оборот заготовки →Z/k(1±Sп/Pz) оборотов фрезы.

РП для iобк:

«минус» - одноимённое направление

винтовых линий на фрезе и на заготовке.

1оботот заготовки→Z/k(1±Sтанг/πmZ) оборотов фрезы.

При нарезании червячного колеса способом тангециального врезания при дифференциальной настройке РП для iтанг: 1 об.заг.→πmZ (мм) перемещения фрезы вдоль своей оси. Для бездифференциальной настройки iтанг нет, РП для iобк:

Достоинства бездифференциальной настройки по сравнению с дифференциальной:

- более простая структура и кинематика станка;

- более высокая точность обработки за счёт коротких и жёсиких цепей.

Недостаток бездифференциальной настройки по сравнению с дифференциальной:

- сложность наладки и переналадки станка при изменении величины подачи (при

переходе от черновой обработки к чистовой или при переходе к нарезанию

сопряжённого колеса).

Область применения бездифференциальной настройки: крупносерийное и массовое

производство.

Дифференциальная

настройка

Бездефференциальная

настройка

 

Косозубое

цилиндрическое

колесо

Фv(В1В2)

Фs(П3В4)

Фv(В1В2±В4)

Фs(П3)

 

Червячное колесо

нарезаемое способом

тангециального

врезания

Фv(В1В2)

Фs(П5В6)

Фv(В1В2±В6)

Фs(П5)

Зубофрезерные станки с числовым программным управлением (ЧПУ).

 Особенности:

  1.  Согласование через ЧПУ нескольких движений.
  2.  Управление пятью и более координатами, в том числе одновременно некоторыми из них.
  3.  Упорощение переналадки и настройки станка за счёт ввода с пульта управления ркжимов резания, параметров инструмента и изделия, величин перемещений основных и вспомогательных движений, межосевых расстояний и т.д.
  4.  Повышение точности обработки за счёт коротких и жёстких цепей.
  5.  Повышение производительности за счёт упрощения переналадки и настройки станка (смотри пункт №3) и автоматизации цикла обработки.
  6.  Автоматизация цикла обработки за счёт отсутствия ручной настройки, а также за счёт автоматической смены инструмента и заготовки на зубообрабатывающих модулях.

Существуют два вида структур зубофрезерных станков с ЧПУ:

  1.  С ведущей координатой.
  2.  Без ведущей координаты.

  1.  С ведущей координатой (рис. 74):

В схеме с ведущей координатой задающим является вращение фрезы, т.е. координата В – ведущая, а от неё зависят все остальные координаты перещени я и координата вращения заготовки С. Это удобно, т.к. скорость вращения фрезы в процессе обработки может меняться.

2. Без ведущей координаты:

Скорости и перемещения по всем координатам одинаковым образом управляются от системы ЧПУ, и важно обеспечить стабильность этих скоростей и перемещений.

Структура зубофрезерного станка без ведущей координаты (рис. 75):

На упрощённой схеме не показаны приводы перемещений по координатам X и Y.

1,2,3 – преобразователи сигнала устройства ЧПУ (УЧПУ) в сигналы управления приводами (по координатам B,C,Z соответственно).

4 – блок урпавления приводами (БУП).

5 – суммирующий усилитель (СУ).

6 – импульсно-аналоговяй преобразователь (ИАП).

7 – фазовый дискриминатор (ФД).

8 – микропроцесосор (МП).

Для обеспечения стабильности скоростей и перемещений информация (на примере вращения фрезы и заготовки) об фактическом положении фрезы и заготовки должна постоянно сравниваться. Для этого на ФД должны поступать сигналы от датчиков фрезы и заготовки приведённые к сопоставимому виду. Для этого в МП происходит пересчёт сигнала fфрезы в зависимости от вида обработки и параметров изделия и инструмента. После сравнения fзаготовки и fкорректирующее в ФД ИАП выдаёт корректирующий сигнал Uк, который в СУ складывается с путевым сигналом Us (Uк±Us), и через преобразователь сигнала 3 подаётся на привод координаты С в виде fс.

fк=fф/М;

М – коэффециент зависящий от вида обработки:

1) М=Z/k – при нарезании прямозубых колёс, червячных колёс радиальным

врезанием, колёс с конусным и бочкообразным зубом.

2) М=Z/k(1±Sпz/Pz) – при нарезании косозубых колёс.

3) М=Z/k(1±Sтy/πmZ)=(πmZ±Sтy)/πmk – при нарезании червячеых колёс

тангециальным врезанием.

Задачи УЧПУ:

1. Согласование перемещений по соответствующим координатам в зависимости от вида обработки:

а) по В,C и Z – при нарезании цилиндрических колёс.

б) по B,C и X – при нарезании червячных колёс радиальным врезанием.

в) по B,C и Y – при нарезании червячных колёс тангециальным врезанием.

г) по B,C,X и Y – при нарезании колёс конусным (рис. 76) и бочкообразным зубом (рис. 77).

Ккон=Spx/Sпz;

Spx=ρ(Sпz)=ρ(Rб);

  1.  Определение частот управления приводами по соответствующим координатам.

Например при нарезании косозубого колеса:

(для ведущей координаты)

fc=кс/кв*iв/ic*(πmk/(πmZ±Sпzsinβ))fв;

fz=iв/кв*∆z/Sпz*k/Z*fв;

fв=кв/iв*nф/60;

z=izPxbz/(кzN); bz – шаг ходового винта по координате Z.

При нарезании колеса с конусным зубом:

fx=ккон*∆z/∆x*fz;

fв,fx,fc,fz – частоты управления приводами соответствующих координат.

Кв,кс,кz – разрешающая способность датчиков, т.е. количество импульсов

посылаемых в УЧПУ за один оборот роторов этих датчиков.

 Iв,ic,iz – передаточные отношения цепей приводов соответствующих координат

в направлении от датчиков к исполнительным звеньям.

z,∆x – дискретности по соответствующим координатам, т.е. величины

перемещения исполнительных звеньев за один импульс (за каждый

импульс) пришедший от УЧПУ на двигатели.

N – коэффециент умножения в УЧПУ для уменьшения дискретности (т.е. для

повышения точности).

Анализ кинематической схемы зубофрезерного станка с ЧПУ.

Особенность структуры станка – здесь нет гитары обката и гитары дифференциала, являющимися органами настройки на траекторию, т.е. цепи между взаимосвязанными движениями В1 и В2 и т.д. разомкнуты. Настройка станка будет безгитарной. Все двигатели регулируемые.

10. Кинематическая настройка станка (КНС).

1) Главный привод вращения фрезы по координате В.

УКБ: nмв*148/202*29/29*29/29*20/80=nфрезы(фр)

 nфр=0,183nмв

 nмв=fв(имп/с)*60(с/мин)/(кв(имп/об)*N) [об/мин] имп – импульс.

 Nфр(мин)/60(с/мин)*80/20*72/50*2500(имп/об)=fв

 fв=240nфр [Гц] nфр=1000V/(πdфр)

2) Цепь радиальной подачи (координата X).

УКБ: nмx*3/30*10(мм/об)=Spx(мм/мин)

 Spx=nмx (мм/мин)

 nMx=fx*60/(250(имп)*N=4)*3/30*10=Spx

 fx=50/3*Spx [Гц]

x=1имп/(250(имп/об)*4)*3/30*10(мм/об)=0,001(мм)

3) Цепь тангециального перемещения суппорта (координата Y).

УКБ: nмy*45/24*4/36*81/27*4/25*10(мм)=Sтy

 Sтy=nмy (мм/мин) – минутная подача.

За 1 оборот заготовки для получения эвольвенты фреза совершает Z/k оборотов и за этоже время фреза перемещается вдоль своей оси на Sтy.

Найдём время 1 оборота заготовки (Т):

УКБ: Z/k(об.фрезы)*80/20*72/50*2500(имп/об)/fв(имп/с)=Т1об.заг.

 Sтy(мм/об)*1/10*25/4*27/81*36/4*24/45*2500(имп/об)/fy(имп/с)=Т1об.заг.

Приравниваем левые части уравнений и находим fy:

 fy=25/144*k/Z*Sтy*fв [Гц]

 Sтy – оборотная подача.

y=1имп/(2500имп*4)*45/24*4/36*81/27*4/25*10=0.0001(мм)

4) Цепь продольного перемещения каретки (координат Z).

УКБ: nмz*3/30*10(мм/об)=Sпz(мм/мин)

 Sпz=nмz(мм/мин)

За 1 оборот стола фреза совершает Z/k оборотов и за этоже время каретка перемещается на Sпz.

 Z/k об.фрезы*80/20*72/50*2500/fB*3/30*10=SПZ

 

 

 fZ=25/44*k/Z*SПZ*fB

z=1/(2500*4)*3/30*10=0.0001мм

5)Цепь обката.

 nMC=30/40*35/35*1/96=nЗАГ(С); nC=nMC/128

Так как за один оборот фрезы заготовка совершает Z/k оборотов, то

УКБ: 1об.фрезы*80/20*72/50*2500/fB*fC/3600*30/40*35/35*1/96=Z/k

 fCП=32*k/Z*fB при нарезании прямозубого колеса.

При нарезании косозубых колёс:

 fCK=fCП±fC

 fC′ - частота, обеспечивающая дополнительный доворот заготовки для

получения винтовой линии.

УКБ для fCK:

1об.заготовки*96/1*35/35*40/40*3600/ fCK* fB*50/72*20/80=(πmz±Sпz+ѕіnβ)/πmκ

При нарезании червячных колёс радиальным врезанием частота управления приводом координаты С :

 fCЧР= fCП=32*k/Z*fB (Гц)

При нарезании червячных колёс тангенциальным врезанием:

 fCЧТ= fCП± fC′′, где fC′′ - частота управления, обеспечивающая

дополнительный доворот на 1 оборот за время

перемещения фрезы вдоль своей оси на величину

перемещения длины делительной окружности πmz

(мм).

 fCЧТ=(32* πmκ)/(πmz± Sтy)* fB, где Sтy(мм/об) – оборотная подача.

Особенности зубодолбёжных станков с ЧПУ.

(рис. 78)

Структурная схема зубодолбёжного станка с ЧПУ(рис. 79):

«С» - ведущая координата.

1). Цепь главного привода.

 nMП*іП=nдв.ходов

(fП*60)/Kп*N*іП= nдв.ходов

 nдв.ходов=1000*V/2*l

 fП=CП*nдв.ходов

2). Цепь ведущей координаты С

 nMС*іС=nС

 nС=Sдолб.круг. (мм/дв.ход)/ πmzд (мм)* n(дв.ходов/мин)

(fС*60)/Kс*N*іС= nС

 fС=Сс* nС

3). Цепь обката Фs(В2В3)

1/Zд→1/Zзаг оборотов заготовки

Найдём время поворота на 1 зуб долбяка и заготовки

1/Zд(об.долбяка)*1/іС* Kс(имп/об)*1/ fС(имп/с)=Тд (с)

1/Zзаг*іД*Kд*1/ fД=Тзаг (с)

Так как Тд= Тзаг, то :

 fД= Kд/ Kс*іС/іД*Zд/ Zзаг* fС

4). Цепь радиального врезания X:

 nMXX*Px=Sпх (мм/мин)

(fX*60)/Kx*N*іС* Px = Sпх

 fx=Cx*Sпх

x =1/(Kx*N)*іX*Px

5). Цепь установочного движения Z:

Аналогично координате Х.

6). При нарезании косозубых колёс устанавливают сменные винтовые копиры

Ркоп=Рдолб=Рзаг=Zд/Zзаг Рзаг=πmz/ѕіnβ

Особенности станков с ЧПУ.

  1.  Кажое исполнительное звено имеет свой источник жвижения.
  2.  Внутренняя связь сложного движения становится комбинированной, то есть состоит из участков с механическими и немеханическими связями.
  3.  Внешняя связь простого исполнительного движения можент располагаться внутри внутренней связи сложного исполнительного движения.
  4.  Отсутствуют органы ручной настройки на соответствующие параметры. Вся настройка заложена в управляющей программе.

Зуборезные станки

 Служат для нарезания конических колёс с прямым и дуговым ( круговым, винтовым, криволинейным) зубом. Профиль зуба конического колеса характеризуется , а форма зуба по длине зависит от формы зуба по длине плоского производящего колеса (рис. 80).

φ – половина угла при вершине начального конуса.

φ, L, z, m

φпл=90°-γ

γ – угол ножки зуба

zпл=, - числа зубьев сопряжённых конических колёс, находящихся в зацеплении.

Zпл=/sinφ1=/ sinφ2

Для каждой пары конических колёс существует своё плоское колесо. В процессе обработки конического колеса методом обката имитируется зацепление двух конических колёс, одним из которых является заготовка, а другое плоское (воображаемое) производящее колесо, роль которого на станке играет люлька. При этом на станке воспроизводится зацепление конического колеса с одним зубом плосковершинного при нарезании колёс с дуговым резцовой головкой или имитируется зацепление с одной впадиной, образованной двумя соседними половинками зубьев этого плоского колеса при нарезании прямозубых колёс зуборезными резцами.

  1.  Прямозубое колесо нарезается зуборезными резцами (рис. 81,82).

Эвольвента (НПЛ) – [обкат]=Фs(ВзагВл)

Прямая (ОПЛ) - [след]= Фv(П1)

Фv(П1)

Фs(В2В3) – согласованное вращение люльки и заготовки

Д(В4) – деление, поворот заготовки на 1 зуб

Всп(П5) – отвод/подвод заготовки

Всп(В6) – возврат люльки в исходное положение

  1.  Дуговой зуб (рис. 83).

Дуга (ОПЛ) - [след]= Фv(В1)

Эвольвента (НПЛ) – [обкат]=Фs(В2В3)

(рис. 84,85)

Так как шпиндель и заготовка участвуют в двух двух движениях В2 и В4, то кинематическая группа Фs и Д должны соединятся между собой по одному из трёх способов:

- параллельному

- последовательному

- смешанному

1). Параллельный (рис. 86):

При параллельном способе соединения КГ Фs и Д деление на шпинделе

заготовки осуществляется в процессе реверса движения обката Фs(В2В3) после завершения обработки очередного зуба. Реверс Р находится во внешней цепи Фs, управляется от барабана-автомата и меняет направление вращения и В2 и В3 одновременно. При этом от БА в работу включается цепь деления, которая даёт дополнительный доворот заготовки через суммирующий механизм. 3-я функция БА – отвод и подвод П5.

Все зуборезные станки работают в цикловом режиме. За время цикла понимается время обработки одного зуба (резцами) или впадины (резцовой головкой), поэтому подача на станке называется цикловой и измеряется в единцах времени (с).

tц=tр+tвсп(х.х)

tр – время рабочего хода (профилирования зуба)

tвсп(х.х) – вспомогательное время ( возврата люльки в исходное полодение)

tвсп(х.х) < tр

Всё управление цикла осуществляет распределительный вал БА (РВ БА). За 1 цикл РВ БА совершает 1 оборот. Настройка на скорость Фs(В2В3) осуществляется при помощи гитары подач is:

РП: 1 об. РВ БА→nм/60* tц об. э/дв.

Так как tвсп(х.х)≠ tр , то более правильно переписать РП для is:

 δρ°/360 об. РВ→ nм/60* tр об. э/дв.

δρ° - угол профиля БА соответсвующий времени tр.

Настройка на путь Фs(В2В3) осуществляется при помощи гитары качания люльки для параллельного способа соединения Фs и Д. В этом случае Фs и Д происходят одновременно.

Фs(В2В3)

Фs(Всп) Д(В4)

 

Фs

При параллельном способе соединения деление Д(В4) осуществляется в процессе реверсирования обката (В2В3). При этом в процессе возврата люльки в исходное положение В6 заготовка осуществляет поворот В4 на один зуб, то есть поворачивается на 1/zзаг оборотов заготовки, поэтому РП для гитары деления iдел, осуществляющую настройку Д(В4) на путь, запишутся так :

n оборотов отсчётного звена (делительного диска)→ 1/zзаг оборотов заготовки

РП для iкл: δρ°/360 об. РВ→θр°/360 оборотов люльки

 

θр°- угол поворота люльки для формирования полного профиля зуба.

Анализ кинематической схемы зуборезного станка модели 5А27С4

  1.  Шпиндель резцовой головки В1 и шпиндель заготовки В2.

8.1 Фv(В1):

ИЗ: Шпиндель резцовой головки

ИД: Э/дв. Д1

Внутренняя связь: ВКП между шпинделем резцовой головки и корпусом

люльки.

Внешняя связь: Э/дв.Д1→12/41→45/45→iv→27/27→23/30→23/30→55/43→

→24/24→17/17→17/91→шпиндель резцовой головки

ОН: С – iv

 ± - нет

  1.   Фs(В2В3):

ИЗ: Шпиндель заготовки В2 и люлька В3.

ИД: Э/дв. Д1

Внутренняя связь: В2→120/1→1/ iдел→20/40→25/25→26/26→26/26→1(Σ)→

→1/ iобк→32/16→1/300→В3

Внешняя связь: Д1→12/41→ is→14/37→30/30→20/40(Р1)→ iкл→42/42-

точка присоединения

ОН: Т – iобк

С - is

 ± - нет

 L – iкл

«О» - вручную через вращение ведущего вала iобк.

  1.   Д(В4):

ИЗ: Шпиндель заготовки В4

ИД: э/дв. Д1

Внутренняя связь: ВКП между шпинделем заготовки и корпусом

делительной бабки.

Внешняя связь: Д1→12/42→is→14/37→28/32→21/60→20/77→

мальтийский механизм (ведущий – поводковый диск – 4-х

пазовый мальтийский крест)→58/29→2(Σ)→26/26→26/26→

→25/25→40/20→ iдел→1/120→В4

ОН: С - нет

 ± - нет

 L - iдел

«О» - нет

  1.  Всп(П5):

ИЗ: салзки делительной бабки

ИД: РВ БА→ ГЦ

Внутренняя связь: ПКП между салазками и направляющими станины

Внешняя связь: РВ БА→ ролик→толкатель→ГЦ→поршень→шток

→рычаг→салазки

8.5 Всп(В6):

 ИЗ: люлька

ИД: э/дв. Д1

Внутренняя связь: ВКП между люлькой и направляющими передней бабки

Внешняя связь: Д1→68/28(М1 вкл.)→46/62→30/30→14/37→48/48→ iкл→

→42/42→32/16→1/300→В6

10. КНС:

10.1 iv:

РП: nм (мин) об.э/дв.→nр.г. (мин) об. резцовой головки или

 

nм (мин) об.э/дв.→n(дв.ходов/мин) дв.ходов суппортов с

резцами

РЦ: Д1→ шпиндель резцовой головки

УКБ: 1440*12/41*45/45*iv…= nр.г.

ФН: iv= nр.г./59

10.2 iобк:

РП: 1/zпл об. люльки→1/zзаг оборотов заготовки

РЦ: люлька→шпиндель заготовки

УКБ: 1/zпл*300/1*16/32*iобк*26/26*26/26*25/25*40/20*iдел*1/120=1/zзаг

ФН: iобк= zпл/75

10.3 iдел:

РП: n об.отсчёчного звена→1/zзаг оборотов заготовки

РЦ: отсчётное звено→ шпиндель заготовки

УКБ: 1 об.*2/4*58/29*2*26/26*26/26*25/25*40/40*iдел*1/120=1/zзаг

ФН: iдел=30/ zзаг

10.4 is.

10.5 iкл.

2). Смешанный способ (рис. 87).

Фv(П1)

Фs(В2В3)

Д(В4)

Всп(П5)

Всп(В6)

Структура зуборезного станка, работающего по смешанному способу соединения (параллельно-последовательное) КГ Фs и Д.

При смешанном способе соединения КГ на базе более простого двмжения Д попеременно то возникает, то исчезает движение Фs. При смешанном способе соединения Фs и Д после обработки одного зуба (впадины) реверсирует только люлька В6, а заготовка продолжает вращаться в ту же сторону и за время цикла tц поворачивается на zi/zзаг оборотов заготовки, где

zi – число зубьев, пропускаемых на заготовке между двумя последними циклами обработки, zi – число целое, достаточно большое, чтобы успеть полностью спрофилировать зуб и не имеющее общих множителей с zзаг.

Для этого реверс должен располагаться не во внешней цепи Фs (как в параллельном способе), а во внутренней между точкой присоединения к внешней связи ко внутренней и люлькой. Обычно для этого используетя специальный реверс (в виде составного зубчатого колеса, имеющего внутри замкнутый вырезанный контур, составленный из зубчатых секторов наружного и внутреннего зацепления).

Ведущее колесо совершает непрерывное вращение в одном направлении, составное колесо вращается то в одну, то в другую сторону. Если zведущ зацепляется с сектором имеющим внутренние зубья, то составное колесо будет вращаться в ту же сторону и совершать рабочий ход, а переход внутреннего колеса на наружное зацепление обеспечит более быстрый вспомогательный ход. За tц колесо обойдёт полный фигурный контур составного колеса. Поскольку за tц заготовка поворачивается на zi , а БА совершает 1 оборот, то БА будет выполнять роль отсчётного звена в цепи деления и РП для iдел запишутся:

1 об. РВ БА→ zi/zзаг об. заготовки

 РП для других органов настройки такие же как и для параллельного способа соединения.

Структура смешанного способа:

 

Фs(В2В3)

 

 

Д(В4) Всп(В6)

 

Фs(В2В3)

 

8. Анализ КГ.

8.1 Фv(П1):

ИЗ: ползуны с суппортами

ИД: э/дв. Д1

Внутренняя связь: ПКП между ползунами и направляющими люльки

Внешняя связь: Д1→15/48→31/30→iv→30/72→кривошипный механизм→

→шатун→система рычагов→рычаг→ползуны(П1)

ОН: С - iv

 ± - реверс Р1 (чаще всего его нет)

 L - изменением радиуса пальца кривошипа

«О» - вручную (смещением суппортов относительно ползунов)

8.2 Фs(В2В3):

ИЗ: люлька (В3) и шпиндель заготовки (В2)

ИД: э/дв. Д1

Внутренняя связь: В2→120/1→30/30→29/29→1/iдел→26/26→26/26→26/26→

→60/75→23/23→16/32→14/224→252/21→iобк→30/30→

→1/135→В3

Внешняя связь: Д1→15/48→is→34/68→42/56→44/96→96/64→64/60→

→60/44→23/23 – точка присоединения

ОН: Т – iобк

С - is

 ± - нет, обработка ведётся всегда в одну сторону

 L – выбор zi (iобк и iдел)

«О» - вручную

8.3 Д(В4):

ИЗ: шпиндель заготовки

ИД: э/дв. Д1

Внутренняя связь: ВКП между шпинделем заготовки и корпусом

делительной бабки

Внешняя связь: Д1→15/48→ is→34/68→42/56→44/44→23/23→75/60→

→26/26→26/26→26/26→ iдел→30/30→1/120→В4

ОН: С - нет (т.к. is уже задействован в Фs)

 ± - нет

 L - iдел (zi)

«О» - нет

  1.  Всп(П5):

ИЗ: салазки делительной бабки

ИД: ГЦ

Внутренняя связь: ПКП между салазками и направляющими станины

Внешняя связь: ГЦ→поршень→шток→салазки

  1.  Всп(В6):

ИЗ: люлька

ИД: э/дв. Д1

Внутренняя связь: ВКП между люлькой и направляющими передней бабки

Внешняя связь: Д1→15/48→52/88→42/56→44/44→16/32→14/224→

→252/21→iобк→30/30→1/135→В6

10.КНС

10.1 iv:

РП: n об. э/дв. (мин)→n резцов (мин) дв.ходов ползуна с резцами

РЦ: э/дв. Д1→ползуны

УКБ: 2900(мин)*15/48*31/30*iv*30/72=n дв.ходов ползуна (число об.

кривошипного диска)

ФН: iv= n дв.ходов/390=1000V/(2L*390)

10.2 iобк:

РП: 1/zпл об. люльки→1/zзаг об. заготовки

РЦ: люлька→шпиндель заготовки

УКБ: 1/zпл об. люльки*135/1*30/30*1/ iобк*21/252*224/14*32/16*23/23*

*75/60*26/26*26/26*26/26* iдел*1/120=1/zзаг

ФН: iобк=7.5* zi/zпл

10.3 iдел:

РП: 1об. БА→ zi/zзаг об. заготовки

РЦ: РВ БА→ шпиндель заготовки

УКБ: 1 об. РВ*66/2*64/44*23/23*75/60*26/26*26/26*26/26* iдел*1/120=

= zi/zзаг

ФН: iдел=2* zi/zзаг

10.4 is:

РП: δρ°/360 об. РВ БА→ nм/60* tр об. э/дв.

РЦ: БА→Д1

ФН: is=0.24*δρ°/ tр

Особенности обработки конических колёс.

Конические колёса с прямым зубом можно нарезать двумя дисковыми фрезами (резцовыми головками) большого диаметра: Дфр>>Дзаг (рис. 88)

Фv(В1)

Фs(В2В3)

Д(В4)

Оси фрез не перемещаются вдоль зуба по длине.

При шлифовании конических колёс с прямым зубом используют дисковые шлифовальные круги, которые устанавливают на ползуны и перемещают в процессе обработки вдоль зуба по длине.

Фv(В1) – вращение круга

Фs(П2) – перемещение ползунов

Фs2(В3В4)

При шлифовании конических колёс с дуговым зубом используют чашечный шлифовальный круг (рис. 89).

Фv(В1)

Фs(В3В4)

Затыловочные станки

Служат для затылования задних поверхностей дисковых, модульных и цилиндрических фрез с прямым и винтовым зубом, резьбовых гребёнок, цилиндрических и конических червячных фрез, метчиков и плашек.

Рассмотрим структуру станка для затылования цилиндрической червячной фрезы.

Цель затылования – сохранить форму профиля зубьев и величину задних углов у фрез, перетачиваемых по передним поверхностям.

(рис. 90,91)

Zт, m,Dфр, τ,Τ (Т>> τ)

Для получения винтовой линии:

Ф(В1П3)

Архимедова спираль: Ф(В1П2П3)

Ф(В1П2)

Для получения сложной пространственной кривой необходимо сложное 3-х элементарное движение Ф(В1П2П3).

Архимедова спираль на винтовой линии (НПЛ)→[след]→Ф(В1П2П3)

Профиль зуба (ОПЛ)→[копирование]→Ф – нет

Структкра станка (рис. 92):

Ф(В1П2П3)

Всп(П4)

Д(В1П3)

Кулачок (рис. 93): abc – рабочий профиль кулачка (П2) выполнен по

архимедовой спирали.

 ca – нерабочий участок профиля для получения отскока (П4)

 hк – высота профиля кулачка. Кулачки сменные.

Фv(В1П2П3)

Всп(П4) Д(В1П3)

 

Фv(В1П2П3)

 abc – рабочий участок, выполняется по Архимедовой спирали (П2)

 ca – нерабочий участок (для отскока – П4)

С помощью кулачка реализуется смешанный способ соединения кинематических групп Фv и Д. Кулачок служит специальным реверсом во внутренней связи Фv и одновременно служит отсчётным звеном во внешней связи движения деления, так как за один его оборот (если число рабочих участков к=1) происходит полный цикл обработки зуба. Кулачок – орган настройки на траекторию движения Фv, так как его рабочий участок выполнен по спирали Архимеда, которая должна быть получена на заготовке. Поэтому внешняя связь движения Д(В1П3) будет разветвлённой:

 

В1

М→6→4

П3

2→iдел→3→кулачок В2

Фv(В1П2П3)→ Фv(В1П2В3)

(рис.94)

Z – число зубьев на торце (число стружечных канавок на фрезе)

Zв – число зубьев на 1 полном витке червячной нарезки фрезы

D – диаметр фрезы

τ – шаг червячно-винтовой нарезки

Τ – шаг стружечной канавки

β – угол наклона канавки

Zв > Z Zв = Z+Zд, Zд – добавочное число зубьев для затылования их на

полном витке (c, d)

1 зуб – дуга a1a2

 Zддуга ed Zд=ed/a1a2

ed=πD/z

a1a2=τ*tanβ tanβ= πD/Τ

Zд= Zτ/ Τ

Zв= Z+Zд= Z+ Zτ/ Τ= Z(1+τ/ Τ)

РП для iдел:

1 об. заготовки→ Zв/к двойных ходов резца (затыловочного

суппорта)

к – число рабочих участков на кулачке

РП для iвинт:

1 об. заготовки→ τ (мм) продольного перемещения резца

РП для iv:

n об. э/дв. (мин)→ n фрезы (мин) об. заготовки (фреза является

заготовкой)

iдел=f (Z,τ,Τ) => переделываем станок в станок с дифференциальной настройкой, вводим суммирующий механизм. Структура станка с дифференциальной настройкой (рис. 95):

Фv(В1П2П3)→ Фv(В1П2В3)→ Фv(В1В2’В2”В3)

РП для iдел:

1 об. заготовки→ Z/к оборотов кулачка iдел=f (Z)

РП для iдиф:

1 об. заготовки→ Z/к*τ/ Τ оборотов кулачка iдиф=f (Τ)

Получили структуру станка с дифференциальной настройкой, введя в неё iвинт.

iвинт=f (τ)

Анализ структуры станка

Фv(В1П2П3) → Фv(В1В2’В2”В3) В2=В2’+В2”

Д(В1П3)

Всп(П4)

Всп(П5) – для возврата в исходное положение.

8.1 Фv(В1В2’В2”В3)

ИЗ: шпиндель заготовки (В1)

затыловочный суппорт (П2)

продольный суппорт (П3)

ИД: э/дв. Д1

Внутренняя связь: 1). В1→102/17→1/iп→56/46→46/56→45/45→45/45(Р1)→

→ iвинт→ходовой винт t=12мм→гайка→П3

2). В1→102/17→1/iп→50/40→48/48→48/36→Σ(i=1/2)→

→ iдел→26/26→к1(В2’)

3). В1→102/17→1/iп→56/46→46/56→45/45→45/45(Р1)→

→ iвинт→48/36→42/42→ iдиф→2/24→ Σ(i=1/2)→

→ iдел→26/26→к1(В2”)

Внешняя связь: Д1→28/42→iкс→46/56 – точка присоединения

ОН: Т - iдел, iдиф, iвинт, кулачок, Р1(для правой или левой нарезки на фрезе).

С - коробка скоростей

 ± - нет

 L - упоры

«О» - вручную

8.2 Д(В1П3)

ИЗ: шпиндель фрезы и каретка.

ИД: э/дв. Д1.

Внутренняя связь: В1→(102/17→1/iп→56/46→46/56 или 56/56)→45/45→

→45/45(Р1)→iвинт→ходовой винт t=12мм→гайка→каретка(П3)

Внешняя связь: 1) Д1→28/42→iv→46/56.

2) Д1→28/42→…→iдиф→кулачок.

3) Д1→…→iдел→кулачок.

8.3 Всп(П4)

ИЗ: салазки затыловочного суппорта.

ИД: ГЦ2.

Внутренняя связь: ПКП между салазками суппорта и направляющими

каретки.

Внешняя связь: ГЦ2→ролик→кулачок.

В станке есть звено увеличения шага (ЗУШ). Которое служит для увеличения шага нарезаемой, скорости продольной подачи, а также ипользования для затылования фрез с большим шагом червячной нарезки (τ >50мм).

1об.заг. → 1об.вала

1об.заг.*102/17*56/28*56/56=12об.

1об.заг.*102/17*44/33*56/56=8об.

ЗУШ производит увеличение шага в 8 или 12 раз.

 

10. Кинематическая настройка станка (КНС).

10.1 iv:

РП: nэ/д (мин) об.э/д → nзаг. (мин) об.шпинделя.

 nmin=700(мин)*22/58*27/47*22/46*24/68*46/56*28/56*17/102=1.6(мин)

 nmax=1400*28/42*34/34*46/46*46/56*33/44*17/102=100(мин)

10.2 iдел:

РП: 1об.заг. → Z/k об.кулачка (k – число рабочих участков кулачка)

РЦ: шпиндель заготовки → кулачок

УКБ: 1*102/17*1/iп*50/40*48/48*48/36*1/2*iдел*26/26=Z/k

ФН: iдел=1/5*Z/k*iп iп1=1/2 или iп2=3/4

10.3 iвинт:

РП: 1 об.заг → τ (мм) продольного перемещения каретки

РЦ: шпиндель → каретка

с ЗУШ: УКБ: 1*102/17*1/iп*56/56*45/45*45/45*iвинт*12=τ (мм)

ФН: iвинт=τ/72*iп

без ЗУШ: УКБ: 1*56/56*45/45*iвинт*12=τ (мм)

ФН: iвинт=τ/12

10.4 iдиф:

РП: 1об.заг → Z/k*τ/T об.кулачка

РЦ: шпиндель → кулачок

с ЗУШ: УКБ: 1*102/17*1/iп*56/46*46/56*45/45*iвинт*48/36*42/42*iдиф*2/24*

*1/2*iдел*26/26=Z/k*τ/T

ФН: iдиф=887.143/Т

без ЗУШ: УКБ: 1*56/56*45/45*iвинт*48/36*42/42*iдиф*2/24*1/2*iдел*26/26=

=Z/k*τ/T

ФН: iдиф=1080*iп /Т

М8 – обгонная муфта отключает вращение кулачка при реверсе В1П3.

Если нет суммирующего механизма, то для iдел РП: 1 об.заг → Zв/k об.кулачка

Технико-экономические показатели качества (ТЭП) и критерии работоспособности (КР).

Технико-экономические показатели качества (ТЭП):

  1.  Точность.
  2.  Производитьность.
  3.  Надёжность.
  4.  Экономическая эффективность.
  5.  Соблюдение требований безопасности.
  6.  Уровень автоматизации станка.
  7.  Гибкость.
  8.  Соблюдение требований эргономики.
  9.  Соблюдение эстетики.
  10.  Патентоспособность.
  11.  Материалоёмкость.
  12.  Технологичность.

Точность и производительность являются самыми важными показателями. Чем выше точность, тем ниже производительность. Увеличение надёжности приводит к увеличению точности и производительности. Повышение уровня автоматизации понижает надёжность, но повышает точность и производительность.

Критерии работоспособности (КР):

  1.  Начальная точность.
  2.  Жёсткость.
  3.  Виброустойчивость.
  4.  Износостойкость.
  5.  Теплостойкость.
  6.  Прочность.

Все критерии влияют на точность. Прочность влияет ещё и на надёжность.

Отличие ТЭП от КР состоит в том, что ТЭП являются условиями, которые выдвигает потребитель, а КР обеспечивают выполнение этих условий.

Технико-экономические показатели качества (ТЭП):

1.Точность.

Точность характерезуется способностью станка обеспечить заданные размеры, форму, взаимные положения и шероховатость обработанных поверхностей. О точности станка судят по погрешности обработки.

Виды погрешностей:

  1.  Геометрические.
  2.  Погрешности формообразования.
  3.  Динамические.
  4.  Погрешности позиционирования.
  5.  Кинематические.
  6.  Технологические.

Геометрические погрешности – погрешности образованные неточным перемещением исполнительных звеньев (даже без обработки) и отклонениями формы и взаимного расположения поверхностей узлов и деталей станка. К геометрическим погрешностям относятся:

- Погрешности изготовления и сборки (рис. 96):

 lт – торцевое биение оправки.

 lр – радиальное биение оправки.

 lос – осевое биение оправки.

- Температурные деформации (рис. 97):

δt – температурная погрешность.

 Q – тепло.

δt ≤ (30…70)% от δΣ

- Упругие деформации: (рис. 98):

Погрешности формообразования – погрешности, которые вызваны отклонениями, возникающими в настройке станка и в результате схемы обработки, реализуемой на этом станке. К погрешностям формообразования относятся:

- Погрешности настройки (рис. 99):

- Погрешности интерполяции:

Интерполятор – устройство в УЧПУ, которое рассчитывает и реализует перемещение исполнительного звена по произвольной траектории, заданной опорными точками. Интерполятор бывает линейный (рис. 100) и линейно-круговой (рис. 101) .

- Погрешность схемы обработки (рис. 102):

δf – неснятый припуск (выступ).

Динамические погрешности бывают:

- Параметрические (рис. 103,104): δ – деформация колец подшипника.

φ – угол поворота.

Когда шарик находится под нагрузкой непосредственно

(как показано на рисунке 103).

- Вынужденные (рис. 105): Дисбаланс вращающейся детали, центр масс

которой не совпадает с осью вращения.

- Автоколебания (рис. 106): А – амплитуда.

 f – частота.

Кинематические погрешности – погрешности, которые связанны с отклонениями действительных передаточных отношений на станке от заданных в результате изготовления, особенно на зубо- и резьбообрабатывающих станках.

Погрешности позиционирования – погрешности, которые связанны с отклонением действительного положения исполнительного звена от заданного. Отклонение зависит от привода, измерительной системы, типа датчиков обратной связи по положению и места их установки. На погрешности позиционирования влияют зазоры в подвижных узлах и ошибки при измерении. Постоянные (на которые можно влиять, и они стабильно повторяются) и переменные (малопредсказуемые - трение, зазоры) составляющие.

Технологические погрешности – погрешности, которые связанны с закреплением и установкой на станке заготовки и инструмента.

Закрепление (рис. 107): α2 – разворот приспособления на станке.

Установка (рис. 108): α1 – разворот детали при её закреплении на

приспособлении.

1 – Заготовка.

2 – Приспособление.

3 – Штифты.

Существуют нормы точности для всех станков, в которых указанны допустимые погрешности, которые зависят от размера станка и от его класса точности.

2. Производительность.

Производительность – это способность станка выпускать изделия при условии выполнения заданной точности в течении определённого периода в единицу времени.

Разновидности производительности:

Штучная: Q=Τ0/Τц , Τ0 – годовой фонд времени

Τц – время цикла tр+tв

tр – время обработки резанием

tв – вспомогательное время на все действия, не

совмещённые с процессом обработки

Годовая программа выпуска:

N=ηu*Qшт

ηтu=tр/(tр+Σtс)0.73 (ЧПУ)

ηu= tр/(tр+Σtп)0.06 – коэффициент использования станка

Σtп – суммарные потери времени

Σtп=Σtс+Σtоп

Σtс – время на ремонт, переналадку, установку и т.д.

Σtоп – время, обусловленное организационными причинами

Технологическая:

Если tв=0, то Qт=1/tр

Формообразования:

Характеризуется площадью обработанной поверхности, характеристика

чистовых операций.

V/L*tр/Τц

V – скорость резания

L – общая суммарная длина перемещения инструмента относительно

заготовки.

Резания:

- определяет объём снимаемого материала в единицу времени

и является характеристикой черновых операций и характеристикой различных способов обработки.

 

Виды операций

P

Точение

1600

0.06

Шлифование

600

0.6

Электроимпульсная обработка

15

1

Электрохимическая обработка

15

10

Ультразвуковая обработка

1

25

Лазерная

0.01

4000

Пути повышения производительности:

Сокращение tр, увеличение скорости резания, увеличение суммарной длины режущих кромок, уменьшение tв за счёт автоматизации, повышение ηтu,ηu.

3.Надёжность.

Надёжность – это свойство станка обеспечивать производительность и точность в заданных пределах в течении определённого периода времени при условиях технического обслуживания, ремонта, правильном хранении и эксплуатации.

Проказатели надёжности:

Безотказность – способность станка выпускать годные изделия непрерывно до

первого отказа (нарушение работоспособности).

Если N0 – испытанные элементы, а N – исправные элементы, то отказавшие

Nот=N0+N

Q(t)= Nот/ N0 – вероятность отказа

P(t)=1-Q(t)=N/N0 – вероятность безотказной работы

PΣст(t)=ПPi(t) – вероятность работы станка как сложившейся системы,

состоящей из i–тых элементов.

Долговечность – способность сохранять работоспособность в условиях

технического обслуживания и ремонта до наступления

предельного состояния (до капитального ремонта).

Ремонтопригодность – способность предупреждённого обнаружения и

устранения неисправностей.

4.Экономическая эффективность.

Обобщённый показатель, учитывающий производительность обработки на станках и одновременно суммарные затраты на обработку деталей.

Е=N/ΣЗ→max ΣЗ – суммарные произведённые затраты на годовую

программу выпуска N.

  1.  Если N=const, то ΣЗ→min.
  2.  Из двух станков при одинаковой программе выпуска эффективней тот, у которого ΣЗ→min.

∆З=ΣЗ1-ΣЗ2>0, ΣЗ2- лучше.

5.Соблюдение требований безопасности.

 

ГОСТ 12.2.009-80

Быстродвижущиеся механизмы должны иметь ограждение. Быстровращающиеся детали должны иметь защитный кожух или экран. Уровень шума до 85 дБ.

6.Уровень автоматизации.

Характеризуется коэффициентом автоматизации а=Тавт/Тц

Тавт – время автоматической работы.

При а→1 уровень автоматизации выше.

7.Гибкость.

Это способность станка к переналадке на выпуск новых изделий при минимальных затратах.

Показатели гибкости:

Универсальность – способность к переналадке без модернизации станка.

Характеризуется серийностью: S=N/U

U – номенклатура обрабатываемых на станке изделий.

Чем выше U и меньше N, тем более универсален станок.

Переналаживаемость – способность к переналадке на выпуск новой партии при

минимальных затратах.

nср=N/P Р – число партии

nср – средний размер партии

(рис. 109)

U≤P≤N nср2 – оптимальный размер партии, требующий минимальных затрат

на 2-ом станке.

 nср1 – оптимальный размер партии на 1-ом станке

1 – затраты на переналадку

2 – затраты на хранение

3 – суммарные затраты

Соблюдение требований эргономики.

Заключается в требованиях по инженерной психологии и антропометрии.

Соблюдение эстетики.

Это современные нормы, художественное конструирование, дизайн.

Патентоспособность.

Это способность станка, отдельных его частей, механизмов представлять из себя изобретение (патент), т.е. иметь защиту.

Патентная чистота – показатель, который показывает, что этот станок не

попадает под действие другого патента.

Материалоёмкость.

M=G/P  

G – масса станка

Р – мощность привода главного движения

Технологичность.

Это способность проектировать, изготавливать, собирать станок и отдельные его узлы с минимальными затратами.

- выполнение станком служебного назначения

- минимальная себестоимость

Критерии работоспособности.

1. Начальная точность – характеризуется назначением допусков на детали и

сборочные единицы, а также соблюдением выполнения

этих требований в процессе изготовления и сборки.

В процессе эксплуатации начальная точность уменьшается, зависит от

исходных геометрических и кинематических погрешностей.

2. Жёсткость – способность оказывать сопротивление возникающим деформациям (перемещениям под действием приложенной нагрузки).

- линейная жёсткость j=F/δ

F – сила действующая.

δ – перемещение.

- угловая жёсткость j=М/φ

М – крутящий момент.

φ – угол поворота.

Податливость – величина обратная жёсткости С=1/j ; См=1/jм ;

Податливость – перемещение под действием единичной силы.

Но наибольшее влияние на жёсткость станка как системы оказывают стыки между его частями. Стыки могут быть подвижными (направляющие) и неподвижными.

Жёсткость зависит от геометрии (формы и размеров), компановки, расположения узлов и деталей станка (рис. 110).

1 – шпиндельный узел (ШУ).

2 – шпиндельная бабка (ШБ).

3 – стойка.

4 – основание.

5 – салазки стола.

6 – поворотный стол.

7 – приспособление.

j1 - жёсткость ШУ.

j2 - жёсткость стыка между ШБ и направляющими стойки.

j3 - жёсткость стойки.

j4 - жёсткость стыка между стойкой и направляющими станины.

j5 и j6 - жёсткость стыка между салазками и направляющими сианины.

j7 - жёсткость стыка между поворотным столом и направляющими салазок.

j8 - жёсткость поворотного стола, приспособления и стыка между ними.

1/j= при последнем соединении при последовательном соединении базовых деталей.

j= - при параллельнои соединении.

С= - при последовательном соединеии.

1/С= - при параллельном соединении.

Для оценки суммарной жёсткости стаека нужно составить баланс податливостей, т.е. определить вклад каждого элемента в общую суммарную жёсткость.

 j∑см < jimin и С∑см < Сimin, то в балансе податливостей нужно найти «слабое» звено и повысить его жёсткость.

Пути повышения жёсткости:

1) Создание предварительного натяга в соединениях с качением (подшипниках, направляющих).

2) Уменьшение числа элементов и стыков и повышение качества изготовления стыков.

3) Рациональная форма деталей и их ориентация в пространстве.

Система координат в станках с ЧПУ.

(кроме зубообрабатывающих стнаков)

ИСО Р – 841 – стандарт.

Для инструмента:

Положительное направление – инструмент отходит от заготовки.

Z – ось главного движения.

X – всегда горизонтальна.

Используют правую систему координат:

X,Y,Z – главные оси (первичные).

U,V,W – оси параллельные осям X,Y,Z (вторичные).

P,Q,R – третичные оси.

A,B,C – повороты вокруг осей X,Y,Z, соответственно.

Положительное направление поворота – направление по часовой стрелки, если смотреть вдоль оси.

Заготовка перемещается и поворачивается вдоль тех же осей, но положительное направление противоположно инструменту, а оси имеют обозначение X’,Y’,Z’.

3. Виброустойчивость – способность системы противодействовать возникновению или усилению вибрации (колебания), а также сохранять работоспособность в заданных пределах, если вибрации находятся в заданных пределах.

Виды колебаний: вынужденные, параметрические, автоколебания.

Пути повышения виброустойчивости:

1) Повышение жёсткости.

2) Перераспределение и уменьшение массы узлов и деталей внутри станка.

3) Повышение демпфирования (гашение вибраций) за счёт:

- использования новых материалов;

- использования направляющих скольжения и гидростатических направляющих.

4. Износостойкость – способность системы противодействовать изнашиванию, т.е. разрушению в подвижных соединениях в следствии трения, которое приводит к снижению КПД, нагреву, снижению точности, увеличению шума.

Характеристика износостойкости – давление Р=F/S;

Пути повышения износостойкости:

1) Использование соединений с качением,

2) Использование соединений с жидкостной, полужидкостной и газовой (воздушной) смазками.

3) Использование антифрикционных материалов (текстолит).

5. Прочность – способность системы сопротивляться разрушению или поломкам.

Виды разрушений:

- хрупкие (в маловязких материалах при действии ударных нагрузок (цанговые зажимы)).

- усталостные (при действии циклических нагрузок (в подшипниках, зубчатых колёсах, валах)).

- пластические деформации (в деталях из вязких материалов (искривление валов, осадка пружин, обмятие шпонок)).

Характеристика прочности – напряжение σ.

 F → δ(упругая деформация) => жёсткость.

 F → Р(давление) => износостойкость.

 F → σ(напряжение) => прочность.

6. Теплостойкость – способность системы противодействовать температурным воздействиям.

Источники тепловых воздействий:

- внутренние (э/д, обмотки, трение,гидравлика).

- внешние (солнце, отопление).

Потери точности под действием тепла бывают:

1) Равномерный нагрев (рис. 111):

t = t2°-t1° ∆L – линейное расширение.

L=L*ε*∆t ε – коэффициент линейного расширения.

2) Неравномерный нагрев : (рис. 112)

H=H*ε*∆t

3) Инерционный нагрев (рис. 113):

δt°=δ0(1-e) – закон температурных изменений станка при его равномерной

работе.

τ→ ∞ => δt°→ δ0

α – коэффициент, зависящий от теплопроводности, теплоёмкости, формы и размеров деталей.

1 – равномерная работа станка.

2 - неравномерная работа станка.

Пути повышения теплостойкости:

1) Использование новых материалов (полимербетонов).

2) Создание осесимметричных узлов.

3) Использование смазки и охлаждения.

4) Применение материалов с низким α.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

10262. Философия права и естественное право 81 KB
  А. Основные положения. 1. Философия права и естественное право. Философия права является отраслью философии о человеке т.е. той философии которая имеет целью познать положение человека и человеческой культуры во вселенной и в мировом развитии. Право как и другие ...
10263. Вальденберг. В. О задачах философии права 75 KB
  В. Вальденберг О задачах философии права Поднимая вопрос о задачах какой-нибудь науки мы можем давать этому вопросу двоякого рода постановку. Может быть так что наука существует и существование ее не подлежит никакому спору, но мы сомневаемся что те задачи которые ...
10264. Проблемы буржуазной теории права 129.5 KB
  Проблемы буржуазной теории права: Философия права. М.: ИИИОН 1984. Философия права и её место в системе юридических наук. Обзор По общему признанию западная философия права переживает ныне не лучшие времена. И причины её кризи...
10265. Правовая онтология 694.5 KB
  Правовая онтология 1. Человек как правовое существо Рассмотренные определения сущности и понятия права в его различении и совпадении с законом позволяют охарактеризовать право под углом зрения онтологии учения о бытии гносеологии учения о познании и аксиологии у
10266. Единство и многообразие мировой истории 34 KB
  Единство и многообразие мировой истории 1. Развитие понятия История 2. Единство мировой истории 3. Многообразие мировой истории 4. Роль личности в истории 1. Развитие понятия История История человечества это история множества народов и государств стран и р
10267. Общественное сознание Духовная жизнь 39 KB
  Общественное сознание Духовная жизнь Основными элементами духовной жизни общества являются: духовная деятельность, духовные ценности, духовные потребности людей, духовное потребление, индивидуальное сознание, общественное сознание. Духо
10268. Практика есть специфический человеческий способ отношения к миру 23.5 KB
  Практика Практика есть специфический человеческий способ отношения к миру заключающийся в активном целенаправленном преобразовании объективно существующих в нем предметов и явления. Понятие деятельность по объему шире понятия практика так как оно включает в себ...
10269. Общество и природа 55 KB
  Общество и природа 1. Проблема природы в истории философии 2. Понятие природа 3. Современные глобалистические концепции 1. Проблема природы в истории философии Историческая эпоха философии Интерпретация специфики природ
10270. Понимание свободы и необходимости как условия существования человека в системе социальных связей 37 KB
  Понимание свободы и необходимости как условия существования человека в системе социальных связей Проблема смысла свободы заключается в определении субъектом диапазона возможностей для самореализации. Категория свободы занимает особое место в экзистенциализме в с...