3064

Металлорежущие станки (МРС)

Шпаргалка

Производство и промышленные технологии

Эволюция металлорежущих станков (МРС). Задачи отечественного станкостроения. Металлорежущий станок – это технологическая машина предназначенная для резания заготовок, главным образом снятием стружки режущим инструментом. 1–я стадия...

Русский

2012-10-24

1.08 MB

78 чел.

Эволюция металлорежущих станков (МРС). Задачи отечественного станкостроения.

Металлорежущий станок – это технологическая машина предназначенная для резания заготовок, главным образом снятием стружки режущим инструментом.

 1–я стадия: станок-орудие – облегчает труд рабочего но не вносит изменений в

ход ручного технологического процесса.

2-я стадия: станок-машина – всё относительные движения формообразования

осуществляется станком.

 3-я стадия: станок-автомат – управление циклом обработки осуществляется

механизмами самого станка. За рабочим-оператором – функция

наладки и обслуживания.

4-я стадия: саморегулирующий станок-автомат.

2. Устройства для смены и зажима режущего инструмента на многоцелевых станках.

Смена инструмента осуществляется поворотом револьверной головки.Она имеет 4,6,12,16 рабочих позиций

Достоинства: простота конструкции,небольшая t

Недостатки: недостаточная жесткость, небольшое число размещений инструмента

Применение: в токарных автоматах, агрегатных станках, фрезерных с ЧПУ

Если в револьверной головке закрепляется инструмент, то в процессе обработки

он не вращается.

Оси инструмента могут быть направлены параллельно оси головки, радиально и под углом к оси. Иногда применяют 2 револьверные головки, которые установлены концентрично.

4. Защитные устройства направляющих. Смазывание направляющих.

Устройства для защиты направляющих. Защитные уплотнения выполняют в виде металлических скребков, прикрепленных к торцу стола, суппорта, салазок и прижимаемых к направляющим благодаря собственной упругости или пружине, а также в виде войлочных, полимерных или комбинированных уплотнений. Металлические скребки не предохраняют зону трения от мелких частиц загрязнений, войлочные уплотнения сами быстро загрязняются и истирают поверхность направляющих. Рабочие поверхности лучше очищают резиновые и пластмассовые уплотнения, применяемые самостоятельно или в комбинации с другими защитными устройствами.

Продольные щитки в виде металлических планок или кожухов (по одному на каждую направляющую) прикрепляют к подвижному или неподвижному узлу. Щитки могут быть снабжены уплотнениями или образовывать лабиринтное уплотнение.

Телескопические щитки с уплотнениями имеют хорошие эксплуатационные свойства и применяются в средних и тяжелых станках.

Гармоникообразные меха служат для защиты направляю щих шлифовальных, заточных, зубообрабатывающих и других станков в тех случаях, когда на защитное устройство не попадает острая или горячая стружка.

Стальная лента, применяемая для защиты направляющих, может быть закреплена у торцов станины и проходить внутри стола или станины. При использовании двух лент одним концом они прикрепляются к столу, а с противоположной стороны наматываются на барабаны у торцов станины.

Смазывание направляющих. Подачей жидкого смазочного материала на направляющие скольжения создают на их рабочих поверхностях режим смешанного трения, в результате чего значительно снижается скорость изнашивания.

Вязкость смазочного материала выбирают в зависимости от условий трения. Если давление в контакте высокое, а скорость скольжения малая, необходимо применять смазочные материалы относительно большой вязкости. Например, горизонтальные направляющие в узле подачи при значительном на-гружении следует смазывать маслом с кинематической вязкостью около 10 • 10~7 м''/с, а направляющие, работающие при малых и средних нагрузках,— маслом с вязкостью (2,7...6,5) 10-7 м2/с.

Для снижения коэффициента трения покоя и движения в направляющих скольжения узлов при малых скоростях движения, а следовательно, и для обеспечения равномерности малых подач, повышения точности и чувствительности установочных перемещений столов, суппортов и других узлов применяют антискачковые масла. В них содержатся присадки, способствующие образованию прочной масляной пленки на контактирующих поверхностях, которая сохраняется при малых скоростях скольжения и высоких давлениях в контакте. Для смазывания горизонтальных направляющих станков общего назначения рекомендуется применять масла ИНСп-20 и ИНСп-40, причем первое масло пригодно для системы смазывания, общей с гидросистемой. Для вертикальных направляющих и горизонтальных с вертикальными гранями большой площади наиболее подходит масло ИНСп-110.

Поверхности, смазываемые антискачковыми маслами, следует хорошо защищать от загрязнений. Применение этих дорогих масел должно быть экономически оправдано.

Смазочный материал подается на направляющие скольжения разными способами. Обычно применяют централизованные циркуляционные смазочные системы последовательного и импульсного типов. Реже используются проточные системы с ручным насосом, с индивидуальными масленками, с роликами, фитильная.

Смазочный материал подается на направляющие со стороны перемещающегося узла или со стороны неподвижного. С помощью распределителя смазочный материал подводится ко всем рабочим поверхностям направляющих. От смазочных точек по канавкам он распределяется по всей площади контакта.

5. МРС как основной компонент технологической системы. Структура современного МРС.

 Технологическая система – совокупность функционально взаимосвязанных средств технического оснащения, предметов производства и исполнителей для выполнения в регламентиваных условий производства заданных в ТП или операций.

Таким образом вместе со станком в ТС входят также оператор, режущий инструмент, приспособление, измерительные устройства, заготовка и окружающая среда.

Основное требование предъявляемое к ТС – эффективное производство точно обработанных заготовок. Поэтому основное требование к станку – обеспечение точности перемещения формообразующих узлов при работе в экономически – оптимальном режиме.

Конструкция и компоновка современного станков разнообразна, но все эти станки содержат типовые узлы, подсистемы, механизмы, детали.

Узлы и механизмы целевого назначения могут образовывать самостоятельную конструктивную единицу (модуль).

Иногда создаётся многофункциональная система, в которой конструктивно объединены элементы и механизмы различного целевого назначения.

Главная функция станка – функция формообразования. Формообразующие узлы несут заготовку и инструмент, сообщая им заданные относительные движения, т. о. производят исполнительные движения для реализации полного цикла обработки:

  1.  движение формообразующее (из схемы обработки заготовки)
  2.  установочные движения (перемещение заг. в исходное положение)
  3.  вспомогательные (транспортировка заготовки и инструмента в полном цикле обработки).
  4.  

6. Порядок кинематического расчета коробки скоростей.

Исходными данными для кинематического расчета главного привода являются частота вращения вала электродвигателя, минимальная nmin и максимальная nmax частота вращения шпинделя, число ступеней частот z или другие эквивалентные комплексы данных. Кинематический расчет выполняют следующим образом.

1. По зависимости определяют значение знаменателя геометрического ряда частот вращения шпинделя и округляют его до ближайшего стандартного, рекомендуемого для станков данного типа.

2. Определяют частоты вращения шпинделя, округляют их до стандартных. Если крайние значения частот существенно отличаются от исходных nmin и nmax , возможны коррекция z, замена структуры более подходящей и т.д.

3. Из ряда возможных вариантов привода выбирают наиболее рациональный и записывают его структурную формулу. Масса зубчатых, колес и валов тем меньше, чем больше зубчатых колес вращается с высокой cкоростью. Поэтому располагают группы передач так, чтобы первой была основная и характеристики групп увеличивались от первого вала коробки скоростей к последнему. Основная группа должна обеспечивать наибольшее число передач. С целью повышения КПД привода при работе с высокими частотами вращения переходят к сложенным структурам.

4. Синтезируют кинематическую схему привода. При этом исходят из его структурной сетки, учитывают частоту вращения электродвигателя, вводят одиночные передачи, необходимые для получения частот вращения шпинделя и обеспечения конструктивной компоновки привода.

5. Строят график частот вращения, исходя из кинематической схемы и структурной сетки. Горизонтальными линиями на графике условно изображают валы привода, в том числе вал электродвигателя. Точки пересечения вертикальных линий с горизонтальными соответствуют частотам вращения валов, представленным в логарифмическом масштабе. Передачи и их передаточные отношения обозначают линиями (лучами) соединяющими соответствующие точки на горизонтальных линиях. Поскольку частоты вращения даны в логарифмическом масштабе, передаточное отношение передачи (отношение частоты вращения ведомого вала к частоте ведущего) i = φk , где k - число интервалов между вертикальными линиями, пересекаемыми лучом.

Луч с наклоном вправо изображает повышающую передачу ( k > 0), с наклоном влево - понижающую ( k < 0), вертикальный - передачу с i = 1. Параллельные лучи изображают одну и ту же передачу.

6. По графику частот вращения и зависимости i = φk для каждой передачи находят передаточное отношение.

7. Определяют числа зубьев колес, пользуясь методиками, приведенными в специальной литературе или исходя из принятой суммы чисел зубьев ведущего и ведомого колес каждой группы передач и в зависимости от передаточного отношения каждой передачи.

7. Гидростатические направляющие.

Основы расчетаГидростатические направляющие являются направляющими с жидкостной смазкой. Масляный слой между сопряженными поверхностями создается путем подачи масла под давлением в зазор между ними.

Гидростатические направляющие практически не изнашиваются, имеют хорошую демпфирующую способность, обеспечивают высокую точность и равномерность движения, а также точное позиционирование. Переориентация подвижного узла на гидростатических направляющих составляет всего 0,001... 0,002 мм. Жесткость таких направляющих несколько ниже жесткости направляющих других типов.

При гидростатических направляющих требуются громоздкая гидросистема, хорошая фильтрация масла и тщательный уход. Применение таких направляющих сопровождается усложнением конструкции станка: обеспечивается высокая жесткость корпусных деталей, вводятся устройства для фиксации подвижных исполнительных органов.

Гидростатические направляющие бывают разомкнутыми и замкнутыми. Принцип их работы заключается в следующем.

Масло под постоянным давлением подается через дроссель в карманы на направляющих, оттуда оно вытекает наружу, преодолевая при этом сопротивление в зазорах. В случае разомкнутых направляющих с увеличением нагрузки зазор уменьшается, а его сопротивление и давление масла в нем возрастают. В результате новая нагрузка будет уравновешена возросшим давлением масла- В случае замкнутых направляющих давлением в зазоре уравновешиваются нагрузка и давление в зазоре. Увеличение нагрузки ведет к уменьшению г и увеличению, т.е. к возрастанию давления в зазоре и к уменьшению его в зазоре. В результате нагрузка уравновешивается.

Расчетом определяют нагрузочную способность и жесткость направляющих, параметры дросселя или регулятора подачи.

8. Показатели технического уровня МРС, их иерархия.

Технический уровень станкостроительной продукции – совокупность свойств конкретного изделия, включающий характеристики функционального назначения, общего положительного эффекта и уровня всех затрат.

Номенклатура основных показателей, которые характеризуют технический уровень металлорежущих станков регламентирован ГОСТ СПКП. станки металлообрабатывающие. номенклатура показателей.

1) Показатели назначения – технологические возможности станка – применяют след. виды:

  1.  характеристики установки заготовки;
  2.  характеристики установки инструмента;
  3.  характеристики рабочих и установленных перемещений;
  4.  показатели силовых характеристик станков;
  5.  габаритные;

2) Показатели надёжности – ремонтопригодность, долговечность и сохраняемость станка.

3) Показатели экономичного использования энергии и материалов.

4) Эргономические показатели

5) Показатели технологичности – характеризует трудоёмкость изготовления станка.

6) Показатели стандартификации – характеризуют экономичность изготовления станков.

7) Показатели потенто-правовые.

8) Показатели безопасности.

10. Конструирование направляющих качения. Основы расчета.

12.1. СВОЙСТВА НАПРАВЛЯЮЩИХ КАЧЕНИЯ

Для направляющих качения характерны низкая сила трения (10...40 Н) и ее независимость от скорости рабочего органа, благодаря чему достигаются равномерность медленных движений, снижение мощности привода подачи и высокая точность позиционирования (зона несувствительности направляющих качения по сравнению с парой трения чугун-^чугун снижается в 10— 12 раз). Значительно меньшая, чем в направляющих с гидростатической смазкой, переориентация рабочего органа обусловливается только податливостью направляющих, которая значительно ниже податливости направляющих других типов. Для направляющих качения характерна высокая долговечность, так как при хорошей защите их износ на порядок ниже, чем износ направляющих полужидкостного трения. К недостаткам направляющих качения относятся низкое демпфирование в направлении движения при малых скоростях движения и сравнительно высокая стоимость.

Направляющие качения применяют в обрабатывающих центрах сверлиль-но-фрезерно-расточной группы, станках с ЧПУ высокой точности малых и средних размеров, круглошлифовальных, бесцентрово-шлифовальных станках.

12.2. НАПРАВЛЯЮЩИЕ БЕЗ ЦИРКУЛЯЦИИ ТЕЛ КАЧЕНИЯ

Конструкции направляющих. В конструкцию направляющих входят закаленные планки, прикрепляемые к столу и станине, тела качения (шарики или ролики), сепараторы, устройства для создания предварительного натяга и для защиты направляющих от загрязнений.

Направляющие без циркуляции тел качения применяются при небольшой длине хода узла (до 1 м).

Направляющие бывают незамкнутыми и замкнутыми. Отрыву подвижного узла, установленного на незамкнутых направляющих (рис. 12.1, а, б), препятствуют его сила тяжести и вертикальная составляющая силы резания. Незамкнутые направляющие качения могут быть только горизонтальными. Замкнутые направляющие (рис. 12.1, в-е) сложнее и дороже незамкнутых, однако благодаря создаваемому натягу обладают высокой точностью и жесткостью. Они могут быть не только горизонтальными, но и вертикальными, и наклонными.

В конструкциях направляющих качения используются поверхности тех же форм, что и в направляющих скольжения. Применение шариков или роликов дает большое число их исполнений.

Шариковые направляющие со встречными призмами (рис. 12.1, в) отличаются простотой конструкции, однако не могут воспринимать больших нагрузок и легко повреждаются в результате перетяжки элементов, регулирующих натяг. Направляющие типа "ласточкин хвост" (рис. 12.1, г) по сравнению с другими имеют более высокую жесткость, хорошо регулируются, но отличаются сложностью в изготовлении; применяются при малой и средней мае-

  Рис. 12.2. Сепараторы для направляющих качения

се подвижного узла. Прямоугольные роликовые направляющие (рис. 12.1,д) просты по конструкции и в изготовлении, имеют высокую жесткость в горизонтальной плоскости, но недостаточную при работе планок на отрыв. Недостатком их являются и большие габариты. Применяются при средней массе подвижного узла и большом опрокидывающем моменте.

Ролики в призматических направляющих (рис. 12.1, е) из-за малого диаметра могут проскальзывать, что приводит к повышенной силе трения. На работоспособности направляющих сильно сказываются погрешности углов призм.

Шариковые или роликовые направляющие выбирают в зависимости от нагрузки. Для роликовых направляющих допускаемая нагрузка в 20—30 раз больше, чем для шариковых. При больших нагрузках используются направляющие в виде накладных планок из закаленной цементируемой стали 20Х, а при малых— как стальные, так и чугунные.

В качестве сепараторов применяются штампованные стальные пластины с прямоугольными (рис. 12.2) или круглыми гнездами, стальные составные пластины, а также роликовые цепи. Размеры направляющих приведены в табл. 12.1 и 12.2.

Направляющие смазываются пластичным смазочным материалом или масляным туманом. Для защиты от загрязнений применяются лабиринтные уплотнения, расположенные вдоль них (рис. 12.3, а, б). Со стороны торцов к столу прикрепляют щитки или стальные ленты (рис, 12.3, в).

10 ПРОДОЛЖЕНИЕ

Конструирование и расчет направляющих. Сначала определяют диаметр и число тел качения, исходя из зависимостей между ним и давлением в контакте, жесткостью и точностью направляющих. Затем принятые параметры проверяют расчетами.

При увеличении диаметра шариков давление в контакте уменьшается, жесткость и износостойкость направляющих возрастают. С увеличением диаметра роликов жесткость не изменяется, но износостойкость улучшается. Поэтому рекомендуется применять тела качения большого диаметра — 8... 10 мм, а иногда и до 25 мм. Игольчатые направляющие пригодны при малых нагрузках и невысоких требованиях к их жесткости.

С увеличением числа тел качения г снижается нагрузка на одно тело, повышается жесткость направляющих. Но при большом числе многие из них вследствие погрешностей изготовления оказываются ненагруженными или недогруженными. Равномерность нагружения шариков считается удовлетворительной, если начальная нагрузка, на один шарик диаметра ^ (от силы тяжести С подвижного узла) составляет 9,5 \ЛГ . Ролики нагружены относительно равномерно, если нагрузка на единицу их длины не менее 4 Н/мм. Другими словами, для шариковых и роликовых направляющих должны соблюдаться соответствующие условия:

где Ъ —длина ролика, мм; С — вН; 6. —в мм.

В то же время число тел качения в одном ряду должно быть больше 12—16, так как при меньшем их количестве точность движения по направляющим снижается

После того как с учетом приведенных рекомендаций будет разработана конструкция направляющих, принятые конструктивные параметры необходимо проверить расчетом. Для определения наибольшей нагрузки на тело качения направляющие качения условно заменяют направляющими скольжения и по методике, применяемой при расчете направляющих скольжения, строят эпюру давления в контакте (рис. 12.4) . Наибольшая расчетная нагрузка на шарик

на ролик

12.3. НАПРАВЛЯЮЩИЕ С ЦИРКУЛЯЦИЕЙ ТЕЛ КАЧЕНИЯ

Направляющие с роликовыми опорами. Направляющие, оснащенные комплектными элементами в виде роликовых опор, применяются в станках с ЧПУ, узлы которых при значительных нагрузках имеют большой ход.

Роликовая опора Р88 включает направляющую (корпус) 1 (рис. 1г.5), циркулирующие вокруг нее ролики 2, препятствующие выпаданию роликов обоймы 4, винты 5 и штифты 6 для крепления обоймы к направляющей 1, а также винты 3 и штифты 7 для крепления опоры к подвижному узлу станка. Стандартные роликовые опоры бывают нормальной Р88, узкой Р88У и широкой Р88Ш серий (табл. 12.5).

Нагрузочная способность роликовой опоры характеризуется допускаемой по контактной прочности длительно действующей на нее нагрузкой, значения которой при работе в паре со стальными направляющими твердостью 58 НКСэ приведены в табл. 12.5.

При большой скорости узлов, особенно при наличии перекосов опор и неравномерном нагружений роликов, нагрузочная способность роликовой опоры характеризуется нагрузкой, допускаемой по контактной выносливости поверхностных слоев. Эта нагрузка обусловливается требуемым числом циклов нагружений каждой точки ее рабочих поверхностей, которое пропорционально пути 5, проходимому рабочим органом станка. Базовая нагрузка Р-, соответствующая базовому пути 5б = 250 км, при твердости рабочих поверхностей направляющих не ниже 60 ИКС приведена ниже:

Допускаемую нагрузку Р для расчетного пути 5 определяют по здвисимос- Ти

Сопротивление движению опоры характеризуется силой 2, требуемой длж перемещения опоры , которая нагружена нормальной силой Р :

где <20 — начальная тяговая сила ( 60 = 5. .Л 5 Н) ; /к — коэффициент трения качения ( / = 0, 0004... 0 ,0006 см) ; Л — диаметр ролика, см.

Упругая деформация опоры

а = 60+*>//, где 60 —начальная деформация; / —жесткость опоры.

Для опор типоразмеров Р88-101, Р88-102 и Р88-103 экспериментальным путем получили соответственно 60 = 2; 3; 4 мкм; / = 8,5; 12; 18 Н/мкм.

Незамкнутые направляющие с роликовыми опорами (рис. 12.6, а) применяются только для горизонтального перемещения и не могут воспринимать больших опрокидывающих моментов. Замкнутые направляющие (рис. 12.6,<з)

сложнее незамкнутых и могут быть применены для горизонтального и вертикального движений. Наиболее технологичны прямоугольные направляющие.

Чтобы исключить изгибные деформации, замкнутые направляющие монтируют так, чтобы каждая роликовая опора взаимодействовала с противостоящей опорой. Другими словами, роликовые опоры применяются парами. Например, в конструкции на рис. 12.6, б опоры 1 и 2 воспринимают силу тяжести стола и вертикальные рабочие нагрузки, опоры 3 и 5 препятствуют отрыву стола, -опоры 4 и 6 создают направление стола в горизонтальной плоскости.

С помощью предварительного натяга повышают жесткость направляющих и не допускают отрыва подвижного узла под действием разных по направлению и значению нагрузок. При создании натяга пружинами ивинтом(рис. 12.7) достигаются наилучшая самоустановка опоры и минимальное сопротивление движению, но жесткость почти в 3 раза ниже по сравнению с регулировкой клиньями. При установке опор Р88 первого, второго и третьего габаритов рекомендуется натяг 5н , равный 5,7 и 10 мкм на сторону . Сила предварительного натяга определяется по зависимости

Для смазывания направляющих жидкий смазочный материал подводится через сверления в корпусе на направляющую впереди роликовой опоры. Пластичный материал наносится на опоры при сборке. Для предохранения направляющих от загрязнений применяют телескопические щитки, раздвижные меха или скребки, прикрепленные к торцу опоры.

Нагрузки на опоры определяют следующим образом. Составляют расчетную схему узла с указанием всех сил: составляющих силы резания; силы тяжести стола и установленных на нем узлов; сил, действующих со стороны тягового механизма, а также реакций опор. Принимают систему координат, располагая оси в плоскостях, проходящих через середины опор. Составляют уравнения равновесия подвижного узла и по ним находят нагрузки на каждую пару встречно расположенных опор. Затем распределяют каждую из нагрузок между двумя опорами. При этом учитывают, что одна опора (рис. 12.8) закреплена в корпусе, а другая соединена с элементом, предназначенным для регулирования натяга. При отсутствии внешней нагрузки обе опоры нагружены одинаковыми силами, равными силе предварительного натяга Ру.

10 Продолжение

Внешняя сила А приводит к возрастанию нагрузки на неподвижную опору на величину А и к уменьшению нагрузки на подвижную — на А2, причем

А1+А2=А.

Если жесткость роликовой опоры 1 равна ] 1 , а жесткость опоры 2 с регулировочным элементом 3 — /2 , из условия равенства упругих перемещений стола 5 в местах контакта с обеими опорами следует, что суммарная жесткость системы из двух опор у ' = ]\ + /2 и А^ — Ае, А^ = А(\ — е) , где

е~/11(/1 +/ 2 )• Значения е найдены экспериментальным путем: е= 0,95

для опор с тарельчатыми пружинами; е = 0,6 для опор с винтом, имеющим сферическую головку; е = 0,5 для опор с клиньями.

С учетом натяга нагрузка на опору 1 равна Р^ + А { , нагрузка на опору 2

Рис. 12.9. Шариковые цилиндрические направляющие: а - нерегулируемая; б - регулируемая; в - узел зажима регулируемой втулки

составляет РН - А2 (должно быть Р >Л2). Вычислив нагрузки на каждую опору, выбирают их типоразмер.

Если стол установлен на четырех роликовых опорах и в центре нагружен моментом М, создаваемым силой резания, с учетом податливости опоры с = = 1// и жесткости самого стола можно определить оптимальное расстояние между опорами. Угол поворота стола на опорах, установленных на расстоянии

где Е- модуль упругости материала стола; / - момент инерции его поперечного сечения.

Из этого уравнения следует зависимость для вычисления оптимального расстояния между роликовыми опорами:

Шариковые цилиндрические направляющие. Эти направляющие представляют собой совокупность шариковой втулки и скалки. Нерегулируемая шариковая втулка 1 работает в паре со скалкой 2, имеющей опоры по концам (рис. 12.9, я) . Во втулке образованы шесть замкнутых каналов, которые заполняются шариками. Шарики, находящиеся на рабочем участке Б канала, контактируют со скалкой и наружным цилиндром. Участок возврата В образован пазами, изготовленными в наружном и внутреннем цилиндрах. Натяг в направляющих создают подбором диаметра скалок. Регулируемая шариковая втулка (рис. 12.9, б) работает в паре со скалкой, имеющей опоры по всей длине. Натяг в таких направляющих создают сжатием корпуса 3, в который вставлена шариковая втулка (рис. 12.9, в). Ниже приведены основные размеры шариковых втулок и допускаемая нагрузка Р на них:

Сила трения в соединении втулка—скалка

где 7"о - сила трения при отсутствии нагрузки на втулку: Т0 = 2...6 Н; / — коэффициент трения качения: /к = 0,0005см; <з?ш- диаметр шарика, см;

Р- нагрузка на шариковую втулку, Н.

Жесткость направляющих с шариковыми втулками можно определить по зависимостям, приведенным в работе [ 28]..

11. Служебное назначение станков. Методы формообразования на них.

Под служебным назначением станка и машины понимают чётко-сформулированную задачу, для решения которой он предназаначен.

Формулировка служебного назначения содержит подробные свединия которые конкретизируют инженерную задачу и уточняют условия, при которых она выполняется.

Формулировка сл. назн. является важным документом в задание на проектировании станка. Сл. назн. описывают не только словестно, но и системой конкретных показателей.

Классификация станков:

  1.  по методам обработки; по степени концентрации опреаций; по уневерсальности; по степени автоматизации;

по типоразмерам; по точности;  по методу обработки

однолезвийный

многолез

вийный

осевой

абразивный

Тело вращ. или

винтовая

поверхность

точение

фрезо-точение

сверление

кругл. шлифов.

плоскость или

фасонная

поверхность

строгание

фрез. , долбле

ние

электро-эрази

оная

плоск. шлиф.

Обработка поверхности однолезвийного инструмента произв-ся на токарных строг., карусельных и долб-ых. Для этого характерна простая форма инструмента. Станки, работующие многолезв. инстр. характеризуются высокой производительностью, а значит должны обладать повышенной жёсткостью и виброуст. Для станков, работующих осевым инстр. характерно направленное усилие резания вдоль оси инстр. Станки работующие абразивным инстр. характеризуются наличием процесса микрорезания отдельными зёрными – высокая сила резания и повышенные требования к виброустойчивости.

При выборе метода обработки, которой будет реализован в станке необх. решить задачу выбора метода концетрации операций на станке. Это определяет его произв., универсальность и компановку.Концетрация операций – возможность одновременной обработки на станке разл. поверхн. многими инструментами. Сущ. 2 основных направления конц. операций: 1) создание станка с многоинстр. наладками (револьв. ст). 2)создание многооперац. ст. – обработка нескольких заг. Различают: 1) ст. последовательного действия – либо многопозиционные поворотные столы, либо шпиндельные головки. 2) станки параллельного действия – в каждой рабочей операции осуществляется один ТП, могут обрабатываться сразу либо существует сдвиг фаз.

12. Механизмы переключения подач.

1) Механизм индивидуального непосредственного управления (каждый подвижный блок шестерен перемещается отдельной рукояткой, связанной с ним неподвижно или через зубчато-рычажную передачу (в случае большого хода)).Часто для облегчения управления и уменьшения управления габаритов расположенных на одной оси.

2) Механизм группового управления:

переключает группы колёс с помощью одной рукоятки путём переменного её соединения и элементом, связанным с этими колесами. Хотя количество рукояток уменьшается, длительность переключений возрастает.

3) Механизмы последовательного централизованного управления.

Управление осуществляется с помощью кулачка барабанного типа. При его вращении изменяется положение вилки переключения блока, которая соединена с сухарём, который в свою очередь перемещается по канавке в барабане.

4) Селективные механизмы

Обычно используют 1 или 2 диска с отверстиями. Каждой из частот соответствует определенная комбинация отверстий на дисках управляющая с помощью реечного механизма перемещение вилок и подвижных блоков.

При предварительном наборе скоростей заданную частоту вращения можно установить ещё до окончания работы станка на предыдущем режиме.

13. Способы регулирования зазоров в направляющих. Зажимные устройства для подвижных узлов на различных типах направляющих.

Предусматривая регулирование зазоров, упрощают технологию изготовления направляющих. Кроме того, регулированием зазоров периодически устраняют последствия их изнашивания.

Прижимными планками после пригонки по их базовой поверхности создают необходимые зазоры в горизонтальной плоскости направляющих. Регулировочными планками изменяют зазоры в прямоугольных и трапециевидных направляющих, когда на их боковую плоскость действуют относительно малые силы. Зазоры регулируют винтами или пальцами с эксцентричным элементом. Регулировочные клинья с уклоном, перемещаемые в продольном направлении, применяют для направляющих с тяжелыми условиями работы, при необходимости тонкого регулирования зазоров или повышенных требованиях к жесткости.С целью снижения податливости направляющих планку или клин располагают на их менее нагруженной боковой стороне.

14. Геометрические характеристики зоны формообразования МРС.

Функциональные возможности станков, главным образом определяются геометрическими характеристиками рабочей зоны (зона формообразования). Наиболее важные из них указываются в шифре модели станка (16К20 – высота центров 200мм). Следовательно наибольший диаметр – 400мм.

Зона формообразования токарного станка представляет собой цилиндр, диаметр которого определяется высотой центров, а длина расстоянием м/у торцем шпинделя и задним центром.

Зона формообразования фрез., расточного и многоцелевого станков представляет собой параллелепипед.

Зона формообразования характеризуется координатным и рабочим пространством.

Координатное пространство – область, ограниченная габаритами координатами перемещений по осям. Соотношение сторон параллелепипеда определяется особенностями компоновки станка.

На форму координатного пространства накладывают ограничения требованиями точности и жёсткости несущей системы станка.Рабочее пространство – область, в пределах которой происходит формообразование поверхностей и нагружение станка силами резания. Непрерывно проявляется качество конструкции станка. В разных точках рабочего пространства разные характеристики. Поэтому каждой точке раб. простр. ставят в соответствие определённое значение качественных характеристик. Т. к. формообразование на станках происходит путём относительных перемещений заготовки и инструмента, то рабочее поле образуется в результате взаимодействия поля детали ПД и поля инструмента ПИ Поэтому пространственные границы рабочего поля РП определяют как области перемещения ПД и ПИ. В некоторых случаях при определении границ полей детали и ПИ и, соответствующих областей пространства, вычитают области, соответствующие размеру наименьшей детали и наименьшего инструмента. Однако в станках среднего и крупного размера размеры инструмента незначительны по сравнению с корд. перемещения. Тогда режущая часть инструмента упрощенно сводится к подвижной или неподвижной точке. В 3-х координатных станках с вращающимся инструментом РП 3-хмерное, а в станках с вращающейся заготовкой РП считают 2-хмерное. Во многооперационных и многоинструментальных станках неск. ПР, ПИ, а следовательно несколько РП.

16 . Основные проектные критерии качества, особенности конструкции и материалы для изготовления корпусных деталей станка.

Несущая система - совокупность деталей и узлов станка обеспечивающих правильное взаимное расположение инстр. и заг-ки под действием силовых и температурных воздействий в процессе обработки. К деталям образующим несущую систему относят : станины, основание, стойки, траверсы, столы, суппорты, револьверные головки, шпиндельные бабки. К несущей системе предъявляют следующие требования :

1 точность изготовления всех ответственных поверхностей базовых деталей.

2 стабильность их формы и размеров в течении заданного срока эксплуатации. 3 Жесткость несущей системы, которая определяется жесткостью базовых деталей, а также их подвижного соединения в направляющих. 4 Виброустойчивость. 5 Теплоустойчивость.

Несмотря на большое разнообразие конструктивных форм базовых деталей все они разделяются на 3 группы: 1)детали типа брусьев. 2)детали типа пластин. 3)детали типа коробок.

Выбор материалов базовых деталей. чугун. Если есть повышенные требования к износостойкости направляющих, то применяют модефецированный чугун. Однако эти чугуны не рекомендуется применять для изготовления дет. сложной формы. Отливки из чугуна для базовых деталей подвергают старению.

 - сталь. Используется при изготовлении конструкций методом сварки, т. к. модуль упругости стали в 2 раза больше чем у чугуна, то при той же жесткости удается сэкономить до 50 % материала.

- железо-бетон. Обычно применяют в качестве конструкционного материала в тяжелых станках. Снижается металлоемкость.

17. Универсальность, гибкость и экономическая эффективность МРС

По степени универсальности станки разделяют на:

  1.  универсальные – предназначены для выполнения разнообразных операций на различных изделиях;
  2.  специализированные – для обработки определённого вида изделий различных размеров;
  3.  специальные.

По степени автоматизации:

  1.  с ручным управлением;
  2.  полуавтомат;
  3.   автомат.

Гибкость оборудования – способность станочного оборудования к лёгкой переналадке, для изготовления новых деталей.

Гибкость как комплексное свойство характеризуется 2-мя показателями:

– универсальность;

– переналаживаемость;

Универсальность определяется числом различных деталей, подлежащих обработке на данном станке, т. е. номенклатурой изготовляемых деталей.

Переналаживаемость определяется затратами средств в том числе временных ресурсов для перехода на производство новых деталей.

18. Расчет шпиндельного узла на точность. Критерии выбора подшипников качения. Методы повышения точности. Смазка и уплотнения подшипников шпинделей.

В результате этого расчета выбирают класс точности подшипников шпинделя в зависимости от его допускаемого радиального биения Δ. Предполагают наиболее неблагоприятный случай, когда биения подшипников в передней опоре ΔА и в задней Δ В направлены в противоположные стороны.

, По ΔА и вΔ В выбирают подшипники требуемого класса точности.

Выбор подшипников качения. Тип подшипника выбирают по критериям точности, жесткости и частоты вращения шпинделя. В зависимости от требований к станку один из параметров может стать наиболее важным, при этом высокие значения жесткости и частоты вращения не могут быть достигнуты одними и теми же путями.

В зависимости от требуемой быстроходности шпиндельные узлы можно разделить на две группы: 1) имеющие параметр быстроходности dmnmax от 3·105 до 6·105 мм·мин-1 при окружной скорости шейки шпинделя 15...30 м/с и допускающие скорость резания до 1000 м/мин; 2) имеющие параметр быстроходности dmnmax от 6·105 до 18·105 мм·мин-1 при окружной скорости шейки шпинделя 30...90 м/с и допускающие скорость резания до 4000... 6000 м/мин. В шпиндельных узлах первой группы могут быть установлены подшипники качения любого типа, для узлов второй группы наиболее подходят радиально-упорные шарикоподшипники с углом контакта 12...18°.

Передняя опора шпинделя нагружена больше задней. Ее погрешности в большей степени влияют на точность обрабатываемых на станке деталей. Поэтому в передней опоре устанавливают подшипники более точные, чем в задней.

Переднюю опору делают более жесткой, для чего в ней часто устанавливают сдвоенные подшипники. Для увеличения жесткости шпиндельного узла в целом подшипники, предназначенные для восприятия осевых нагрузок, целесообразно устанавливать в переднюю опору, а заднюю опору делать плавающей.

Выбор смазочного материала. Жидкие смазочные масла хорошо отводят теплоту от шпиндельных опор, уносят из подшипников продукты изнашивания, делают ненужным периодический надзор за подшипниками. При выборе вязкости масла учитывают частоту вращения шпинделя, температуру шпиндельного узла и ее влияние на вязкость масла,

Систему смазывания жидким материалом выбирают исходя из требуемой быстроходности шпинделя с учетом его положения (горизонтальное, вертикальное или наклонное), условий подвода масла, конструкции уплотнений.

В зависимости от способности отводить теплоту из опор качения системы смазывания делят на два типа: с отводом теплоты — системы обильного смазывания, без отвода теплоты - системы минимального смазывания.

Системы обильного смазывания. Обильное смазывание обеспечивается циркуляционной системой, впрыскиванием, поливом опор струей масла.

Циркуляционное смазывание осуществляется автономной системой, предназначенной только для шпиндельного узла, или системой, общей для него и коробки скоростей. Для улучшения циркуляции масла предусматривают отверстия в наружном кольце подшипника, в роликах. При вертикальном положении шпинделя масло подводят к самому верхнему подшипнику.

Смазывание впрыскиванием осуществляется специальной системой. Через 3—4 отверстия в кольце подшипника или через каналы в проставочном кольце и зазор между сепаратором и внутренним кольцом подшипника масло под давлением попадает на его рабочие поверхности. При этом расход масла по сравнению с циркуляционной системой увеличивается, а температура подшипника снижается.

Системы минимального смазывания. Капельная и фитильная системы, смазывание масляным туманом обеспечивают во внутренней полости опоры необходимый минимальный объем смазочного материала, достаточный только для разделения рабочих поверхностей опоры эластогидродинамической пленкой.

Капельная система обеспечивает подачу в подшипник небольшого объема масла.

Фитильная система также служит для подачи в шпиндельную опору небольшого объема масла. Оно поступает из резервуара по фитилю. Из-за невозможности точного регулирования расхода масло может накапливаться в опоре.

Смазывание масляным туманом, образующимся с помощью маслораспылителя, приводит к выделению в опорах минимального количества теплоты. Они хорошо охлаждаются сжатым воздухом и благодаря его избыточному давлению

18 Продолжение защищены от пыли. Однако система сложна, и проникающие наружу через уплотнения частицы масла ухудшают санитарные условия у станка.

Масловоздушное смазывание осуществляется следующим образом. Плунжерный дозатор, установленный в точке смазывания, через определенные интервалы времени выдает в смеситель заданный объем масла. Там оно захватывается охлажденным воздухом, и в виде капель подводится к смазываемым поверхностям. Масловоздушное смазывание не загрязняет окружающую среду микротуманом и рекомендуется для быстроходных шпиндельных узлов.

18 Продолжение СМАЗЫВАНИЯ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ ПЛАСТИЧНЫМ МАТЕРИАЛОМ

Пластичные смазочные материалы применяют в тех случаях, когда специальное охлаждение опор не требуется, например при смазывании радиально-упорных шарикоподшипников с углом контакта 12..,18° . Пластичный смазочный материал особенно целесообразно применять в автономных шпиндельных узлах, не имеющих зубчатых передач, которые обычно смазываются жидким маслом, а также в шпиндельных узлах, расположенных вертикально или наклонно, при этом их уплотнения становятся более простыми.

УПЛОТНЕНИЯ ШПИНДЕЛЬНЫХ УЗЛОВ

Уплотнения защищают подшипники от загрязнений и смазочно-охлаждающей жидкости, препятствуют вытеканию смазочного материала из опор. Уплотнение опоры конструируют с учетом положения шпинделя (горизонтальное или вертикальное), окружной скорости поверхности его шеек, степени загрязнения пространства у опоры. В уплотнительном устройстве предусматривают конструктивные элементы разного назначения: пылеотбойные; предохраняющие опору от попадания смазочно-охлаждающей жидкости; обеспечивающие внутреннюю герметичность (не пропускают смазочный материал из полости опоры во внешнюю среду); обеспечивающие внешнюю герметичность (препятствуют проникновению в опору смазочно-охлаждающей жидкости и пыли, а также масла, загрязненного продуктами износа деталей коробки скоростей); дренажные отверстия для отвода из опоры утечек смазочного материала и смазочно-охлаждающей жидкости.

Уплотнения, предназначенные для создания внутренней и внешней герметичности, можно разделить на бесконтактные и контактные. Бесконтактные бывают статическими и динамическими. Статические уплотнения выполняют в виде щели или лабиринта, в которых происходит дросселирование смазочного материала. Аксиальное щелевое уплотнение образуется цилиндрическими поверхностями, радиальное — параллельными плоскостями. Аксиальное лабиринтное уплотнение статического типа образуется двумя цилиндрическими поверхностями: гладкой и имеющей кольцевые канавки полукруглого профиля или канавки треугольного профиля. Такие уплотнения наиболее пригодны при использовании пластичных смазочных материалов.

Зигзагообразные лабиринтные уплотнения радиального типа применяют в опорах как с пластичным, так и с жидким смазочным материалом. Эти уплотнения выполняют свои функции тем лучше, чем выше частота вращения шпинделя.

Контактные уплотнения с резиновой армированной манжетой и пружиной применяются при сравнительно малой окружной скорости поверхности шейки шпинделя.

20 Обеспеч надежности

Надежность-св-во обьекта сохр. во t в установленных пределах знач. всех параметров характеризующих способность выполнять требуемые f-и в задан реж и условиях применения тех обслужив, рем, хранен, транспортир-я. Станок может нах в сост:

Исправном-соотв всем треб тех докум. Неиспр-когда несоотв хотябы 1 из этих треб,

Работосп-сост в котор ст способ выполн задан f-ю сохр значен задан пар-ров в пределах устан-х в технич документац. Неработосп-сост когда значен хотябы 1 парам вышло за допустим пределы,Поврежд-любое событие закл в наруш исправности. Несущественное –поврежд при котор работосп ст сохр-ся.

Отказ- существ поврежд, когда наруш-ся работоспособн.Для восстановл. испр. И работоспособ. Осущ. Совок организационно-технические меропр.

Показатели надежности

Надежность-это комплексн.св-ва которые вкл в себя:

Безотказность-это св-ва обьекта сохр. работоспособность в теч. Некотор времени без всякого вмешат для ее поддержания.

Долговечность-это св-ва обьекта сохр работоспособ. до наступл пред-го состояния.

Ремонтопригодность это св-ва обьекта закл-щегося в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникн. Отказов и повреждений,а также к устранению их последствий путем проведения ремонта и тех обсл.

Сохраняемость это св-ва обекта сохр. испр .в течении и после хранения и транспортир-ки.

Все техн. Обьекты с точки зрения надежн-ти делят : восстанавл. и невосстанавл-ые.

Для невост обьектов гл.показателями надежности являются:1) средняя наработка на отказ- это матиматическое ожидание времени работы до токаза определенного числа однотипных обьектов,2)вероятность безотказной работыР(t)- вероятность того,что в пределах заданной наработки отказ не возникает,3) интенсивность отказов- вероятность того,что невосстановл обьект безотказно проработавший до момента t откажет в последующую единицу времени,если эта единица мола,4)распределение Вейбула – описыв распр элементов имеющ признаки постепен-ых и внезап-ых отказов.

 

Показатели надежн восстанавливаемых обьектов:1) Показ безотказ раб:1.1 параметры потока отказов 1.2 наработка на отказ (Т) T=1/ 1.3 вероят безотказ раб .2)Показ ремонтоприг:2.1.ср вр восст-я 2.2.вероят восст в задан время 2.3.интенсивность восстановления.3)Показатели долговечности:3.1. ресурс до выхода важного параметра изд за допуск

 20 Продолжение пределы 3.2.ресурс до кап-го ремонта.4).Комплексные показатели:4.1.коэф готовн – установившееся значение вероятности нах обьекта в работосп сост,4.2.коэф технич использования.

Конструктивное обеспечение надежности:

Обеспеч ремонто приг:1) использование принципов унифик 2) применение сист технич диагностирования 3) разраб инстр по экспл

Обеспеч производ-ти

Производ станка определяет его способ обеспеч изгот определ числа деталей в ед времени

Штучная производ-ть--ГОДОВОЙ ФОНД t-полное время цикла производлства дет

Требуемая- показ который расч применительно к действующему обор исходя из задан программы и сменности работы

Ожидаемая – прогнозируемая произ-ть проектир оборуд

Реальная – пр-ть действ обор рассчит по экспл данным

Технологич пр-ть – Цикловая пр-ть –

Технич пр-ть –- СОБСТВ ПРОСТОЙ Фактич пр-ть-

, -доля t обработки в рабочем цикле,

, -доля времени планового фонда времени , когда машина действительно работает.

21. Расчет шпиндельного узла на жесткость. Методы повышения жесткости. Регулировка зазора и предварительный натяг подшипников качения.

На жесткость рассчитывают шпиндельные узлы всех типов. При этом определяют упругое перемещение шпинделя в сечении его переднего, конца, для которого производится стандартная проверка шпиндельного узла на жесткость. Это перемещение принимают в качестве упругого перемещения переднего конца шпинделя.

В перемещении учитывают только деформации тела шпинделя и его опор. Собственные деформации обрабатываемой детали, режущего инструмента, конического или другого соединения инструмента со шпинделем определяют дополнительными расчетами, не относящимися к расчету шпиндельного узла на жесткость.

Находят радиальную и осевую жесткость. При расчете радиальной жесткости все силы приводят к двум взаимно перпендикулярным плоскостям Y и Z, проходящим через ось шпинделя. Вычисляют радиальное перемещение его переднего конца в этих плоскостях, а затем суммарное перемещение.

Необходимо учитывать существенное влияние осевой опоры на перемещение переднего конца, что является следствием защемляющего (реактивного) момента, возникающего в осевой опоре и противоположного по знаку моменту нагрузки. Дополнительное радиальное перемещение представляет собой сдвиг переднего конца под действием силы, возникающей как следствие защемляющего момента.

Смещение переднего конца шпинделя зависит не только от его размеров, жесткости опор, нагрузок, но и от схемы нагружения.

Схема 1. Приводной элемент шпинделя расположен между его опорами. Эта схема типична для токарных и фрезерных станков, а также для многоцелевых станков с ЧПУ.

Схема 2. Приводной элемент расположен на задней консоли на расстоянии с от задней опоры,Этот случай характерен для внутришлифовальных и отделочно-расточных головок.

Схема 3. Шпиндель не нагружен силами от привода, на него действует только сила резания Р. Такие шпиндельные узлы часто применяют в прецизионных станках.

Выбор способа создания предварительного натяга подшипников. Для повышения жесткости опоры к ней прикладывают предварительную нагрузку, с помощью которой устраняют зазоры в подшипниках и создают в них предварительный натяг. Последний может быть жестким и мягким. Жесткий натяг получается в результате жесткой фиксации колец подшипника друг относительно друга, для чего сошлифовывают торец одного кольца и смещают его в осевом направлении, устанавливают втулки различной длины между наружными и внутренними кольцами или используют особенности конструкции подшипника. По мере изнашивания подшипников жесткий натяг снижается. Мягкий натяг создается пружиной, обеспечивающей постоянство осевой нагрузки. В станках, работающих в широком диапазоне нагрузок, применяют системы автоматического регулирования натяга, обеспечивающие заданную жесткость шпиндельного узла при сохранении долговечности подшипников.


22. Особенности конструирования универсальных, специальных и специализированных станков.

Различия в методах изготовления станков и условиях их эксплуатации предопределяют их конструкции. Особенно различаются методики проектирования станков различной степени специализации: универсальных, специализированных, специальных.

- Универсальные станки должны обладать следующими качествами: 1)широкий диапазон регулирования скоростей гл. дв-я и подач.

2)Ряды скоростей гл. дв-я и подач должны иметь как можно меньшие значения знаменателя ряда. 3)Механизм управления должен быть быстродействующим. 4)Для столов, суппортов и т. д. необходимо быстрые установочные перемещения. 5)Зажимные и др. приспособления должны быть быстросъемные и универсальные.

Универсальные станки выпускаются серийно.

- Специальные станки создаются для изготовления конкретных деталей, а часто только для обработки определенной заготовки. При проектировании специального станка необходимо конструктивно обеспечить: 1)min основное технологическое время обработки путем применения прогрессивного режущего инструмента, оптимальных режимов резания и много инструментальной обработки. 2) min вспомогательное время, за счет полной автоматизации управления станком. 3) min время под наладки, за счет применения устройств смены взаимозаменяемых инструментов и автоматизации размерной настройки. Настройка и наладка специальных станков осуществляется при помощи сменных колес, кулачков, копиров.

- Специализированные станки занимают промежуточное положение между специальными и универсальными. Он относительно легко переналаживается на изготовление деталей такого же типа, но с другими размерами, поэтому по служебному назначению специализированные станки это специальные станки с возможностью переналадки. При проектировании специализированных станков учитывают особенности универсальных и специальных станков.

23. Точность МРС и ее обеспечение.

1Геометрическая и кинематическая точность

Геометрическая точность-точность расположения и взаимного движения формообразующих узлов станка без нагрузки.Она характеризуется

---точностью опорных поверхностей для установки и крепления инструмента и заготовки.

---точностью движения рабочих органов станка в подшипниках и направляющих.

---точностью взаимного расположения направляющих для движения рабочих органов станка.

Точностью расположения направляющих относительно базовых деталей несущей системы станка.

2 Кинематическая точность характеризуется точностью взаимосвязанных

относительных движений,несущих инструмент и заготовку.Она важна для станков где сложные движения формообразования(зубч колес,резьбовых поверхностей) получаются в результате согласованного движения или суперпозиции нескольких движений

Для токарных станков кинематическая точность не важна,а для токарно-винторезных важна

Для станков с ЧПУ-точность позиционирования

Повышение начальной точности станка

1Контроль узлов с наибольшей точностью 2Применять конструкции,позволяющие точную выверку

3Предусматривать окончательную обработку детали одним и тем же инструментом 4уменьшение сил трения и их переменности

5применять симметричные конструкции 6выбор технологических методов обработки при которых точность обработки мало зависит от точности станка 7повышение точности применения машин для выравнивания ошибок(волновая передача)

Классы точности станков Н- нормальной точности(7-8 квалитет) П- повышенной точности В- высокой точности А- особо высокой С- мастер станки

24. Гидростатические опоры шпинделя. Особенности конструкции и расчета.

Принцип работы гидростатических подшипников. Гидростатический подшипник является опорой жидкостного трения, в которой давление в слое смазочного материала, разделяющем вал и втулку, создается за счет внешнего источника и не зависит от скорости вращения вала. Радиальная нагрузка на шпиндель воспринимается радиальным, а осевая — упорным гидростатическими подшипниками.

Во втулке радиального подшипника изготавливают карманы, в которые масло от насоса подводится через радиальные отверстия. Далее оно вытекает через перемычки и по шейке вала. В карманах и в области перемычек возникают симметричные поля давлений, удерживающие ненагруженный шпиндель в среднем положении с зазором между ними и втулкой. Если на шпиндель действует внешняя сила, например направленная вертикально сила резания, ось шпинделя смещается на величину эксцентриситета. Таким образом у верхнего кармана зазор увеличивается, а давление снижается, у нижнего наоборот - зазор уменьшается, а давление возрастает. В результате силы давления масла и внешняя нагрузка приходят в состояние равновесия. Для этого необходимы два условия: давление в карманах становится неодинаковым, расход масла через различные карманы остается приближенно постоянным. Первое условие выполняется благодаря разделению поверхности скольжения втулки на карманы с перемычками, второе обеспечивается дросселями на входе в карманы, пропускающими в них постоянный объем масла независимо от нагрузки.

Конструкцию и эксплуатационные свойства подшипника в значительной степени определяет применяемый дроссель. Благодаря ему обеспечиваются стабильное положение оси шпинделя, хорошее демпфирование, независимость нагрузочной способности и жесткости опоры от вязкости масла, изменяющейся при его нагревании. Применяют дроссели и регуляторы расхода. Капиллярный дроссель представляет собой набор шайб, на торцах которых изготовлены каналы для масла. В щелевом дросселе 24 Продолжение регулируют ширину щели. С целью повышения жесткости гидростатических опор, что особенно необходимо в прецизионных станках, вместо постоянных дросселей применяют регуляторы расхода.

На гидростатических подшипниках устанавливают шпиндели шлифовальных, расточных и высокоточных токарно-винторезных станков, а также шпиндели бабок агрегатных станков. Применение таких опор наиболее целесообразно в тяжелых станках.

Гидростатические опоры обладают высокой жесткостью. Благодаря слою смазочного

материала погрешности изготовления вала и отверстия меньше влияют на точность вращения шпинделя. Демпфирование в слое смазочного материала способствует снижению

вибраций шпинделя. Однако, применяя гидростатические подшипники, приходится использовать сложные системы питания их маслом.

Масло для системы выбирают по вязкости, от которой зависят потери на трение в подшипнике и трубах. Для шпиндельных узлов легких и средних прецизионных станков берут масло вазелиновое и велосит, для тяжелонагруженных шпинделей — индустриальное.

Расчет гидростатических подшипников. Цель расчета подшипника заключается в определении его размеров в зависимости от заданной нагрузочной способности и жесткости опоры. Кроме того, определяют требуемую подачу масла и мощность для его прокачивания, а также параметры дросселей.

25. Особенности конструирования прецизионных станков и станков с ЧПУ.

Прецизионные станки.

Повышение точности работы станков достигается повышением их жесткости и виброустойчивости, уменьшением тепловых деформаций. Для повышения жесткости станка: 1)применяют цельные станины. 2)уменьшают число стыков. 3) и т. д.

Повышение виброустойчивости: 1)производить виброизоляцию станка. 2)выносить из станка источники вибраций.3) и т. д.

Точность и качество станка обеспечивается: 1)выбором материала и термообработки ответственных деталей станка. 2)применением средств автоматического контроля размеров. 3)повышением общей культуры производства.

Станки с ЧПУ.

Особенности проектирования станков с ЧПУ.

Токарные с ЧПУ предназначены для изготовления деталей длинной до 600 мм. Для обеспечения легкого схода стружки и свободного доступа к инструменту и заготовке для загрузочных устройств в приводе главного движения используется регулируемый двигатель постоянного или переменного тока с max частотой вращения до 20000 об/мин. В приводах подачи используют регулируемый высокомоментный двигатель и шарикавинтовую пару. Для расширения технологических возможностей оснащают револьверными головками.

Фрезерные станки с ЧПУ предназначены для обработки плоских и объемных деталей сложной формы. В главном приводе применяют коробку скоростей с асинхронным двигателем или коробку с электромагнитными муфтами. Механизм подачи состоит из электромагнитного двигателя и постоянного тока и винт-гайки качения.

Многоцелевые предназначены для выполнения большого числа способов обработки без переустановки заготовки. Их оснащают инструментальным магазином, развитой системой ЧПУ, системами диагностирования и контроля обрабатываемого размера. Т.к. станки способны выполнять чистовую и черновую обработки, то они должны обладать высокой жесткостью и точностью. Их делят на 2 группы:

- для изготовления корпусных деталей

- и обработки тел вращения.

26. Обеспечение жесткости МРС.

При соответствующей начальной геометрической точности станка жесткость иногда рассматривается как точность станка под нагрузкой

Критерий жесткости в станкостроении важнее критерия прочности.Критерий жесткости часто не рассматривают как самостоятельный но он влияет на качество функционирования станка.

Жесткость упругой системы станка- это ее способность противостоять приложенной к ней нагрузки.Количественно жесткость оценивается коэффициентом жесткости равным отношению проекции приложенной силы на направление упругого перемещения y, вызванного этой силой j=P/y[Н/м]

1/j---податливость

27. Гидродинамические опоры шпинделя. Особенности конструкции и расчета.

Гидродинамический подшипник представляет собой опору жидкостного трения. Эти подшипники бывают радиальными и упорными. Радиальный подшипник имеет три или четыре сегмента (башмака).

 С помощью гидравлической системы опора заполняется маслом. Под действием силы тяжести невращающийся шпиндель опускается на сегменты. Когда шпиндель приводится во вращение, он своей шероховатой поверхностью увлекает масло в зазоры между ним к сегментами. Конструкция сегмента, в частности смещенное положение его опоры относительно оси симметрии, позволяет ему поворачиваться под действием давления масла, в результате чего образуется клиновый зазор, сужающийся в направлении вращения шпинделя. В этом зазоре возникает гидродинамическое давление, удерживающее шпиндель во взвешенном положении. Если шпиндель вращается на многоклиновых подшипниках с самоустанавливающимися сегментами, охватывающими его равномерно по окружности, незначительное смещение его из среднего положения под действием внешней нагрузки приводит к перераспределению давления в клиновом зазоре и возникновению результирующей гидродинамической силы, уравновешивающей внешнюю нагрузку.

Гидродинамические опоры рекомендуется применять для шпинделей, вращающихся с высокой постоянной или мало изменяющейся частотой и воспринимающих небольшую нагрузку, например для шпинделей шлифовальных станков. Достоинства гидродинамических подшипников заключаются в высокой точности и долговечности (смешанное трение только в моменты пусков и остановов), недостатки — в сложности конструкции системы питания опор маслом, в изменении положения оси шпинделя при изменении частоты его вращения.

Масло для гидродинамических подшипников. Обычно применяют минеральное масло марки велосит.

Конструктивные исполнения радиальных гидродинамических подшипников. Сегменты подшипников должны иметь возможность самостоятельно изменять свое положение как в плоскости, перпендикулярной к оси шпинделя, так и в плоскости, проходящей через ось. Последнее избавляет от возможных высоких кромочных давлений в опоре, сопровождаемых перегревом масла в тонкой граничной пленке и потерей его смазочных свойств. Имеется ряд конструкций подшипников,у которых зазор между валом и сегментами автоматически изменяется в зависимости от нагрузки и частоты вращения шпинделя.

Одна из конструкций - ЛОН. Подшипник выполнен в виде отдельного блока, состоящего из двух колец 2, трех сегментов 1 и проставочного кольца 3, Наружная торцовая поверхность сегментов находится в двухточечном контакте с коническими по верхностями колец, вследствие чего сегменты имеют возможность устанавливаться вдоль оси шпинделя и в направлении его вращения. Проставочное коль- цо своими выступами препятствует смещению сегментов по окружности. Изменяя толщину проставочного кольца, можно регулировать рабочий зазор в подшипнике.

Расчет гидродинамических радиальных подшипников. Расчет выполняется с целью определить размеры подшипника в зависимости от заданной нагрузочной способности опоры и ее жесткости. Кроме того, определяют потери на трение в опоре и температуры несущего масляного слоя.

29. Неустановившиеся процессы в МРС.

При эксплуатации станок подвергается к внешним и внутренним воздействиям. Часть процессов при работе станка обратима. Например, деформация под действием внешней и внутренней нагрузки. Есть и необратимые процессы – изнашивание и коррозии. По скорости протекания вредные процессы делят на 3 категории:

  1.  быстропротекающие процессы – период доли секунд (вибрации, колебание рабочих нагрузок, изменение сил трения в подвижных соединениях).
  2.  процессы средней скорости (мин. час) Бывают обратимые и необратимые – изменение температуры станка и окружающей среды; изнашивание реж. инструмента – необратимые
  3.  медленные (м/у периодическими осмотрами или ремонтами станка, месяцы) сезонные температурные колебания, коррозия, изнашивание.

30. Тяговые устройства привода подач

1(44). Передача винт-гайка качения –примен в приводах подач и точного позиционир ст с ЧПУ, в универс ст. и в силовых столах агрегатн ст.

Достоинства высок КПД до 0,9,небольш различ между силой трения движения и покоя.

Полное отсутств осевого зазора следовательно нет зоны нечувсвительности.

Частота вращ винта не влияет на силу трения мех.

Недостатки

Невысок демпфирование, отсутств самотормаж, относит высок стоимость

Устройство : сост из винт, гайка,тел качения иустр возврата шариков

2(41).Передача винт-гайка скольжения

Характерно:

1Возможность использв малого шага и соотв малое передат отношение при однозах резьбе и небольшой скорости подачи

2. самоторможение при использ одно- и двухзах винтов и соотв возм-ть применения передачи для вертик движений и узлов , соверш установочн перемещ под нагр.

3 Относит низкая износост

4 Низк КПД

3Передача червяк-рейка качения

Устройство:Сост из червяка с рабочими витками , жестко закреплен на стснине ст рейки и комплекта шариков, циркулир между рабочими профилями червяка и рейки Вне раб зоны шарики удерж ограничителем.

Достоинства: высокая нагр способность , плавность и точность перемещ, высокий КПД, возможность полностью устранить зазоры Передачу целесообр применять в приводах подач тяжел станков при длинах перемещ раб орг более 2000мм.

4.Гидростатич червячно реечная передача

Сост из червяка и рейки , в зазор между котор нагнетается масло.Когда передача не нагр, давлен во всех карманах одинаково и зазоры по обеим сторонам профиля равны.

При нагр передачи зазоры с одной стороны профиля уменьш, а давлен в них возр. С др стороны профиля изменения зазоров и давл масла противоположны.

В результате внешняя нагр уравновешв разностью сил давл масла.

Для гидростатич червяк- рейка передачи характерны большая нагр способность , высок КПД (не ниже0,95) ,высок точность ,достаточн жесткость, хор демпфир способность. Передачу целесообр примен в кач звена привода подач тяжел ст. с програмн управлением.

32 Основные показатели динамического качества станков:

-Запас

-Степень устойчивости

-Быстродецствие

Устойч станка – это его гл динамическое качество.Устойчиая система возвращ к сост равновесия если она получ какое либо откл в рез возмущающего воздействия.Один и тот же ст в завис от усл обраб (реж рез,геометр инстр,регулир) ст может быть устойч и неустойч,поэтому говорят о зонах устойч –ти параметров обраб-ки.

Пример1:завис предельных скоростей резания при растач от вылета бортштанги

 

Удаленность различ точек от границы характериз-ся коэф-том запасоустойчивости

Пример 2: наррис график переходного процесса при врезании инстр .За время затухания изменяется относительное положение инструмента и заготовки,а знач и качество обраб

Быстродецствие системы определ-ся tп-время процесс Степень устойчивости

33. Выбор тягового устройства механизмов подач.

1. Передача винт-гайка качения –примен в приводах подач и точного позиционир ст с ЧПУ, в универс ст. и в силовых столах агрегатн ст.

Достоинства высок КПД до 0,9,небольш различ между силой трения движения и покоя.

Полное отсутств осевого зазора следовательно нет зоны нечувсвительности. Частота вращ винта не влияет на силу трения мех.

Недостатки Невысок демпфирование, отсутств самотормаж, относит высок стоимость Устройство : сост из винт, гайка,тел качения иустр возврата шариков

2.Передача винт-гайка скольжения

Характерно:

1Возможность использв малого шага и соотв малое передат отношение при однозах резьбе и небольшой скорости подачи

2. самоторможение при использ одно- и двухзах винтов и соотв возм-ть применения передачи для вертик движений и узлов , соверш установочн перемещ под нагр.

3 Относит низкая износост 4 Низк КПД

3Передача червяк-рейка качения

Устройство:Сост из червяка с рабочими витками , жестко закреплен на стснине ст рейки и комплекта шариков, циркулир между рабочими профилями червяка и рейки Вне раб зоны шарики удерж ограничителем.

Достоинства: высокая нагр способность , плавность и точность перемещ, высокий КПД, возможность полностью устранить зазоры Передачу целесообр применять в приводах подач тяжел станков при длинах перемещ раб орг более 2000мм.

4.Гидростатич червячно реечная передача

Сост из червяка и рейки , в зазор между котор нагнетается масло.Когда передача не нагр, давлен во всех карманах одинаково и зазоры по обеим сторонам профиля равны.

При нагр передачи зазоры с одной стороны профиля уменьш, а давлен в них возр. С др стороны профиля изменения зазоров и давл масла противоположны.

В результате внешняя нагр уравновешв разностью сил давл масла.

Для гидростатич червяк- рейка передачи характерны большая нагр способность , высок КПД (не ниже0,95) ,высок точность ,достаточн жесткость, хор демпфир способность. Передачу целесообр примен в кач звена привода подач тяжел ст. с програмн управлением.

34. Обеспечение теплостойкости МРС.

Теплостойкость станков характеризует его сопротивляемость возникновению его недопустимых температурных деформаций при действии тех или иных источников тепла

Источники тепла – внутренние и внешние

внешние – воздушные потоки, солнечные лучи;

внутренние процесс резания, механические, гидравлические потери.

Тепловые процессы – средней скорости, которые приводят к нарушению первичного положения станка, а следовательно снижают его точность.

Методы борьбы с тепловыми деформациями:

  1.  Рациональная компоновка – наиболее интенсивные источники тепла располагают вне станка.
  2.  Теплоизоляция источников тепла, применяют охлаждение;
  3.  снижения тепла в приводе – уменьшение потерь на трение: сокращения кинематических цепей;
  4.  Обеспечение надёжного теплоотвода, для этого поверхности корпусных деталей увеличивают при помощи рёбер;
  5.  Компенсация тепловых деформаций;
  6.  Применение новых материалов.


35 Привод и конструкции механизмов быстрого перемещения

Узлы станка, кроме медленных, имеют и быстрое перемещение. Для обеспечения ускоренной подачи узлов существует несколько решений.

1)

- с общим двигателем

Двигатель должен диапазон регулирования частоты вращения в несколько тысяч. Если двигатель такую возможность обеспечивает, то этот вариант простейший, а его недостатки: это тяжелые условия работы элементов привода.

2) Разветвление кинематической цепи дает возможность разгрузить двигатель рабочих движений за счет дополнительной кинематической цепи замыкаемой на тоже тяговое устройство. Недостатки: нужно автоматическое переключающее устройство (электромагнитные муфты с соответствующей системой управления.)

Использовать двигатель для быстрого движения.

4)Применения самодействующих включающих устройств в виде обгонных муфт.

Двигатель рабочей подачи вращает внешний обод муфты и передает вращения внутреннему тяговому устройству через заклиненные ролики. При вкл. двигателя ускоренных перемещений выступы в муфте выбивают ролики из клинового пространства в тоже время выкл. двигатель рабочих подач. Дв-е от двигателя ускоренной подачи передается тяговому устройству в следствии прижима роликов к выступам внутренней части муфты.

36. Поворотно-фиксирующие механизмы. Классификация. Устройство.

В состав привода поворота револьверной головки входит двигатель(электро,

пневмо), передаточный механизм (зубч или червячный).Эти делительные механизмы поворачивают револьверную головку на определенный постоянный угол, поэтому их обычно применяют в станках-автоматах, работающих по жесткой программе. В современных станках с ЧПУ МЕХАНИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЗАМЕНЯЮТСЯ ЭЛЕКТРОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ, КОТ осуществляют и торможение исполнительного органа.

37. Процессы изнашивания. Обеспечение износостойкости МРС.

Процесс изнашивания - основной из медленно протекающих процессов в станке

Характерные виды изнашивания станков

1) абразивное изнаш – под действием абразивных частиц, которые попадая на поверхности контактирующие разрушают их засчет микрорезания и царапания с отделением стружки 2) усталостное – из-за циклического воздействия на микровыступы трущихся поверхностей 3) окислительное – происходит при наличии на поверхности трения защитных пленок, образовавшихся в результате взаимодействия материала с О2 Для проектирования станков и узлов изучают законы изнашивания

Изменение износа во времени характеризуется 3-мя периодами: 1) приработка с затухающей интенсивностью износа 2) нормального износа – V изнаш = const 3) период катастрофического износа

Для большинства случаев принимают линейную зависимость износа от времени.

Методы повышения износостойкости 1) применение износостойких материалов и покрытий 2) создание надежной системы смазки 3) защита трущихся поверхностей от загрязнения 4) компенсация износа 5) быстросъемные детали 6) создание конструкций, износ которых наименьшим образом влияет на работу узла 7) автоматическая компенсация износа

38. Обеспечение плавности микроперемещений и позиционирования. Приводы микроперемещений.

1)Упруго силовой привод используется для перемещения подвижного узла дифор-ия упругого звена, которая создается силовым воздействием.

1 – плоская пружина. 2 – плоская мембрана.

Упругое звено имеет постоянную жесткость и линейную хар-ку. При достаточно большой жесткости упругое звено имеет ограниченную деформацию, а значит весьма небольшой диапазон перемещения неподвижного узла.

2) Привод с растормаживанием.

 

Сначала вкл. левая опора под действием давления в цилиндре через плунжер упруго деформируется длинный шток, затем вкл. правый тормоз и отжимается левый тормоз. Накопленная упругая деформация удлиняет его и ведомый узел получает микро перемещения. Потом левый тормоз опять сжимается и цикл повторяется снова, т.о. ведомый узел получает заданное дискретное перемещение.

3)Тепловой привод. Основан на том, что перемещения узла происходит за счет удлинения приводного стержня при его непосредственном нагреве. В исходное положение узел возвращается при охлаждении стержня жидкостью. Крепления концов стержня к неподвижной детали и узлу выполняется шарнирно для устранения возможных перекосов.


39. Устройства для загрузки заготовок.

13.10. УСТРОЙСТВА ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СМЕНЫ ЗАГОТОВОК

Смена заготовок с помощью промышленных роботов. Промышленные роботы используются не только для загрузки станков заготовками и съема обработанных деталей, но и для смены изношенных режущих инструментов, межстаночного транспортирования заготовок, загрузки накопителей готовыми деталями, сметания стружки с поверхности стола станка и т.п.

По степени специализации функций роботы делятся на универсальные, специализированные и специальные. Универсальные роботы способны производить несколько операций на различном по технологическому назначению оборудовании. Специализированные роботы предназначены для выполнения опе-

рации какого-либо одного вида с определенным типом деталей. Сверхлегкие роботы имеют грузоподъемность до 1 кг, легкие - 1...10 кг, роботы средней грузоподъемности служат для перемещения объектов массой 10...200 кг, тяжелые — для манипулирования объектами массой 200...1000 кг.

Напольные роботы с выдвижной горизонтальной рукой обычно работают в цилиндрической системе координат, оснащены электрическими или пневматическими приводами и цикловым управлением. Их грузоподъемность составляет 0,05...20 кг. Напольные роботы с выдвижной рукой и подвижной кареткой работают в цилиндрической системе координат, имеют грузоподъемность от 1 до 1000 кг. Напольные роботы с качающейся выдвижной рукой функционируют в полярной сферической системе координат. Напольные роботы с многозвенной рукой имеют электромеханические или электрогидравлические следящие приводы отдельных звеньев руки, длины которых не изменяются; такие роботы отличаются компактностью. Портальные роботы с рукой, установленной на подвижной каретке, позволяют сэкономить производственную площадь и организовать удобное обслуживание оборудования. Транспортные роботы для перемещения деталей, уложенных в тару, перемещаются по монорельсу. Специальные роботы встраиваются в металлорежущие станки.

На станках, работающих совместно с промышленными роботами, должны быть обеспечены автоматический зажим деталей, автоматическое срабатывание защитных экранов (щитков), обмыв или обдув базовых поверхностей сменных устройств, контроль правильности закрепления заготовок и приспособлений.

Для захватывания и удержания предмета производства или технологической оснастки промышленный робот оснащают захватным устройством. Оно является составной частью захватной системы, в которую входят также привод, передаточный механизм и сенсорные измерительные преобразователи. К захватным устройствам предъявляются следующие основные требования: небольшая масса, что необходимо для снижения инерционных нагрузок при разгоне и торможении; небольшие габариты, расширяющие возможность использовать промышленный робот при малой зоне обслуживания технологического оборудования; надежное удержание предмета манипулирования путем создания достаточной силы захвата, которая в необходимых случаях должна регулироваться; приспосабливаемость к форме предмета манипулирования (способность компенсировать отклонения размеров и положения детали, а также изменение ее размеров в результате обработки) ; высокая точность; быстро-сменность.

Захватные устройства бывают простыми (имеют только губки с захватывающим движением), с приспособлениями для выполнения дополнительных операций (измерения, клеймения и др.), адаптивными (оснащены преобразователями усилия зажима, контроля базирования заготовки и т д.). Захватные устройства делят на однозахватные и многозахватные. Промышленный робот с двухзахватным устройством во время обработки одной заготовки берет другую и переносит ее к рабочей зоне станка. По окончании обработки свободным захватом снимает обработанную деталь и устанавливает заготовку, удерживаемую другим захватом. Этот робот производит смену заготовок значительно быстрее по сравнению с однозахватным.

В качестве основных параметров захватных устройств принимают грузо-

подъемность и наибольший размер захватываемой поверхности, который должен выбираться из ряда: 1, 4, 12, 32, 63, 100, 125, 160, 200, 250, 320,400, 500 мм.

Замыкание захватного устройства с поверхностями детали может быть геометрическим или силовым. В первом случае внешние силы действуют на поверхности детали как нормальные, во втором - передаются на деталь как силы трения.

Чтобы создать двухточечный контакт между поверхностями захватываемой детали и губками, последние снабжаются шарнирами: простым или шаровым на одной из губок или простым на обеих губках. Конструкция захватного устройства в значительной степени определяется габаритами, массой и конфигурацией объекта манипулирования.

Требуемое усилие зажима манипулируемой детали можно определить по зависимости

где т — масса детали; ^ — коэффициент запаса: Аг] = 1,2.„2; &2 —коэффициент, зависящий от ускорения а схвата: &2 = 1 + а /% (обычно а < <4м/с2);й3 —коэффициент (табл. 13.5), зависящий от отношения усилия зажима к весу детали ( ц — коэффициент трения между губками захватного устройства и поверхностью детали).

В зависимости от способа взаимодействия с объектом манипулирования захватные устройства делятся на механические, вакуумные и магнитные.

Механические захватные устройства бывают неуправляемые и управляемые. Неуправляемые устройства в виде пинцета (рис. 13.22, а, б) или клещей (рис. 13.22, в, г) удерживают деталь благодаря упругости зажимных элементов (разрезного упругого валика, разрезной упругой втулки, пружины) и освобождают ее при действии дополнительных устройств. Они применяются в массовом производстве небольших изделий. Губки управляемых захватных устройств приводятся в движение пневматическими, гидравлическими или электрическими приводами. Пневматические приводы применяют в захватных устройствах для деталей массой до 5 кг. К пневматическому цилиндру энергия подводится просто, усилие зажима регулируется легко, но такой привод имеет значительные

39 продолжение габариты. С помощью более компактного и легко регулируемого гидравлического привода можно получить значительно большие усилия зажима. Такие приводы применяют в захватных устройствах для деталей массой более 20 кг. Электрическими приводами с малогабаритными двигателями постоянного тока оснащают захватные устройства для деталей массой от 5 до 20 кг. Движение на жесткие, регулируемые или гибкие (пружинные) губки передаются зубчато-реечными, рычажно-стержневыми, кулисно-стержневыми, клиновыми, кулачковыми и другими механизмами.

Примеры рычажно-стержневых механизмов приведены в табл. 13.6. Если РГ — усилие на губках, Рг — усилие, создаваемое гидро- или пневмоцилинд- ром, 5 и $2 — соответственно перемещение губою и штока цилиндра, т? — КПД механизма, из условия равенства работ следует

=Р1/Р2 соответственно кинематическое и силовое передаточное отношение механизма.

Среди рычажно-стержневых механизмов следует отметить захватное устройство с ломающимися рычагами (в табл. 13.6 последнее). Вблизи мертвой точки ломающегося рычага оно развивает большое усилие зажима, имеет малые габариты, но допускает небольшое изменение захватываемых диаметров. Этот недостаток можно устранить применением сменных или регулируемых губок.

Захватные устройства с кулисно-стержневым механизмом (табл. 13.7) предназначены для манипулирования тяжелыми деталями.

Устройства с зубчатыми передачами (табл. 13.8) имеют небольшие габариты, допуская при этом большое раскрытие губок.

Вакуумные захватные устройства основаны на принципе присасывания схвата к поверхности детали и обычно используются для захватывания детали только по одной поверхности, манипулирования изделиями из стекла, керамики, громоздкими плоскими деталями из стали. Захватывание детали осуществляется одной большой осесимметричной присоской (рис. 13.23, а) или несколькими микроприсосками диаметром от 2 до 8 мм, расположенными в шахматном порядке и позволяющими манипулировать деталями с криволинейными поверхностями (рис. 13.23, б), со сквозными отверстиями (рис. 13.23, в).

Для компенсации разновысотности поверхности захватываемой детали, улучшения прилегания присоски к ее поверхности захватное устройство снабжают пружиной, которая прижимает присоску к детали перед окончанием перемещения руки робота.

Расчетная сила притяжения присоской

где 5 — площадь проекции присоски на плоскость детали, ограниченная внутренним контуром, м2 ; ра и рв - соответственно атмосферное и остаточное давление в камере присоски, Па; Л — коэффициент, учитывающий уменьшение площади присоски вследствие ее деформирования: &п = 0,8. ..0,85.

При перемещении руки робота в вертикальном и горизонтальном направлениях требуемая сила притяжения присоской (рис.

где N. Т— соответственно нормальная и касательная составляющие внешних сил, Н; т? — коэффициент снижения грузоподъемности захватного устройства, зависящий от давления в контакте между присоской и деталью, влияющего на герметичность стыка; / — коэффициент трения между поверхностями детали и присоски; /г — коэффициент запаса (можно принять /с = 2) . Для круглой присоски

где Ь — ширина уплотнительного борта, мм; Л — диаметр присоски, м; ц —

необходимое давление в контакте присоски с поверхностью детали, зависящее от материала уплотнения, качества поверхности детали (для деталей с гладкой поверхностью, например из стекла, ^ =-30 000...90 000 Па, с грубой поверхностью, например с окалиной, ^ = 300 000 Па) ; Р0 — давление воздуха в полости присоски.

Магнитное захватное устройство обычно оснащают электромагнитом, иногда постоянным магнитом или одновременно обоими магнитами. Захватные устройства с электромагнитами срабатывают быстро, могут быть легко приспособлены к деталям сложной формы (рис. 13.25). Для этого соединяют в блок несколько электромагнитов или используют легко деформируемые оболочки, заполненные ферромагнитным порошком. Постоянные магниты создают значительную силу притяжения, не требуют питания, но от установленной и закрепленной детали их надо отрывать.

Смена заготовок с помощью столов-спутников. На столы-спутники устанавливают зажимные приспособления и закрепляемые в них заготовки. Эта операция выполняется вне станков. Затем столы-спутники переносятся на многоцелевой сверлильно-фрезерно-расточный станок или на гибкий производственный модуль.

В столах-спутниках по ОСТ 2 Н62-5-85 предусматриваются рабочая поверхность 2 (рис. 13.26) для установки и закрепления заготовок и приспособлений, установочные поверхности базирующих планок 1, необходимых для базирования обрабатываемых деталей, крепежные отверстия 10 или Т-образные пазы для крепления обрабатываемой детали или приспособлений, центрирующее отверстие 9 для ориентации приспособлений на столе-спутнике. Предусматриваются; также базовые плоскости 4 для базирования стола-спутника на станке, базовые отверстия 6 для ориентации его на станке с помощью фиксирующих штырей, зажимные поверхности 3, 5 для контакта зажимных устройств станка со столом-спутником, направляющие поверхности 7, служащие для ориентации и направления стола-спутника ъ устройстве автоматической смены и в накопжеле. Для выверки столов-спутников и приспособлений на них служит поверочное отверстие 8.

Столы-спутники с отношением ширины к длине 1:1 и 1:1,25 изготовляются для горизонтальных, а с отношением 1:1,6 и 1:2 — для вертикальных многоцелевых станков и гибких производственных модулей (табл. 13.9-13.12).

Компоновки некоторых станков со столами-спутниками приведены на

39 продолжение Заготовка закрепляется на одном из двух столов-спутников 1, когда он находится на вспомогательной платформе 3 или 4, а на рабочей позиции станка происходит обработка. Смена заготовки производится путем сдвига стола- спутника на стол 2 станка и перемещения стола-спутника с обработанной деталью со станка на вспомогательную платформу.

В станках, имеющих компоновки согласно рис. 13.27, а, б, позиции загрузки и разгрузки расположены близко друг от друга, что удобно для их обслуживания. В станке с компоновкой по рис. 13.27, в применено двухпозицион-ное поворотное устройство 3. Конструкция такого устройства показана на рис. 13.28. На позицию ожидания платформы 7 помещают стол-спутник 11 и закрепляют на нем заготовку, в то время как предыдущая деталь обрабатывается на станке, будучи закрепленной на таком же столе-спутнике. Заготовка может быть установлена на столе-спутнике и вне станка.

Горизонтальными гранями направляющих стол-спутник базируется по роликам 9, вертикальными — по роликам 8. Его Т-образный паз 12 входит в зацепление с захватом 14, соединенным со штоком гидроцилиндра 10.

По окончании обработки предыдущей детали шток гидроцилиндра 13 перемещается влево, захват б устанавливается над Т-образным пазом стола-спутника, закрепленного на столе станка. После расфиксации и небольшого вертикального перемещения этого стола-спутника захват входит в его паз и перемещает на платформу 7, Таким образом, на платформе некоторое время находятся два стола-спутника: один с обработанной деталью, другой — с заготовкой. Затем рейка 4, перемещаемая гидроцилиндрами 5 и 16, поворачивает зубчатое колесо 3, а вместе с ним стойку 15 и платформу 7.

В результате поворота платформы на 180 стол-спутник 11 оказывается на позиции смены. Шток гидроцилиндра 10, занявшего место гидроцилиндра 13, при перемещении влево сдвигает стол-спутник 11 на стол станка. Там стол-спутник опускается на фиксаторы, захват 14 выходит из зацепления с его Т-образным пазом. На этом цикл смены стола-спутника заканчивается.

Для согласования положений стола-спутника и стола станка служат регулировочные винты 12 и 27, с помощью которых устройство можно смещать относительно базовой плиты 1.


40. Общий алгоритм проектирования МРС. Стадийность конструкторских работ.

Комплексная подготовка производства–совокупность взаимосвязанных научных, организационно-плановых мероприятий по созданию новых и совершенствованию старых конструкций.

Стадия–совокупность взаимосвязанных этапов создания и совершенствования нового изделий близких по содержанию и исполнению. Этап–часть стадии, совокупность однородных взаимосвязей :рез-тат по освоению и созданию нового изделия.

Комплексная подготовка производства включает следующие стадии: научно-исследовательские, конструкторская, технологическая, организационно-плановая. Основные этапы проектирования: 1)техническое задание–определить цель, технико-экономическую целесообразность проектирования, целевое назначение станка, сроки исполнения, состав исполнителей.2)техническое предложение–подбор, изучение пакетной информации, стандартов.3)технико-экспериментальное исследование–создание конструкций и техпроцессов, разработка схем, теор. обоснований.

Основные этапы конструкторской подготовки серийного пр-ва станков:

1. техническое задание

состоит: наименование, назначение области применения изделия

-техн. хар-ки изделия -конструкторские требования, состав изделия -эксплуат. требования -этапы опытно-конструкт. Стадий

2. техническое предложение - целесообразность создания изделия – себестоимость - показатель эксплуат. надежности - разработка схем исполнения станка (электрон.,гидравл. и т.д.)

3. Эскизный проект -разработка первоначального наброска - общая компоновка изделия - разработка эскизных чертежей, составление спецификации сборочных чертежей -оценка экономической эффективности конструкции

4. технический проект

Задача: разработка окончательного технического решения

- расчеты на прочность, жесткость, долговечность - разработка компоновочных чертежей агрегатов, сбор. единиц, составление технических условий по эксплуатации, экономическое обоснование проекта.

5. Рабочий проект

41. Передача винт-гайка скольжения. Конструкция. Основы расчета

Для передачи винт-гайка скольжения характерны:

1) возможность использования малого шага и соответственно малое передаточное отношение при однозаходной резьбе и небольшой скорости подачи;

2) самоторможение при использовании одно- и двухзаходных винтов и соответственно возможность применения передачи для вертикальных движений и узлов, совершающих установочные перемещения под нагрузкой; 3) относительно низкая износостойкость; 4) низкий КПД.

Винты передач скольжения изготовляют упрочняемыми и неупрочняемыми. Упрочняемые винты применяют в том случае, когда их долговечность должна быть не ниже межремонтного цикла станка.

Конструкция передачи. На гайке и винте нарезают трапецеидальную резьбу обычно стандартного профиля с углом 30°. Винты с такой резьбой технологичны, но радиальное биение их создает погрешности шага. Поэтому прецизионные передачи делают с резьбой, имеющей угол профиля 10...200.

Зазор в резьбе регулируют и устраняют двумя способами. Первый состоит в том, что гайку изготавливают из двух полугаек, одну из них прикрепляют к столу или суппорту, другую с помощью клина, прркладок или резьбового соединения перемещают в осевом направлении. Регулирование по второму способу достигают в результате поворота одной полугайки относительно другой при неизменном осевом расположении.

Расчет передачи на износостойкость. Износостойкость передачи зависит от давления в контакте между гайкой и винтом. Определяют среднее давление

где Q - наибольшая тяговая сила, Н; р - шаг винта, м; dсредний диаметр резьбы, м; h —рабочая высота профиля резьбы, м; l —длина гайки, м, С учетом соотношений между параметрами гайки получают

где - допускаемое давление в контакте: для точных передач с бронзовой гайкой в токарно-винторезных и резьбонарезных станках = 3*106 Па, для других передач с такой же гайкой = 12*106 Па, для передач с чугунной гайкой = 8*106 Па.

Расчет винта на жесткость. Под действием тяговой силы шаг передачи изменяется на

где Е - модуль упругости материала винта; Р ~ площадь поперечного сечения стержня винта.

С учетом допуска на шаг резьбы ограничивают и по зависимости определяют требуемый диаметр винта. Осевую жесткость привода подачи находят по зависимостям, применяемым для приводов с передачей винт—гайка качения.

Расчет винта на прочность. Винт работает на растяжение (сжатие) и кручение. Приведенное напряжение

где - нормальное напряжение; T - касательное напряжение; W- момент сопротивления сечения стержня винта при кручении.

Расчет винта на устойчивость. Этот расчет выполняется для длинных винтов, работающих на сжатие. Критически тяговая сила

где I- момент инерции поперечного сечения стержня винта; v - коэффициент длины (когда оба конца винта заделаны, v = 0,5, при одном заделанном и другом шарнирном v = 0,7, при обоих шарнирных v = 1).


42. Порядок проектирования агрегатного станка. Назначение и конструирование шпиндельных коробок,

14.6. ШПИНДЕЛЬНЫЕ КОРОБКИ

Шпиндельная коробка является специальным узлом агрегатного станка. С ее помощью производят обработку ряда отверстий с параллельными осями. В шпинделях коробки устанавливают одинаковые или разные инструменты. Каждый шпиндель получает вращение в нужную сторону с заданной частотой. На каждый инструмент передается требуемый крутящий момент.

Шпиндельная коробка почти полностью состоит из унифицированных элементов. Валы и шпиндели расположены в чугунном литом корпусе, в состав которого входят собственно корпус, задняя плита и крышка. Задняя плита крепится к упорному угольнику. Крышка служит резервуаром для масла при вертикальном положении коробки. Применяют шпиндельные коробки 24 типоразмеров. Промежуточные валы диаметром 20...50 мм помещаются на подшипниках с установочными кольцами, диаметром 60 и 75 мм - без установочных колец. Шпиндели монтируются на радиальных подшипниках, которые для повышения жесткости узла разнесены в пределах толщины стенки корпуса. Удлинители с режущими инструментами крепятся в шпинделе стопорными винтами. Зубчатые колеса в коробке размещены в четырех рядах . Два ряда ( / и //) расположены в корпусе, один (0) – в полости передней крышки, один (III) — в полости, образованной задней плитой.

Проектирование шпиндельных коробок автоматизировано. На первом этапе конструктор вручную разрабатывает ее кинематическую схему, а затем заносит в бланк исходной информации данные о размерах шпинделей, о нагрузках на них, модули и числа зубьев колес, координаты осей валов и др. Информация вводится в ЭВМ. Вычислительная машина выполняет кинематический и силовой расчеты, проверяет пространственную совместимость деталей и узлов. В результате проектирования она выдает таблицы сборок валов и шпинделей, спецификации, таблицы расточек и подрезок в корпусных деталях и другую документацию, необходимую для вычерчивания шпиндельной коробки и изготовления ее корпусных деталей. Корпусные детали обрабатываются в полуавтоматическом режиме на многоцелевых станках с ЧПУ.

14.7. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ПРОЕКТИРОВАНИЯ АГРЕГАТНОГО СТАНКА

Основным документом на проектирование агрегатного станка является техническое задание. В него включают чертеж обрабатываемой детали, на котором выделяют поверхности, подлежащие обработке на станке; годовую программу выпуска деталей; вид смазочно-охлаждающей жидкости.

Выделяют базовые поверхности детали с расчетом, что при их использовании будет гарантирована заданная точность обработки. Выбор базовых поверхностей связан также с компоновкой станка, на котором предполагается ее обрабатывать.

На станках компоновок первого типа обрабатываемые заготовки остаются неподвижными в течение всего цикла обработки. Станки не имеют устройства для их периодического транспортирования. Станки обеспечивают относительно высокую точность детали, так как при одной установке можно обрабатывать ее точно связанные поверхности.

Станки компоновок второго типа имеют транспортное устройство для обрабатываемых деталей в виде поворотного делительного стола.

Боковые поверхности детали обрабатываются инструментами, установленными на силовых узлах, помещенных на горизонтальных боковых станинах. Производительность обработки может быть повышена при совмещении времени установки и съема деталей с временем обработки.

Станки компоновок третьего типа имеют транспортное устройство для. обрабатываемых заготовок в виде делительного барабана с горизонтальной осью вращения. На его гранях находятся приспособления для закрепления заготовок. на горизонтальных силовых узлах установленных с одной или с двух сторон, помещают шпиндельные коробки, перекрывающие все позиции барабана. На таких станках часто обрабатывают детали с двух противоположных сторон (корпусные, трубы, валы). С помощью небольших подвесных головок обрабатывают и другие поверхности.

Станки компоновок четвертого типа имеют многопозиционный линейно

перемещающийся стол. Обрабатываются крупногабаритные детали или много одинаковых элементов, обработка которых должна быть распределена между двумя-тремя позициями станка.

Циклограмму станка оформляют в виде таблицы. Слева перечисляют элементы цикла станка и его механизмы. На горизонтальной оси откладывают продолжительность каждого элемента цикла. Все движения делят на активные и совмещенные. Продолжительность активных движений в сумме составляет время цикла. Совмещенные движения происходят одновременно с активными. По циклограмме находят время, приходящееся на все активные вспомогательные движения tв (на установку и съем заготовки, подвод и отвод силовых узлов, перемещения транспортного устройства и т.д.). Затем определяют основное технологическое время tо.т , равное времени рабочих ходов силовых узлов: tо.т.=tц-tв

Выбирают методы обработки поверхностей и назначают режимы резания. При этом стойкость режущих инструментов должна зависеть от числа инструментов в наладке. Распределяют инструменты по силовым узлам и согласно выбранным режимам резания определяют расчетное основное технологическое время t’о.т. Если оказалось что t’о.т. меньше допускаемого tо.т. то,снижая расчётную скорость резания, увеличивают t’о.т. до tо.т.

Если t’о.т. > tо.т. ,то предусматривают выполнение так называемых лимитирующих переходов по частям на нескольких последующих позициях станка или заменяют инструменты на более производительные. Для каждого инструмента определяют осевое усилие, крутящий момент, мощность резания.

После расчета режимов резания и распределения переходов по силовым узлам разрабатывают схемы обработки. Режущие инструменты изображают в положении, соответствующем окончанию обработки. Вместе с инструментом на схеме показывают шпиндель, удлинитель (оправку, борштангу, патрон и т.п.), кондукторную втулку и обрабатываемый элемент детали. Наносят размеры обрабатываемой поверхности детали, инструментальной наладки, в том числе необходимые для настройки инструмента вне станка.

Согласно чертежу обрабатываемой детали и схемам обработки, проектируют специальные режущие и вспомогательные инструменты, приспособление, шпиндельные коробки, другие оригинальные узлы. С учетом габаритов обрабатываемой детали, силовых факторов процесса резания и схем обработки по каталогам подбирают унифицированные узлы.


43 Кинематическая схема обеспечивает:

1. получение всех основных и вспомогательных движений для обеспечения заданного цикла обработки. 2. получение заданных технических параметров ст-ка: частоты вращения, силы резания, крутящего момента. 3. получение необходимой автоматизации станка за счет автоматического переключения подач, шпинделя.4––высокой производительности КПД станка при использовании коротких кинем. цепей. 5. максимальное использование стандартных, унифицированных узлов, деталей. 6 простота , удобство наладки и обслуживания.

Этапы проектирования при обработке кинем. схемы:

1.составление принципиальной схемы станка(технолог.) 2.составление структурной схемы станка(составные части станка, назначение)– схема составляется исходя из конструктивного использования привода исполн. и вспомаг. механизмов, выполнении кинем. связей между ними 3. составление компоновочной схемы станка.

На основе технолог. и стр-ной схем опр-ют: основные р-ры и составляют компанов. схему станка.

Исходные данные: р-ры обрабатываемой заготовки, режимы резания, силы резания, крутящие моменты. При составлении компановочной схемы надо решить: какой принцип использовать для привода главного движения и какой орган настройки он будет иметь. 4. составление кинематической схемы ст-ка: на основе 1,2,3 схем. Определяют частоты вращения приводов главного движения, привода подач и др. механизмов.

44. Передача винт-гайка качения. Конструкция. Основы расчета

Передача винт-гайка качения обладает свойствами, позволяющими применять ее как в приводах подач без отсчета перемещений (универсальных станков, силовых столов агрегатных станков) , так и в приводах подач и позиционирования станков с ЧПУ. Для передачи характерны высокий коэффициент полезного действия (0,8-0,9) , небольшое различие между силами трения движения и покоя, незначительное влияние частоты вращения винта на силу трения в механизме, полное отсутствие осевого зазора. Недостатками являются высокая стоимость, пониженное демпфирование, отсутствие самоторможения.

Передача состоит из винта, гайки, шариков и устройств для возврата шариков. Обычно применяют передачи с наиболее технологичным полукруглым профилем резьбы. Для снижения контактных напряжений предусматривают, . Предварительный натяг, повышающий точность и жесткость передачи, создают осевыми проставками между гайками,, винтами, сдвоенной дифференциальной гайкой.

За номинальный размер передачи принимают диаметр d0 условного цилиндра, на котором расположены центры шариков.

Передача винт— гайка качения выходит из строя в результате усталости поверхностных слоев шариков, гайки и винта, потери устойчивости винта, износа элементов передачи и снижения точности. Возможными причинами выхода ее из строя являются: слишком большая нагрузка на винт, низкая расчетная долговечность, значительный относительный перекос винта и гайки, неудовлетворительная защита от загрязнений. Цель расчета передачи состоит в определении номинального диаметра винта  и в подборе по каталогу такой передачи, которая удовлетворяла бы всем требованиям к работоспособности.

Исходные данные для расчета передачи — длина винта, его наибольшая расчетная длина, способ установки винта на опорах, ряд значений осевой нагрузки на передачу, ряд частот вращения винта (гайки). Осевые нагрузки на винт определяют для разных операций, выполняемых на станке (например, для чернового, получистового и чистового точения), а также для разных элементов цикла обработки (для быстрого и рабочего ходов рабочего органа) .Устанавливают также время действия каждой нагрузки (в долях от расчетного срока эксплуатации станка) и соответствующие им частоты вращения винта. Если же исходить из значений крутящего момента на валу электродвигателя М при выполнении разных работ и для разных элементов цикла, крутящий момент на ходовом винте

где - крутящий момент на валу двигателя; КПД цепи от двигателя к винту; i - передаточное отношение этой цепи. Окружная сила на радиусе резьбы

где — угол подъема резьбы; р = агсtgf — угол трения, (f- коэффициент трения качения, f= (57...85) 10-5).

45. Силовые головки агрегатных станков. Особенности конструкции и область применения.14.2. СИЛОВЫЕ ГОЛОВКИ

Силовые головки являются унифицированными узлами агрегатных станков. Они сообщают режущим инструментам главное (вращательное) движение, подачу и быстрое движение подвода и отвода. По технологическому назначению их подразделяют на сверлильные, расточные, резьбонарезные, фрезерные. Головки большинства конструкций позволяют выполнять ряд операций.

Привод главного движения силовых головок для обработки мелких деталей часто оснащают пневматическим двигателем. Головки с гидравлическим двигателем можно быстро переналаживать на другой режим. В большинстве случаев в главном приводе устанавливают электрический асинхронный двигатель. Микроголовки имеют главный привод мощностью ОД...0,4 кВт, головки малой мощности - 0,4..3 кВт, большой мощности — 15...30 кВт.

Силовая головка может иметь подвижный корпус, выдвигаемую пиноль или подвижный корпус с пинолью. Привод подачи может быть размещен в самой головке или вне ее. Головки первого типа называют самодействующими, второго - несамодействующими. Несамодействуюшие головки малых габаритов применяют в станках для обработки мелких деталей. Силовые головки оснащают электромеханическим, гидравлическим, пневматическим, пневмогидравлическим приводами. Тяговым устройством электромеханического привода могут быть винтовая передача, механизмы с цилиндрическим или плоским кулачком. Плоскокулачковые головки обычно предназначены для выполнения легких работ с короткими циклами: ход в интервале 35...75 мм, длительность цикла - 5...30 с, мощность главного привода - 0,4.,.3 кВт. На основе электромеханического винтового и гидравлического приводов создают силовые головки с большим усилием подачи для обработки со значительной концентрацией операций. Мощность электродвигателя их главного привода достигает 30 кВт, усилие подачи — 100 000Н. Существенным недостатком гидравлического и пневмогидравлического приводов является нестабильность подачи при изменении температуры масла. Приводом подачи реализуются различные циклы перемещений 45 Продолжение режущих инструментов. Основные и присоединительные размеры силовых головок регламентируются государственными стандартами .

Малогабаритная силовая головка развивает усилие подачи до 2000 Н. Ее шпиндель приводится во вращение электродвигателем. От штока , являющегося пинолью головки, он получает осевое движение по циклу быстрый подвод — рабочая подача - быстрый отвод. Опорами пиноли служат направляющие втулки. Гайка предназначена для регулирования глубины обрабатываемых отверстий. В конце хода в нее упирается кулачковый блок. Движениями головки управляет ее гидравлическая панель.

На агрегатных станках с силовыми головками наиболее эффективно выполняются сверлильно-резьбонарезные и легкие фрезерные операции. В то же время из-за недостаточной жесткости шпинделей они непригодны для тяжелых фрезерных и расточных операций. Поэтому на основе силовых головок обычно компонуют малые агрегатные станки,

46. Компоновка станка выступает в 2-х значениях:

–пространственное расположение подсистем станка

–разработка пространственного расположения

Компоновка должна облегчить легкость реализации необходимого набора исполнительных движений инструмента и заготовки. Главное исходное условие синтеза компоновки–кинематическая стр-ра станка. Последовательность расположения подвижных узлов станка относительно инструмента и заготовки и неподвижного узла создает основу компоновки. Изменение этой последовательности путем перестановки узлов приводит к чрезмерному множеству вариантов компоновок решения. Задача конструктора–анализ различных вариантов на основе функциональных и технико-экономических критериев и выбору оптимального варианта для заданных конкретных производственных условий. Исходя из заданного движения инструмента относительно заготовки можно рассматривать всю совокупность возможных компоновок пользуясь методом структурных формул Врагова Ю.Д.

Выбираем прямоуг. систему координат. Неподвижный узел–«О». Подвижные–«X,Y,Z». Если они перемещаются прямолинейно вдоль соотв. осей координат. И «А,В,С»–вращательное движение относительно тех же осей, тогда последовательность расположения узлов станка

Т.е. его компоновку можно записать стр-ной ф-лой, в которой запись начинается с узла несущего заготовку и заканчивается узлом несущем инструмент.

фрезерный станок

 XYZO(Cv)

 Шпиндель вращается вокруг Z

Формализация компоновок в виде условной записи помогает рассмотреть все множество возможных вариантов путем формальной перестановки символов в формуле. Все возможные варианты могут быть сведены в матрицу. Столбцы матрицы различаются расположением неподв. узла, а строки положением вертикально перемещаемого узла.

ZYXO

ZXOY

ZOXY

OZXY

ZXYO

ZYOX

ZOYX

OZYX

XZYO

XZOY

XOZY

OXZY

YZXO

YZOX

YOZX

OYZX

XYZO

XYOZ

XOYZ

OXYZ

YXZO

YXOZ

YOXZ

OYXZ

Все 24 варианта базовых компоновок могут

быть ориентированы в пространстве как горизонт и вертек.

47. Классификация направляющих. Выбор формы поперечного сечения.

В современных металлорежущих станках используются направляющие скольжения( с полужидкостной связкой), качения, комбинированные. Направляющие бывают прямолинейного и кругового движения,горизонтальные, вертикальные, комбинированного исполнения. Форма направляющих:

Плоские-они просты по форме, а значит технологичны по сборке и при изготовлении.

Прямоугольные направляющие применяются для перемещения консоли в токарных, протяжных станках

2 Призматические направляющие- сложнее, охватываемые поверхности плохо удерживают смазку, однако благодаря автоматическому устранению зазоров под действием веса точность его положения повышается. Если обе грани направляющей одинаково направлены их делают симметрично под углом 90. Если нагрузка разная то более нагруженную грань делают шире. Охватываемые направляющие используют на станинах токарно-револьверных и расточных станках. Охватывающие направляющие используются в продольно-строгальных станках

3 трапецивидные – типа «ласточкин хвост» имеет небольшую высоту, регулируется клином или палкой, используются охватываемые направляющие в салазках суппорта токарных станков

4 цилиндрические –редко используются

5 комбинированного типа – имеют преимущества и недостатки тех форм, из которых они состоят.

Материал направляющих

Обычно крепление винтами происходит с обратной стороны рабочей поверхности, чтобы ее не испортить

Направляющие из стали- рекомендуются для станков с ЧПУ

 Общие требования к направлявляющим

Высокая износостойкость- особенно к абразивному изнашиванию

Применение скоростной закалки з легированного чугуна

Твердость поверхности должна быть не ниже 58 HRC

и специальных станков.


48. Силовые столы и инструментальные бабки агрегатных станков. Назначение и конструкции.

14.3. СИЛОВЫЕ СТОЛЫ

Силовой стол состоит из подвижной плиты, называемой столом, неподвижных салазок и привода. На столе устанавливают инструментальную бабку или приспособление с обрабатываемой заготовкой. Цикл работы стола включает быстрый подвод, одну или две рабочие подачи, выдержку на жестком упоре (при необходимости), быстрый отвод. Циклом работы управляют переставные упоры и бесконтактные путевые переключатели. Силовой стол может быть установлен на станке в горизонтальном, вертикальном и наклонном положениях. При вертикальной и наклонной установках подвижная часть стола вместе с инструментальной бабкой и инструментальной наладкой уравновешивается противовесом.

Основным параметром силовых столов является ширина салазок В. С ней связаны максимальное усилие подачи Р, допускаемое приводом, скорость быстрых движений Vб, скорости рабочей подачи Smin и Smax .

Основные размеры силовых столов стандартизованы. Силовые столы оснащают электромеханическими или гидравлическими приводами. Электромеханический привод создают на базе асинхронного двигателя и редуктора, обеспечивающего рабочую подачу и быстрые движения, или высокомоментного двигателя постоянного тока с бесступенчатым регулированием частоты вращения. В состав редуктора могут входить зубчатые передачи, переключаемые электромагнитными муфтами, ременные передачи, механический вариатор.

В качестве тягового механизма в электромеханическом приводе применяют винтовую передачу скольжения или качения. Передача качения имеет высокую долговечность и обеспечивает стабильность подачи, а значит, и повышенную стойкость режущих инструментов. В гидравлических силовых столах тяговым механизмом служит гидроцилиндр .

Силовые столы имеют чугунные направляющие скольжения, выполненные за одно с салазками или в виде стальных закаленных накладных планок, прикрепленных к салазкам. Направляющие могут быть трех исполнений: две плоские, одна плоская и одна треугольная, две треугольные. Направляющими двух последних типов снабжают столы повышенной точности. Смазывание направляющих производится от централизованной смазочной системы с помощью питателей. Передняя часть направляющих закрывается телескопическим кожухом или защищается скребками. Задняя часть закрывается телескопическим кожухом.

В качестве примера рассмотрим электромеханический силовой стол. Быстрые движения столу сообщает асинхронный электродвигатель в то время, когда электромагнитная муфта выключена. Рабочую подачу стол получает от асинхронного электродвигателя через ряд зубчатых передач, в том числе пару сменных колес а и b. Максимальное усилие подачи настраивается фрикционной муфтой, которая предохраняет привод от перегрузки и позволяет производить обработку на жестком упоре. При применении в приводе двухскоростного двигателя в цикле могут быть две рабочие подачи. По направляющим литой чугунной плиты перемещается стол. Повышенная точность узла обеспечивается благодаря тому, что одна из направляющих треугольная. В приводе использована винтовая передача скольжения. Осевое усилие воспринимается упорным шариковым подшипником. Предусмотрена работа стола на жестком упоре. Управление циклом работы стола осуществляется бесконтактными путевыми переключателями, установленными на направляющей плите, и упорами в виде пластин, закрепленных на столе.

14.4. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ БАБКИ

Инструментальные бабки применяются в комплекте с силовыми столами. Они сообщают инструментам вращательное движение.

Расточные бабки производят растачивание отверстий жестким шпинделем, т.е. без направления по кондукторной втулке. Основные размеры бабок стандартизованы. Унифицированные бабки предназначены для растачивания отверстий с наибольшим диаметром от 100 до 400 мм, выпускаются семи габаритов, допускают наибольшее осевое усилие от 1,6 до 2,5 кН.

Расточная бабка состоит из шпиндельного узла и привода. К переднему концу шпинделя крепится расточная бортштанга. Привод расточных бабок выполняется в виде ременного редуктора со сменными шкивами а для станков, предназначенных для обработки с высокой частотой вращения шпинделя) или в виде зубчатого редуктора с парой сменных колес.

Фрезерные бабки производят черновое и чистовое фрезерование торцовыми, дисковыми и концевыми фрезами. Основные размеры бабок стандартизированы. Унифицированные бабки выпускаются шести габаритов с двигателем мощностью от 2,2 до 30 кВт. На них можно установить фрезы диаметром от 80...100 до 355...630 мм. Частота вращения шпинделя наименьшего габарита принята равной 710...1400 об/мин, наибольшего - 28... 400 об/мин.

Фрезерные бабки бывают без отскока и с отскоком пиноли. Бабки второго типа применяют, когда в цикле работы станка требуется отводить фрезу от обработанной поверхности. Нижней плоскостью корпус бабки устанавливается на силовом столе, к правой плоскости корпуса привинчивается зубчатый или ременный редуктор привода вращения шпинделя. В отверстие корпуса помещена пиноль, в которой на подшипниках качения установлен шпиндель. На пиноли закреплена серьга, связывающая ее с механизмом наладки перемещения.

Отскок пиноли происходит, когда с помощью гидроцилиндра перемещаются вправо ползун и винт. Подвод пиноли осуществляется при перемещении штока цилиндра влево. Для смены фрез без подналадки предназначен сменный калибр. Гидроцилиндр и сухарь служат для зажима пиноли. Положения ее контролируются конечными выключателями. Во фрезерных бабках без отскока пиноли вместо гидроцилиндров применяют винты с ручным приводом.

Сверлильные бабки предназначены для сверления одиночных отверстий большого диаметра. Они изготовляются трех габаритов с осевым усилием от 10 до 20 кН для обработки отверстий наибольшего диаметра 25, 32 или 40 мм. Бабка состоит из шпиндельного узла и привода.

Подрезно-расточные бабки служат для подрезания торцовых поверхностей и протачивания канавок в отверстиях. Унифицированные бабки изготовляют пяти габаритов с планшайбой, имеющей диаметр 250, 320, 400, 500 или 630 мм. Наибольшее усилие подачи на каретке составляет от 1250 до 8000 Н.


50. Конструкция направляющих скольжения. Основы расчета,

11. НАПРАВЛЯЮЩИЕ СКОЛЬЖЕНИЯ

1 1.1. ТРЕБОВАНИЯ К НАПРАВЛЯЮЩИМ

Проектирование направляющих включает выбор их типа, разработку конструкции, выбор системы смазывания и защитных устройств . Направляющие должны обеспечивать точность перемещения, движения или положения рабочего органа станка, быть жесткими, долговечными, обладать хорошими демпфирующими свойствами. При проектировании направляющих выполняют расчеты среднего или максимального давления, скорости изнашивания, критической скорости движения рабочего органа, жесткости.

Металлорежущие станки оснащают направляющими скольжения, качения и комбинированными. Направляющие скольжения могут быть с полужидкостной, жидкостной и газовой смазкой. Комбинированные объединяют достоинства направляющих разных типов.

Применяют направляющие прямолинейного и кругового движения, горизонтального, вертикального и наклонного исполнения.

Точность движения по направляющим рабочего узла, несущего заготовку или инструмент, зависит от первоначальной точности изготовления направляющих, жесткости и температурных деформаций корпусных деталей, зазоров в направляющих, обусловливающих переориентацию узлов при реверсе. Так, зазор в направляющих скольжения полужидкостного трения, составляющий 0,02... 0,03 мм, приводит при реверсах к такому же по величине смещению (переориентации) рабочего органа и еще большему искажению траектории режущего инструмента-

^ Жесткость направляющих, обусловливающая смещение узлов под нагрузкой, зависит главным образом от типа направляющих. Из-за наличия регулировочных клиньев и прижимных планок, обладающих низкой собственной жесткостью, направляющие скольжения с полужидкостной смазкой имеют более низкую жесткость по сравнению с направляющими качения и комбинированными.

Силы трения в направляющих оказывают влияние на тепловыделение и их температурные деформации, мощность привода перемещающегося узла, рассогласование в следящей системе, погрешность позиционирования и зону нечувствительности. Силы трения зависят от типа направляющих (низкие -в аэростатических, гидростатических и направляющих качения, высокие -в направляющих скольжения с полужидкостной смазкой) , а также от материалов пары трения, качества смазочного материала.

Разность А Г сил трения покоя и движения, зависящая от разности Д/ соответствующих коэффициентов трения, обусловливает погрешность позиционирования узла:

где / - жесткость привода подачи.

На разность коэффициентов трения покоя и движения оказывают влияние тип направляющих, материалы пары трения, вид трения.

НАПРАВЛЯЮЩИЕ С ПОЛУЖИДКОСТНОЙ СМАЗКОЙ

Формы направляющих. Прямоугольные (плоски е)направ-л я ю щ и е (рис. 11.1, а, табл. 11.1) просты по форме, технологичны при изготовлении и сборке. На горизонтальной несущей грани хорошо удерживается смазочный материал, но для удаления с нее стружки необходимы дополнительные устройства. Для регулирования зазоров требуются планки или клинья. Прямоугольные охватываемые направляющие применяются для попе-

Т а б л. 11.1. Размеры прямоугольных направляющих, мм

0,1аты1аепые о,»аты&ааш.це рбЧИН, СТО6К, КОНСОЛ6И СТЗНКОВ раЗНЫХ ТИ ПОВ, в протяжных, тяжелых токарных и аг регатных станках (для силовых головок и столов).

Рис.

11.1. Формы направляющих

Тр еугольные (призматические) направляющие (рис. 11.1,б, табл. 11.2, 11.3) в изготовлении сложнее прямоугольных. Охватываемые направляющие плохо удерживают смазочный материал. Благодаря автоматическому устранению зазоров под действием силы тяжести подвижного узла точность его положения повышается. При одинаковом нагружении обеих граней направляющие делают симметричными с углом 90°. В случае разной нагрузки на грани более нагруженную из них делают шире. Область применения охватываемых направляющих - станины токарных, револьверных, координатно-расточных станков, направляющие плиты силовых столов повышенной точности агрегатных станков. Охватывающими направляющими (V-образными) снабжают станины продольно-строгальных станков.

Трапециевидные направляющие (типа "ласточкин хвое т") имеют малые габариты по высоте (рис. 11.1,в),регулируются одним клином или планкой. Направляющие сложны в изготовлении, плохо работают при большом опрокидывающем моменте, в них

50 Продолжение возникают большие силы трения. Охватываемые направляющие применяют при проектировании салазок суппорта токарных станков, охватывающие — для столов фрезерных станков, станин поперечно-строгальных станков.

Цилиндрические направляющие охватываемого типа (рис. 1Ы, г) имеют низкую жесткость, требуют сложных устройств для регулирования зазоров, применяются при небольших ходах рабочих органов.

Направляющие комбинированного типа сохраняют преимущества направляющих тех форм, из которых они состоят. Например, охватывающие направляющие, в которые входят одна прямоугольная и одна треугольная (рис. 11.1, д), применяют для станин шлифовальных, координатно-расточных, продольно-строгальных, продольно-фрезерных и токарных станков; такие же направляющие охватываемой формы— для станин токарных станков. Направляющие, которые представляют собой комбинацию прямоугольной и половины трапециевидной (рис. 11.1, е), используют, когда на суппорт действует опрокидывающий момент, когда требуется обеспечить повышенную жесткость регулировочных планок или клиньев, расположенных со стороны отрыва.

Накладные направляющие. Применение накладных направляющих позволяет повысить износостойкость и точность станка, улучшить его ремонтопригодность.

\

Рис, 11.2. Накладные направляющие

Закаленные планки, изготовленные из стали или легированного чугуна, к чугунной станине прикрепляют винтами (рис. 11.2,а, б, д) , а к стальной приваривают (рис. 11.2, в, г). Чтобы не повредить рабочую поверхность направляющей, крепление производят с противоположной ей стороны (рис. 11.2, а, б). Если планки крепят со стороны рабочей поверхности, то после эавинчи-вания винты закрывают пробками, изготовленными из бронзы или из того же материала, что и планка (рис. 11.2, д) . С помощью бурта или паза на станине винты разгружают от поперечной силы.

Закаленную стальную ленту толщиной 0,25 мм к направляющим станины приклеивают или прижимают продольными планками или винтами. Пластины из бронзы или ленты из наполненного фторопласта приклеивают к направляющим подвижного узла (стола, салазок, бабки).

Требования к материалам для направляющих. Материалы, применяемые для направляющих скольжения с полужидкостной смазкой, должны обладать высокой износостойкостью, особенно в условиях абразивного изнашивания. Коэффициент трения покоя необходимо иметь низкий, а коэффициент трения движения низкий и мало зависящий от скорости движения. Предъявляются высокие требования и к обрабатываемости материалов, особенно в отношении параметров шероховатости.

Направляющие неподвижной детали целесообразно изготовлять из более твердого и износостойкого материала по сравнению с материалом для направляющих подвижной детали.

Направляющие из серого чугуна, В связи с тем что базовые детали станков часто изготовляют из серого чугуна, пару трения чугун-чугун широко применяют для направляющих станков, хотя износостойкость ее недостаточна. Износостойкость чугунных направляющих прецизионных станков повышают путем легирования материала станины или накладных планок никелем, хромом, молибденом. С этой же целью производят поверхностную закалку одной из сопряженных поверхностей до 48...53 НКС с нагревом токами высокой частоты или газопламенным методом, а также объемную закалку планок из легированного чугуна. Повышают износостойкость направляющих хромированием (слой хрома толщиной 25...30 мкм обеспечивает твердость направляющей до 62...72 НКСэ и повышение износостойкости в 4—5 раз), напылением износостойких покрытий. Коэффициент трения покоя в чугунных направляющих с полужидкостной смазкой высокий — в среднем равен 0,25, что обусловливает большую силу трения и соответствующую ей недопустимую для ряда станков (например, с ЧПУ) деформацию привода подач. Значительная разность коэффициентов трения покоя и движения (в среднем 0,09) вызывает относительно большую погрешность позиционирования (до 0,01...

0,02 мм).

Пару чугун—чугун допускается использовать для направляющих станков, выполняющих легкие работы, хорошо защищенных от загрязнений, с удовлетворительным смазыванием, а также для редко работающих или неответственных направляющих.

Направляющие из стали. Накладные направляющие скольжения имеют вид массивных планок прямоугольной или треугольной формы. Их рабочая поверхность должна обладать высокой износостойкостью в условиях абразивного изнашивания. Поэтому твердость поверхности должна быть не менее 58 НКС [83]. Для треугольных планок толщин ой 40 мм и длиной до 1000 мм рекомендуется сталь 18ХГТ, упрочняемая цементацией и последующей объемной закалкой, а для планок толщиной 50...115 мм и длиной до 2500 мм — сталь 8ХФ, подвергаемая закалке с индукционным нагревом. Короткие треугольные планки (длиной до 600 мм) изготовляют из стали ШХ15СГ с объемной закалкой, прямоугольные планки сечением 25x500 мм — также из стали ШХ15СГ или 9ХС, планки сечением от 40x500 мм до 100x2500 мм - из стали 8ХФ. Для направляющих станков высокой точности рекомендуются азотируемые стали ЗОХЗМФи38ХМЮА.

Стальные направляющие рекомендуются для станков с числовым программным управлением, станков, предназначенных для цехов крупносерийного и массового производств, а также для легких и средних универсальных. Направляющие из наполненного фторопласта. Наполненный фторопласт — это полимерный материал с наполнителем из бронзы, кокса, графита, дисульфида молибдена, играющих роль смазочного материала. Наполненный фторопласт Ф4К15М5-Л-ЭА в виде ленты толщиной 1,7 мм с помощью эпоксидной смолы наклеивают на направляющие стола, суппорта, салазок. Коэффициент трения в направляющих из наполненного фторопласта в паре с чугуном или закаленной сталью составляет 50 Продолжение 0,04...0,06 и в области низких скоростей скольжения мало изменяется. Для таких направляющих характерны малая сила трения, высокая износостойкость, достаточная жесткость, удовлетворительная равномерность подачи, высокие точность и чувствительность позиционирования (зона нечувствительности по сравнению с традиционными направляющими скольжения с парой трения чугун-чугун снижается в 3-6 раз) . Направляющие из наполненного фторопласта применяют в станках с ЧПУ, тяжелых и высокоточных. При использовании нелегированного масла коэффициент трения / в паре чугун—чугун при переходе к движению резко уменьшается, что приводит к колебаниям скорости скольжения в области малых скоростей. В паре наполненный фторопласт — чугун коэффициент / при переходе к движению не снижается, это обеспечивает ее хорошие антискачковые свойства. При смазывании антискачковым маслом коэффициент трения у наполненного фторопласта почти не изменяется, у других материалов снижается до 0,1, но остается вдвое выше по сравнению с наполненным фторопластом.

Накладки из наполненного фторопласта наклеивают на направляющие столов, салазок, бабок, поперечин, а также на клинья, регулировочные и прижимные планки. Ленту приклеивают с помощью клеевой композиции, состоящей из эпоксидной смолы, наполнителя (двуокиси титана) и отвердителя, который вводят в смоляную часть композиции непосредственно перед операцией

склеивания. Направляющие из пластмассы обрабатывают не ранее чем через 48 ч после склеивания: фрезеруют смазочные канавки, сверлят (со стороны ленты) отверстия для подвода масла, шабрят, промывают бензином или минеральным маслом малой вязкости. Наряду с шабрением производится обработка фрезерованием или шлифованием на станках высокой точности.

Конструкция накладной направляющей из наполненного фторопласта приведена на рис. 11.3. Лента 1 помещается в углубление, обработанное на направляющей стола 2 (рис. 11.3, б). Для фиксации ленты при приклеивании и повышения прочности крепления ее концов к обоим торцам стола больших габаритов приклеивают текстолитовые планки 3, которые дополнительно крепят винтами 4. Если планки не предусмотрены, расстояние от конца приклеенной накладки до торца стола должно составлять 5 мм ( рис. 11.3, в). Для защиты боковых кромок направляющих от смазочного масла и охлаждающей жидкости используют антифрикционные пастообразные эпоксид-ные компаунды (рис. 11.3, г). Смазочные канавки на горизонтальных направляющих из наполненного фторопласта выполняют тех же конфигураций, что и на чугунных. Предпочтительными считаются поперечные канавки с подводом масла в каждую (рис. 113, а). Ширина канавки Ь выбирается в зависимости от ширины направляющей с :

Расчет направляющих. В результате расчета находят размеры направляющих, удовлетворяющие критериям износостойкости и жесткости.

Для обеспечения износостойкости размеры направляющих выбирают такими, чтобы наибольшие давления на их рабочих поверхностях были ниже допустимых. Для обеспечения жесткости ограничивают контактные деформации на рабочих поверхностях.

Если собственные деформации сопряженных базовых деталей существенно ниже контактных деформаций направляющих, базовые детали считают абсолютно жесткими и давления на рабочих поверхностях направляющих определяют приближенным методом. При этом предполагают, что по длине направляющих давление в контакте изменяется линейно, а по ширине остается постоянным. Этот метод изложен ниже. Когда собственные деформации базовых деталей, таких как длинные столы, ползуны, суппорты, сравнимы с контактными деформациями в направляющих, расчет направляющих выполняют на основе теории балок и плит на упругом основании.

Методику расчета направляющих на износостойкость рассмотрим применительно к прямоугольным направляющим. Ширина их рабочих граней на рис. 11.7 обозначена буквами а,Ь и с, расстояние между серединами граней — буквой е, длина стола — /. Начало координат 0 выбрано так, чтобы ось 2 делила пополам ширину и напр авляющей и длину / стола.

Из первых четырех уравнений находят реакции граней направляющих и тяговую силу:

Определяют средние давления на направляющих:

Рис. 11.7. Расчетная схема направляющих 276

могут быть определены,

51. Поворотные делительные столы агрегатных станков. Назначение и особенности конструкции.

14.5. ПОВОРОТНЫЕ ДЕЛИТЕЛЬНЫЕ СТОЛЫ

Поворотный делительный стол является унифицированным узлом агрегатного станка. Он предназначен для периодического переноса обрабатываемых деталей в приспособлениях с одной позиции на другую и точной фиксации их относительно режущих инструментов. Узел состоит из корпуса, планшайбы, механизмов поворота и фиксации. Основные размеры поворотно-делительных столов определены государственным стандартом. По типу привода поворота столы делят на электромеханические, гидравлические, пневматические. В основе гидравлического привода может быть гидроцилиндр или аксиально-поршневой гидродвигатель.

На корпус стола установлена планшайба, на которую помещают приспособления и обрабатываемые детали. Планшайба вращается вокруг вертикальной оси 6 на прецизионном двухрядном коническом подшипнике с короткими цилиндрическими роликами. Центральное отверстие в оси служит для размещения труб, подводящих масло к приспособлениям. Стружка и смазочно-охлаждающая жидкость собираются в емкости, из которой с помощью прикрепленного к планшайбе скребка удаляются в отдельный стружко-сборник.

При пуске стола штоки втягиваются в гидроцилиндры и три прихвата, поворачиваясь на своих осях, освобождают планшайбу. Одновременно масло под давлением поступает на направляющие, приподнимает планшайбу на 0,02 мм, благодаря чему снижаются необходимый для поворота момент и износ направляющих. Реле давления, контролирующее гидроразгрузку, дает команду на поворот планшайбы.

Цикл деления включает в себя поворот планшайбы на соседнюю позицию с небольшим перебегом и возврат ее в эту позицию с малой скоростью и, следовательно, с повышенной точностью. Вращение планшайбы производится аксиально-поршневым гидродвигателем, который с помощью упругой муфты связан с червяком. От червячного колеса через зубчатые колеса и движение передается планшайбе. С помощью зубчатых колес и после сжатия пружины планшайбу можно повернуть вручную.

Число делительных упоров, запрессованных в планшайбу, равно числу позиций стола. При подходе к соседней позиции делительный упор опускает фиксатор, внутри которого находится стержень. Последний перемещает вниз плунжер путевого дросселя, находящегося на выходе гидродвигателя. Благодаря наклонным пазам на нижнем конце плунжера поток масла через дроссель плавно уменьшается и скорость вращения стола снижается. Когда нижние пазы оказываются почти полностью перекрытыми, открываются верхние пазы. После полного перекрытия нижних пазов масло проходит только через верхние. В этот момент плунжер автоматически опускается в нижнее положение, происходит торможение планшайбы.

Реверс и фиксация планшайбы происходят следующим образом. При перемещении вниз винт включает конечный переключатель, что является подготовкой к реверсу планшайбы. Когда она перебегает заданную позицию, фиксатор под действием пружины поднимается и конечный переключатель выключается, подавая при этом команду на реверс планшайбы. Масло начинает поступать в отверстие дросселя, поднимает его плунжер и проходит в гидродвигатель. В конце реверса планшайбы делительный упор вступает в контакт со стержнем и, преодолевая усилие пружины, поворачивает его и рычаг. Последний действует на конечный переключатель. Подается сигнал на реле времени, обеспечивающее сначала стабилизацию усилия прижима делительного упора к фиксатору, а затем отключение гидроразгрузки и зажим планшайбы.

53. Кулачковый механизм,

механизм, в состав которого обычно входят два подвижных звена — кулачок и толкатель и неподвижное звено — стойка; К. м. осуществляют почти любой практически требуемый закон движения ведомого звена — толкателя при непрерывном движении ведущего звена — кулачка. Для воспроизведения сложной траектории движения рабочих органов, например в трикотажных машинах, движение толкателю передают два кулачка. К. м. компактны, могут быть легко включены в общую схему машины. Некоторыми недостатками К. м. являются повышенный износ в двухподвижнойкинематической паре и склонность к размыканию при высоких скоростях. Для уменьшения износа звенья К. м. изготовляют из высококачественных сталей, закаливают и тщательно обрабатывают. Во избежание нарушения контакта между кулачком и толкателем применяют силовое замыкание пары, которое выполняют при помощи пружин, постоянно прижимающих толкатель к кулачку, или геометрическое замыкание, при котором кулачку или толкателю придают форму, исключающую отход толкателя от кулачка, например кулачок выполняют с пазом, в который входит ролик толкателя.

К. м. применяются в различных областях машиностроения, например в двигателях внутреннего сгорания, металлорежущих станках, машинах пищевой промышленности и др., в которых через К. м. осуществляется программирование рабочего процесса; в машинах-автоматах, где К. м. выполняют функции управления, включая и выключая рабочие органы в соответствующий момент.

54Техни́ческое зада́ние (ТЗ, техзада́ние) — исходный документ для проектирования сооружения или промышленного комплекса, конструирования технического устройства (прибора, машины, системы управления и т. д.), разработки информационных систем, стандартов либо проведения научно-исследовательских работ (НИР).

ТЗ содержит основные технические требования, предъявляемые к сооружению, изделию или услуге и исходные данные для разработки; в ТЗ указываются назначение объекта, область его применения, стадии разработки конструкторской (проектной, технологической, программной и т. п.) документации, её состав, сроки исполнения и т. д., а также особые требования, обусловленные спецификой самого объекта либо условиями его эксплуатации. Как правило, ТЗ составляют на основе анализа результатов предварительных исследований, расчётов и моделирования.

Как инструмент коммуникации в связке общения заказчик-исполнитель, техническое задание позволяет:

  1.  обеим сторонам
  2.  представить готовый продукт
  3.  выполнить попунктную проверку готового продукта (приёмочное тестирование — проведение испытаний)
  4.  уменьшить число ошибок, связанных с изменением требований в результате их неполноты или ошибочности (на всех стадиях и этапах создания, за исключением испытаний)
  5.  заказчику
  6.  осознать, что именно ему нужно
    1.  в т.ч. опираясь на существующие на данный момент технические возможности и свои ресурсы
  7.  требовать от исполнителя соответствия продукта всем условиям, оговорённым в ТЗ
  8.  исполнителю
  9.  понять суть задачи, показать заказчику «технический облик» будущего изделия, программного изделия или автоматизированной системы
  10.  спланировать выполнение проекта и работать по намеченному плану
  11.  отказаться от выполнения работ, не указанных в ТЗ

Техническое задание — исходный документ определяющий порядок и условия проведения работ по Договору, содержащий цель, задачи, принципы выполнения, ожидаемые результаты и сроки выполнения работ.

55 Муфты служат для соединения отдельных валов и передачи вращения от одного вала другому. Муфты делят на следующие типы: постоянные, служащие для длительного соединения валов; сцепные, позволяющие производить соединение и разъединение валов во время работы; предохранительные, ограничивающие крутящий момент или скорость; муфты свободного хода, передающие вращение только в одном направлении; реверсивные и др.

Фрикционные сцепные муфты отличаются от кулачковых тем, что могут быть включены при больших разностях скоростей, и в случае перегрузок ведомое звено может проскальзывать, предотвращая аварию.

Электромагнитныемуфты - разновидность фрикционных муфт. Основное преимущество электромагнитных фрикционных муфт состоит в легкости и быстроте включения и выключения посредством замыкания или размыкания электрической цепи. Применение электромагнитных муфт освобождает рабочего от переключений рычагов и рукояток, дополнительных затрат рабочего времени. С помощью электромагнитных муфт переключаются зубчатые колеса, выполняется реверсирование электродвигателей, соединение концов двух валов, регулирование величины передаваемого крутящего момента, обеспечивается дистанционное управление процессами переключения. Применяют также электромагнитные муфты с магнитодиэлектриком. Магнитодиэлектриками называют магнитные материалы, состоящие из твердого диэлектрика и зерен ферромагнитного материала, распределенных в диэлектрике. В этих муфтах имеется намагничивающая обмотка, при включении которой происходит увеличение крутящего момента, передаваемого муфтой.

58Любой процесс автоматической сборки может быть расчленен на следующие элементарные движения:

1) подача деталей к месту сборки;

2) ориентация деталей друг относительно друга;

3) сопряжение деталей;

4) закрепление деталей;

5) транспортирование собранного подузла на последующую операцию сборки.

Подача деталей к месту сборки представляет собой один из самых несложных процессов, сборки и заключается в перемещении деталей из питательных лотков или магазинов бункерных загрузочных устройств к сборочной позиции.

Ориентация деталей друг относительно друга на сборочной позиции является наиболее характерным процессом автоматической сборки. В этом цикле движений детали должны расположиться друг относительно друга так, чтобы их можно было последующим движением беспрепятственно собрать. Иными словами, детали должны быть поставлены друг относительно друга в такое положение, в котором, при любых размерах деталей, лежащих в пределах допуска, они могли бы войти в соединение друг с другом. В изучении условий расположения деталей перед сборкой или ориентации ил и заключается основная часть теории автоматической сборки.

Сопряжение деталей представляет собой процесс, в результате которого осуществляется сборка, т. е. одна деталь вступает в соединение с другой или несколькими другими деталями. Можно различить следующие виды спряжений: а) свободное сопряжение (детали входят в соединение с зазором); б) напряженное сопряжение (детали вводятся в соединение с натягом); в) винтовое сопряжение (одна из деталей представляет собой винт, а другая гайку).

В некоторых случаях сборки, после ввода деталей в соединение, требуется произвести еще дополнительные операции, закрепляющие осуществленное сопряжение. К таким операциям относятся: клепка, развальцовка, сварка и пайка.

Упрощенные виды сборки, при которых сопряжения деталей в полном смысле этого слова не требуется. Такими упрощенными видами сборки

являются: а) стапелирование (при этом виде сборки детали располагаются друг относительно друга в определенном положении); б) расфасовка (детали располагаются друг относительно друга в непосредственной близости в общем помещении).

Стапелирование н расфасовка обычно сопровождаются подсчетом деталей.

Транспортирование собранного подузла на последующую операцию сборки не является особо характерным процессом, не представляет собой сложности и осуществляется транспортными механизмами обычного типа.

ОРИЕНТАЦИЯ ОТДЕЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ В ПРОСТРАНСТВЕ

Детали входят в соединение друг с другом цилиндрическими поверхностями, или, реже, плоскостями. В соответствии с этим рассмотрим, прежде всего, следующие случаи ориентации:

1) ориентация по одной наружной цилиндрической поверхности;

2) ориентация по двум наружным цилиндрическим поверхностям с параллельными осями;

3) ориентация по двум наружным цилиндрическим поверхностям с перпендикулярными (пересекающимися) осями;

4) ориентация по одной внутренней цилиндрической поверхности;

5) ориентация по двум внутренним цилиндрическим поверхностям с параллельными осями;

6) ориентация по одной наружной и одной внутренней цилиндрическим поверхностям с перпендикулярными осями;

7) ориентация пластины по плоскостям;

8) ориентация по одной плоскости и одной наружной цилиндрической поверхности;

9) ориентация по одной плоскости и одной внутренней цилиндрической поверхности.

 59Промышленный робот - программноуправляемое устройство, применяемое в производственных процессах для выполнения действий, аналогичных тем, какие выполняет человек, например, перемещение массивных или крупногабаритных грузов, точная сварка, покраска, а также, с использованием оптического зрения, сортировка продукции. Манипулятор промышленного робота имеет 2-6 степеней свободы и может перемещать грузы до нескольких сот килограммов в радиусе до нескольких метров.

Тысячи компаний по всему миру в настоящее время делают серьезный упор на использование роботов в своем производстве, Россия тоже пытается не отставать и отмечающийся в последние годы рост экономики в России, сопровождается активным внедрением новых технологий. Эффективное и конкурентоспособное промышленное предприятие в условиях современного рынка должно постоянно модернизировать свое производство, внедрять новые технологии, проводить исследовательские работы. В таких условиях маркетинговые исследования необходимы не только управленческому, но и инженерному персоналу для выработки новых технологий и контроля деятельности компаний - конкурентов. Улучшить любое производство можно за счет применения новейших технологий.

Например, это возможно благодаря внедрению в технологическую цепочку роботизированных систем, которые в полном автоматическом режиме могут выполнять основные технологические и вспомогательные работы. Наблюдается тенденция увеличения парка роботов в современном промышленном производстве, которая обусловлена рядом объективных факторов. Как правило, это не только стремление к повышению производительности труда, но и насущной необходимостью обеспечить высокое качество продукции и стабильность этого показателя при больших партиях или при частых изменениях объектов производства и потребительского рынка.

Достоинства использования робототехники очевидны :

  1.  повышение точности выполнения технологических операций и, как следствие, улучшение качества;
  2.  возможность использования технологического оборудования в три смены, 365 дней в году;
  3.  рациональность использования производственных помещений;
  4.  исключение влияния человеческого фактора на поточных производствах, а также при проведении монотонных работ, требующих высокой точности;
  5.  исключение воздействия вредных факторов на персонал на производствах с повышенной опасностью;
  6.  достаточно быстрая окупаемость.

62 Интенсивное развитие наиболее прогрессивных областей техники вызывает

частое обновление продукции. В этих условиях длительность разработки,

изготовления и освоения необходимого автоматического оборудования может

превысить периодичность смены изделий, для производства которых оно

предназначено. Вместе с тем в последнее время утвердились тенденции к

сокращению размеров серий и увеличения ассортимента выпускаемых деталей, в

результате чего более 80 % производства относится к мелкосерийному.

Необходимую гибкость производства изделий обеспечивает применение

оборудования с программным управлением на базе микропроцессорной и

компьютерной техники, станков числового программного управления (ЧПУ) . В

настоящее время такое технологическое оборудование объединяют в единые

производственные комплексы, посредством транспортной и управляющей систем,

которые называются гибкими производствен- ными системами (ГПС). Основные

признаки ГПС: гибкость, автоматизированность, наличие общей транспортной

системы. В общем случае ГПС состоит из трех основных систем:

технологической, ранспортно-накопительной и управления

65 Паспорта станков

Основным техническим документом, который содержит все необходимые сведения по конструкции, кинематике и динамическим характеристикам станка, является паспорт станка.

Паспорт станка состоит из следующих основных разделов:

  1.  В разделе "Общие сведения о станке" помещают фотографию станка и указывают сведения о нем: тип, модель, завод-заготовитель, год выпуска, класс точности, масса, габаритные размеры, место установки.
  2.  В разделе "Основные технические данные" приводят параметры станка, его приводов и механизмов привода главного движения и подач, типы приводов, основные размеры исполняющих органов, расстояние между ними и предельные перемещения исполняющих органов, минимальные и максимальные размеры обрабатываемых заготовок, данные для крепления инструмента и заготовок, данные для крепления инструмента и заготовок.
  3.  В разделе "Привод" паспорта станка указывают характеристики электродвигателей, ремней, цепей, подшипников муфт и т.д.
  4.  В раздел "Кинематическая схема станка" приводят последнюю и указывают спецификацию зубчатых и червячных колес, червяков, ходовых винтов, а также все данные, необходимые для подсчета перемещений в станке.
  5.  В разделе "Механика станка" приводят частоты вращения шпинделей (1/мин), числа двойных ходов исполняющих органов, передаваемые крутящие моменты и мощности, величины подач, наибольшие допустимые силы резания, КПД станка, КПД кинематических цепей, приводимых от каждого электродвигателя. Паспорт станка содержит также разделы: "Гидравлические механизмы", "Изменения в станке", "Дата капитального ремонта", "Принадлежности и приспособления", "Таблицы настройки", "Схема управления".

66 Мехатронные модули — это базовые функциональные компоненты мехатронных систем и машин с компьютерным управлением, предназначенные для выполнения движений, как правило, по одной управляемой координате.

Качественно новые свойства мехатронных модулей по сравнению с традиционными приводами достигаются синергетической интеграцией составляющих элементов.

Мехатронные модули движения являются теми функциональными «кубиками», из которых затем можно компоновать сложные многокоординатные мехатронные системы.

Сущность мехатронного подхода к проектированию состоит в объединении в единый приводной модуль составляющих элементов. Применение мехатронного подхода к проектированию модуля движения базируется на определении возможных точек интеграции элементов в структуре привода. Выявив также точки интеграции можно затем на основе технико-экономического и технологического анализа принимать конкретные инженерные решения на проектирование и изготовления модуля движения. Приведем схему энергетических и информационных потоков в электромеханическом мехатронном

модуле.

На вход мехатронного модуля поступает информация о цели движения, которое формируется верхним уровнем системы управления, а выходом является целенаправленное мехатронное движение конечного звена, например, перемещение выходного вала модуля.

Мехатронные модули обладают следующими особенностями:

- использование однотипных унифицированных узлов в различных вариантах компоновки станков, обеспечивающих агрегатно-модульное построение;

- уменьшение времени ремонта за счет поузловой замены;

- расширение и наращивание функций станков за счет добавления мехатронных модулей и узлов;

- создание разветвленных систем диагностики;

- упрощение сервисного обслуживания за счет применения однородных конструкций.

Классификация мехатронных модулей приведена на рисунке 1.

Модули подразделяются по виду станочного механизма и по виду системы управления. Станочные механизмы в свою очередь подразделяются на механизмы главного движения, механизмы подачи и вспомогательных перемещений.

Ниже приводятся основные виды конструкций мехатронных модулей (В -модули вращательного движения, Л - модули линейного движения).

Механизмы главного движения:

- мотор-шпиндель — шпиндельный станочный узел, на валу которого монтируется ротор приводного двигателя (В).

- электрошпиндель - электродвигатель, непосредственно к валу которого крепится режущий инструмент (В).

- мотор-редуктор - электродвигатель со встроенным планетарным механизмом, обеспечивающим две и более ступеней механической редукции (В).

- механизмы подачи и вспомогательных перемещений:

- мотор-редукторы со встроенной планетарной передачей (В).

- мотор-редукторы со встроенной волновой передачей (В).

Модули линейного движения на базе плоских и пазовых линейных двигателей (Л).


68 Электроэрозионные станки предназначены для автоматического изготовления деталей сложной формы из электропроводных материалов, как с вертикальной (цилиндрической), так и с наклонной (конической) образующей, в том числе профилей с переменным углом наклона и различными контурами в верхней и нижних плоскостях обрабатываемого изделия — деталей вырубных штампов, пресс-форм, матриц-пуансонов, фасонных резцов, шаблонов и др.

Модельный ряд включает проволочно-вырезные станки 2-х и 5-ти координатной контурной обработки. Все электроискровые станки оснащены системой числового программного управления (ЧПУ) с компьютерным управлением и генератором технологического тока, позволяющим производить обработку в обыкновенной водопроводной воде.

Все модели электроэрозионных станков погружного типа, что позволяет в отличие от струйных станков эффективно обрабатывать контуры в деталях полых труб, выполнять контурную резку многослойных плит с пустотами между слоями (очень важно при пакетной обработке штампов) и т.п.

На всех моделях электроискровых станков может применяться практически любая недорогая проволока (латунная, молибденовая, медная) без изоляционного покрытия диаметром от 0,05 до 0,3 мм.

Система ЧПУ выполнена на базе современной ЭВМ с 32-разрядным математическим обеспечением. Математическое обеспечение и аппаратная часть систем ЧПУ разрабатывается специально для электроискровых проволочно-вырезных станков, имеющих ряд принципиальных отличий и нюансов по сравнению с другими видами металлообрабатывающего оборудования. Интерфейс оператора состоит из цветного графического 17" LCD монитора, клавиатуры и органов управления лицевых панелей.

Поставляемые электроэрозионные станки оснащены системой подготовки управляющих программ, которая обеспечивает получение управляющих программ непосредственно c чертежа, разработанного в Autodesk AutoCAD.

В отличие от станков других производителей не требуются дополнительные расходные материалы, что значительно снижает стоимость обработки.

69 Числовое программное управление (ЧПУ) означает компьютеризованную систему управления, считывающую инструкции специализированного языка программирования (например, G-код) и управляющую приводами металло-, дерево- и пластмасообрабатывающих станков и станочной оснасткой.

Станки, оборудованные числовым программным управлением, называются станками с ЧПУ. Помимо металлорежущих (например, фрезерные или токарные), существует оборудование для резки листовых заготовок, для обработки давлением.

Интерпретатор системы ЧПУ производит перевод программ из входного языка в команды управления главным приводом, приводами подач, контроллерами управления узлов станка (включить/выключить охлаждение, например). Для определения необходимой траектории движения рабочего органа в целом (инструмента/заготовки) в соответствии с управляющей программой (УП) используетсяинтерполятор, рассчитывающий положение промежуточных точек траектории по заданным в программе конечным.

Аббревиатура ЧПУ соответствует двум англоязычным — NC и CNC, — отражающим эволюцию развития систем управления оборудованием.

Системы типа NC (англ. en:Numerical control) предусматривали использование жестко заданных схем управления обработкой — например, задание программы с помощью штекеров или переключателей, хранение программ на внешних носителях (магнитные ленты, перфорированные бумажные ленты). Каких-либо устройств оперативного хранения данных, управляющих микропроцессоров не предусматривалось. Системы ЧПУ, описываемые как «CNC» (англ. Computer numerical control), основаны на системе управления, в состав которой входит управляющий компьютер и/или один или несколько микроконтроллеров.

Программа для оборудования с ЧПУ может быть загружена с внешних носителей, например, дискетили флеш-накопителей. Помимо этого, современное оборудование подключается к централизованым системам управления посредством заводских (цеховых) сетей связи.

Наиболее распространенный язык программирования ЧПУ для металлорежущего оборудования описан документом ISO 6983 Международного комитета по стандартам и называется «G-код». В отдельных случаях — например, системы управления гравировальными станками — язык управления принципиально отличается от стандарта. Для простых задач, например, раскроя плоских заготовок, система ЧПУ в качестве входной информации может использовать текстовый файл в формате обмена данными — например DXF или HP-GL.

Несколько станков с ЧПУ могут объединится в гибкую автоматизированную производственную систему (ГПС).

71 Выбор электродвигателей

Процедура выбора электродвигателей состоит в удовлетворении ряда требований потребителя; выбор состоит в переборе возможных вариантов, в том числе: по роду тока и напряжению, конструктивному исполнению, уровню вибрации и шума, мощности и режиму работы.

6.3.1. Выбор электродвигателей

по роду тока, конструктивному исполнению,

классу вибрации и уровню шума

Выбор по роду тока. В соответствии с рекомендациями двигатели постоянного тока выбираются (применяются) лишь в тех случаях, когда двигатели переменного тока не обеспечивают требуемых характеристик механизма либо не экономичны. При этом для механизмов с продолжительным режимом работы, с редкими включениями и малыми нагрузками при пуске наиболее целесообразен синхронный двигатель. Применение синхронного двигателя позволяет обеспечить высокие энергетические показатели в процессе эксплуатации.

Что касается напряжения, то двигатели постоянного тока единой серии 2П изготовляются на одно номинальное напряжение каждый, асинхронные двигатели единой серии 4А — на одно или два номинальных напряжения каждый, синхронные двигатели — на одно напряжение (подробнее см. вторую часть Справочника). При этом двигатели должны обеспечивать выдачу номинальной мощности при отклонении напряжения от номинального в некотором диапазоне. Знание этого диапазона (имеется в стандартах и ТУ на соответствующие типы двигателей) особенно необходимо при выборе двигателей, работающих в автономных сетях, где их нагрузка соизмерима с мощностью сети.

Выбор по конструктивному исполнению. При выборе конструктивного исполнения двигателя необходимо учитывать условия его эксплуатации, под которыми следует понимать в первую очередь воздействие климатических факторов окружающей среды, а также способ охлаждения и исполнение двигателей по способу монтажа.

Выбор по способу монтажа. При выборе двигателя необходимо, чтобы его рабочее положение (горизонтальное, вертикальное, наклонное), способ крепления (к фундаменту, к производственному механизму, встраиваемые и т. д.), исполнение выходного конца вала и их количество соответствовали одному из конструктивных исполнений, приведенных в ГОСТ 2479-79 Выбор по уровню шума. Электрические двигатели в соответствии с ГОСТ 16372-84Е разделены на пять классов: 0, 1, 2, 3, 4.

К классу 0 относятся двигатели, работающие в кратковременном и повторно-кратковременном режимах (S2 — S8 по ГОСТ 183-74), двигатели со способами охлаждения IC03, IC13 (по ГОСТ 20459-75), многоскоростные асинхронные двигатели, асинхронные двигатели с повышенным скольжением и повышенным пусковым моментом.

К классу 1 относятся двигатели постоянного и переменного тока общего назначения.

К классу 2 — двигатели с малошумными подшипниками, малошумными вентиляторами и т. п.

К классу 3 — двигатели с пониженным использованием активных материалов, закрытые, с глушителями вентиляционного шума.

К классу 4 — двигатели со звукоизолирующим кожухом.

Выбор электродвигателей по мощности

От правильного выбора электродвигателя по мощности зависят надежность его работы в электроприводе и энергетические показатели в процессе эксплуатации. В тех случаях, когда нагрузка двигателя существенно меньше номинальной, он недоиспользуется по мощности, что свидетельствует об излишних капитальных вложениях, его КПД и коэффициент мощности заметно снижаются.

Если нагрузка превышает номинальную, это приводит к увеличению токов и потерь мощности выше соответствующих номинальных значений, вследствие чего температура (превышение температуры) обмоток и магнитопровода двигателя может превысить допустимое значение. Рост температуры выше заданных значений приводит к резкому ускорению старения изоляции вследствие из-

менения ее физико-химических свойств и соответственно уменьшению срока службы и надежности двигателя в целом, поэтому одним из основных критериев выбора двигателя по мощности является температура (превышение температуры) обмоток.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

58872. Антуан де Сент-Екзюпері. «Маленький принц» 34.5 KB
  Мета: познайомити учнів із життям і творчістю А. де Сент-Екзюпері; допомогти засвоїти поняття філософська казкапритча зрозуміти ідейнохудожній та філософський зміст твору Маленький принц його гуманістичну спрямованість...
58873. Множення величини довжини на одноцифрове число. Розв’язування задач 59.5 KB
  Назвати розрядні доданки кожного числа; Назвати найбільше число; Назвати найменше число; Назвати числа в порядку зростання; Назвати числа в порядку спадання. Із завданням ми справилися білети придбали вирушаємо в мандрівку.
58875. Таблиця ділення на 9 52.5 KB
  Ілюстрації зимуючих птахів; картки для усного рахунку; пам’ятки про збереження і охорону природи; диференційовані завдання. Горобчик нам приніс завдання: перевірити домашнє завдання. ІІ Перевірка домашнього завдання.
58876. Повышение эффективности внешнеторговой деятельности ОАО «Брестский завод бытовой химии» 1.09 MB
  Цель работы заключается в исследовании современного состояния и перспектив развития внешней торговли Республики Беларусь, регулирования внешнеэкономической деятельности субъектов хозяйствования в республике, то есть внешнего окружения, в котором предприятию приходится функционировать
58877. Задачі на знаходження суми і остачі. Вправи на засвоєння таблиць додавання і віднімання. Розпізнавання геометричних фігур 66 KB
  Мета уроку: вчити складати і розв’язувати задачі на знаходження суми і остачі, формувати обчислювальні навички додавання і віднімання чисел, вправляти в засвоєнні табличних випадків додавання і віднімання чисел...