Раздел 3 3.1 Кинематическая структура станков (стр. 4 )

Уровень концентрации операций, выполняемых на одном станке, характеризуется числом рабочих позиций и способом за­крепления заготовок, а также условиями, определяющими эффективность использования инструмента, числом разнотипных инст­рументов и возможностями пространственной ориентации инст­рументов относительно заготовки.

По числу позиций закрепления заготовок различают одно - или многошпиндельные конструкции, а по числу устанавливае­мых инструментов – станки одно - или многоместные, многоинст­рументальные и с магазином инструментов.

Возможности и классификация современных токарных станков по степени автоматизации приведены в табл. 3.3.

Таблица 3.3

Классификация современных токарных станков по степени автоматизации

Степень автоматизации	Набор автоматически выполняемых функции
Ручное управление	Установка заготовки и инструмента, позициониро­вание рабочих органов и формирование базовых циклов вручную. Автоматическое позиционирование рабочих органов и формирование базовых циклов.
Полуавтоматическое	Постоянство  базовых  циклов,  сформированных вручную. Частичное изменение базовых циклов вручную. Произвольное изменение базовых циклов с заменой инструмента вручную.
Автоматическое	Произвольное автоматическое изменение базовых циклов с заменой инструмента. Произвольное автоматическое изменение порядка выполнения базовых  циклов с соответствующей заменой порядка работы инструмента. То же, включая манипуляции с заготовкой и обрабатываемой деталью. Полная автоматическая организация цикла изготовления детали.

Распределение основных видов станков токарной группы по классам точности приведено в табл. 3.4. Специальные и специали­зированные станки таблицей не охватываются.

Таблица 3.4

Виды станков токарной группы по классам точности

Основные виды станков	Класс точности станка
Н	П	В	А	С
Токарные и токарно-винторезные	+	+	+	+	+
Токарные полуавтоматы и автоматы	+	+	+	-	-
Токарные револьверные	+	+	+	+	-
Токарные копировальные	+	+	-	-	-
Карусельные и лобовые	+	+	+	-	-
Затыловочные и резьбообрабатывающие	+	+	+	+	-
Многоцелевые	-	+	+	+	-

3.3 Кинематическая настройка станков

Кинематическая настройка станка является составной частью его наладки, представляющей собой комплекс организационно-подготовительных работ, проводимых как вне станка, так и непосредственно на нем. Она проводится с целью подготовки станка для выполнения им конкретных технологических операций, обеспечивающих образова­ние на заготовке поверхностей заданных форм с требуемыми точно­стями их размеров.

Непосредственно кинематическая настройка станка представля­ет собой программирование скоростей его рабочих органов на выпол­нение конкретной технологической операции и сводится она к настройке (программированию) кинематических цепей станка, участ­вующих в реализации требуемой операции. Кинематическим пара­метром любой кинематической цепи станка является ее передаточное отношение iц, определяемое как произведение передаточных отно­шений кинематических пар, входящих в состав этой цепи, и харак­теризующее отношение скоростей ее конечных звеньев.

Под передаточным отношением i понимают отношение частоты вращения nвм (угловой скорости) ведомого вала (звена) к частоте вращения nвщ ведущего вала: i = nвм/nвщ.

Изменение величины передаточного отношения цепи iц позволяет изменять соотношение скоростей ее конечных звеньев, что, например, требуется при настройке функциональных цепей, или же изменять ве­личину скорости одного конечного звена (например, исполнительного органа) при постоянстве скорости другого (например, двигателя).

Изменение величины передаточных отношений цепей в станках может осуществляться разными способами. В станках с механическими связями для этого используются специальные устройства ме­ханического типа в виде гитар сменных зубчатых колес, коробок скоростей и подач, и других механизмов, называемых органами кине­матической настройки цепей, которые позволяют за счет изменения только своего передаточного отношения изменить общее передаточное отношение всей цепи. Требуемое передаточное отношение i конкрет­ного органа кинематической настройки для настройки цепи на выпол­нение определенной технологической операции определяют по формуле настройки этого органа, а затем полученное значение пере­даточного отношения i с помощью органа настройки реализуют в цепи.

Формулу настройки конкретного органа настройки определяют из уравнения кинематического баланса цепи, которое составляют по кинематической схеме с учетом предварительно составленной записи необходимого условия кинематического согласования или соотноше­ния скоростей либо перемещений конечных звеньев цепи, при реали­зации которого будет обеспечено выполнение того или иного параметра обрабатываемого изделия или процесса его обработки.

Содержание и характер условия кинематического согласования скоростей (перемещений) конечных звеньев конкретной цепи опреде­ляются и обусловлены ее функциональным назначением. Так, для функциональных внутренних кинематических цепей, связывающих исполнительные органы станка, условие кинематического согласо­вания должно отражать строгое функциональное соотношение пере­мещений (скоростей) конечных звеньев цепи. Реализация этого соотношения в станке призвана обеспечить получение обрабатывае­мого изделия с определенным геометрическим или конструктивным его параметром, например, с заданным шагом резьбы, модулем, опре­деленным числом зубьев и т. д.

Для скоростных же и других видов кинематических цепей, свя­зывающих источник движения или какое-нибудь исходное или отсчетное звено цепи с исполнительным органом станка, настройка кинематической цепи производится таким образом, чтобы обеспечить получение необходимой скорости или требуемого перемещения исполнительного органа, например, перемещение узла на строго за­данную величину и т. п. Кинематические цепи, используемые для вы­вода формул настройки конкретных органов настройки, называют цепями кинематического согласования или расчетными.

Уравнение кинематического баланса цепи, составленное для вы­вода формулы настройки, представляет собой совокупность сомножи­телей передаточных отношений всех постоянных передач цепи согласования, включая передаточное отношение i органа настройки, и оно может быть записано с любого конца цепи. Однако следует учиты­вать правило, что символ i записывается в числитель при совпадении порядка записи уравнения баланса с направлением фактической пере­дачи движения через орган настройки и в знаменатель при их несовпадении. Функционально связанные и назначаемые в условиях кинематического согласования перемещения, а затем используемые в уравнениях баланса, могут быть угловыми, линейно-угловым и линейными.

В общем виде формула настройки устанавливает зависимость величины передаточного отношения i органа настройки от перемен­ных величин, характеризующих геометрические или конструктивные параметры обрабатываемого изделия, либо технологические парамет­ры режима его обработки. В нем с помощью постоянного коэффициента С учитываются также передаточные отношения всех промежуточных постоянных передач цепи и постоянных величин, оказавшихся в условии кинематического согласования скоростей (перемещений) конечных звеньев цепи.

В качестве примера рассмотрим настройку кинематических цепей токарно-винторезного станка, структурная схема которого представлена на рисунке 3.8 при нарезании на заготовке цилиндрической резьбы с шагом Р мм. Станок имеет два органа настройки – винторезную гитару iвинт сменных зубчатых колес и коробку скоростей iv. Винторезная гитара является органом кинематической настройки винторезной функциональной цепи, назначение которой обеспечивать строгое функциональное соотношение (согласование) перемеще­ний шпинделя станка (заготовки) и продольного суппорта (фасонного резца) в соответствии с шагом Р нарезаемой резьбы. Коробка скоро­стей является органом кинематической настройки скоростной цепи, призванной обеспечивать преобразование исходной частоты вращения nи источника движения (ротора приводного электродвигателя) в требуемую частоту вращения шпинделя станка (заготовки) n3 в соответствии с режимом обработки (скоростей резания) нарезаемой резьбы.

Чтобы вывести формулы настроек органов настройки указанных цепей необходимо для каждой из них:

а)        составить условие кинематического согласования или преобразования перемещений или скоростей конечных звеньев цепи в соответствии с ее функциональным назначением;

б)        составить уравнение кинематического баланса цепи кинематического согласования с учетом условия согласования (преобразования);

в)        решить уравнение баланса относительно параметра, означающего передаточное отношение органа настройки.

               Рис. 3.8 Структурная схема токарно-винторезного станка