3. Кинематика металлорежущих станков
3.1. Виды движений исполнительных органов в станках.
Все движения в станках называются исполнительными и делятся на:
формообразующие (резания);
установочные;
делительные;
управления;
вспомогательные.
Движения резания подразделяются на главное движение и движение подач.
Главное движение обеспечивает срезание стружки с заготовки с определенной скоростью резания. Движение подач позволяет подвести под кромку режущего инструмента последующие участки заготовки и обеспечивает снятие стружки по всей поверхности.
Установочные движения обеспечивают установку заготовки и инструментов в положение, необходимое для получения заданного размера. Установочное движение, осуществляемое без снятия стружки, называется наладочным. Оно выполняется до процесса формообразования. Наладочные движения осуществляются, к примеру, на сверлильных и расточных станках при переходе от одного отверстия к обработке другого, при установке на глубину резания на токарных станках. Если установочное движение сопровождается процессом снятия стружки, т.е. оно выполняется одновременно с процессом формообразования, то такое движение называется движением врезания. Движение врезания применяется при обработке канавки - это перемещение на глубину канавки.
Делительное движение – движение заготовки для переноса процесса формообразования в новую зону. Обычно это поворот заготовки на заданный угол.
Делительные движения могут быть непрерывными и прерывистыми. Примером непрерывного делительного движения является вращение заготовки при обработке зубчатого колеса по методу обката. Прерывистое делительное движение осуществляется при обработке зубчатого колеса по методу копирования, при делении заготовки на части при помощи УДГ и т.д.
Вспомогательные движения служат для выполнения действий, способствующих реализации движений формообразования, установочных и делительных движений. Это движения связанные с ускоренными перемещениями узлов, с работой зажимных устройств, поворотных механизмов, механизмов смены инструмента и т.д.
Движения управления предназначены для координации всех движений на станке. Они имею место обычно в станках с цикловым характером обработки (автоматы, полуавтоматы). Управление на таких станках выполняется с помощью кулачков, упоров, конечных выключателей, командоаппаратов.
3.2. Виды регулирования скорости движения
Для получения
наиболее выгодных условий при обработке
заготовок из различных материалов
инструментами с разными режущими
свойствами необходимо обеспечить
оптимальные режимы резания, для чего
на станке устанавливают необходимые
частоту вращения шпинделя (или частоту
двойных ходов) и подачу. Для станков с
главным вращательным движением скорость
резания зависит от частоты вращения
шпинделя
и диаметра заготовки или инструмента
:
,
м/мин.
Частота вращения шпинделя определяется как
,
мин-1.
Ряд станков имеет прямолинейное главное движение рабочего органа в двух направлениях. Рабочий и обратный ход составляют двойной ход.
Время на один
двойной ход состоит из времени на рабочий
ход
времени на обратный ход
:
,
мин.
где
–
длина рабочего
хода,
и
– скорости
рабочего и холостого ходов. Частота
двойных ходов определяется как
,
дв.х/мин.
Изменение режимов резания называется регулированием. Существуют два способа регулирования: ступенчатое и бесступенчатое.
При ступенчатом регулировании может быть получен ряд определенных значений регулируемого параметра в заданном диапазоне. Бесступенчатое регулирование позволяет установить любую величину скорости резания или подачи.
На металлорежущих станках применяются следующие способы бесступенчатого регулирования:
Электрическое регулирование. Осуществляется путем изменения частоты вращения вала электродвигателя. Для этого применяют регулируемые электродвигатели постоянного и переменного тока. Электрическое бесступенчатое регулирование может применяться как в приводах главного движения, так и в приводах подач.
Гидравлическое регулирование. Применяется главным образом для осуществления прямолинейных движений. Изменение скорости движения рабочего органа станка осуществляется изменением количества масла, поступающего в силовой цилиндр или выходящего из него.
3. Механическое регулирование. Механическое регулирование осуществляется при помощи различных механизмов, обычно фрикционных вариаторов.
В приводах со ступенчатым регулированием ряд частот вращения и подач подчиняется законам геометрической прогрессии. Рассмотрим на примере привода главного движения. Если
,
то
,
.
Таким образом
,
где – знаменатель геометрического ряда.
Из предыдущей формулы можно определить значение :
Значение знаменателей ряда нормализовано, это позволяет нормализовать ряды частот вращения и подач. Знаменатель геометрического ряда может иметь значения:
1,06; 1,12; 1,26; 1,41; 1,58; 1,78; 2.
Отношение максимальной частоты вращения к минимальной называется диапазоном регулирования:
.
Следовательно
.
Привод со ступенчатым
регулированием характеризуется
относительной потерей скорости, т.е.
потерей скорости при переходе от частоты
вращения
к
.
Из формулы следует, что при увеличении значения увеличивается и относительная потеря скорости.