Теоретические основы настройки станков

Под кинематической настройкой станка понимают настройку его цепей, обеспечивающую требуемые скорости движений исполнительных органов станка, а также, при необходимости, условия кинематического согласования перемещений или скоростей исполнительных органов между собой. Цель таких согласований – образование поверхности с заданными формой, размерами, точностью и шероховатостью.

В большинстве металлорежущих станков с механическими связями для настройки кинематических цепей применяют органы настройки в виде гитар сменных зубчатых колес, ременных передач, вариаторов, регулируемых электродвигателей, регулируемых гидродвигателей, коробок скоростей и подач, характеристикой которых является общее передаточное отношение типа i_v, i_s, i_x, i_y и т.п.

Значение передаточного отношения органа настройки определяется по формуле настройки и затем реализуется в гитарах сменных зубчатых колес подбором и установкой соответствующих колес в гитаре, а в коробках скоростей и подач – зацеплением соответствующих зубчатых колес.

Для вывода формулы настройки по кинематической (структурной) схеме намечают расчетную кинематическую цепь, под которой понимают ряд последовательно расположенных передач, включая орган настройки, связывающих исполнительные органы или между собой или с источником движения. В расчетной кинематической цепи, называемой в ряде литературных источников цепью согласования, один исполнительный орган рассматривают в качестве ведущего, а другой – в качестве ведомого. По расчетной кинематической цепи составляют уравнение кинематической цепи (уравнение кинематического баланса), в котором неизвестным является передаточное отношение органа настройки. При этом необходимо учитывать, что при совпадении порядка записи с направлением передачи движения через орган настройки символ его передаточного отношения записывается в числитель, а при отсутствии этого условия – в знаменатель. Уравнение кинематической цепи можно записывать от любого конца расчетной цепи. Решение этого уравнения относительно передаточного отношения органа настройки представляет собой формулу настройки.

В общем виде формула настройки показывает зависимость его передаточного отношения от переменных параметров условия кинематического согласования перемещений конечных исполнительных органов расчетной кинематической цепи и ее постоянной, т.е. i = f (с, переменные параметры условия согласования), где i – передаточное отношение органа настройки, с – постоянная уравнения кинематической цепи, зависящая от передаточных отношений промежуточных передач расчетной цепи и постоянных параметров условия согласования перемещений. Формула настройки для каждого конкретного станка – постоянна.

Для того чтобы составить уравнение кинематической цепи необходимо задать расчетные перемещения ее конечных исполнительных органов. Под расчетными перемещениями понимают перемещение ведущего исполнительного органа расчетной цепи в совокупности с результативным перемещением ведомого органа этой же цепи. Расчетные перемещения определяют в зависимости от того, где расположен орган настройки – во внутренней или во внешней кинематической связи.

Если орган настройки расположен во внутренней связи, то конечными исполнительными органами расчетной цепи будут подвижные исполнительные звенья исполнительных органов. Абсолютные перемещения этих звеньев неизвестны. Однако известны их относительные перемещения, соответствующие относительным перемещениям в какой-либо механической передаче, моделирующей заданное изделие и режущий инструмент. Поэтому для определения расчетных перемещений одному из элементов передачи (заготовке или инструменту) дают вполне определенное движение: при вращении – один оборот, а при поступательном движении – L мм линейного перемещения. Зная передаточное отношение передачи, которую моделируют заготовка и инструмент, определяют перемещение второго элемента (инструмента или заготовки).Например, расчетные перемещения кинематической (структурной) цепи обката (см. рис.1.6) при фрезеровании цилиндрического зубчатого колеса червячной фрезой записываются следующим образом:

1 оборот червячной фрезы → k/z оборота заготовки,

где k - количество заходов червячной фрезы; z - число зубьев нарезаемого колеса.

В таблице 2.1 приведены возможные расчетные перемещения для внутренних связей различных станков.

Для органов настройки, расположенных в расчетных цепях подач,

расчетные перемещения (таблица 2.2) зависят от характера задания скорости подачи (минутная, оборотная, цикловая) и формы траектории движения подачи (линейная, круговая).

Таблица 2.1