Основы кинематики станков

1. Основы кинематики станков

2.

Классификация движений в станках
Исполнительные движения
Движение формообразования (Ф) участвует в формировании
конкретной поверхности.
Реализуется в виде главного движения и движений подач.
Главное движение осуществляет снятие припуска с заготовки с
наибольшей скоростью резания (затрачивается максимальная мощность).
Может быть:
• вращательным (в токарных, сверлильных, фрезерных и др.);
• поступательным (в строгальных, долбежных, протяжных и др.).
Сообщается:
• инструменту (во фрезерных, сверлильных, поперечно-строгальных
станках);
• заготовке (в токарных, продольно-строгальных станках).

3.

Классификация движений в станках
Движение формообразования
Главное движение реализуется в виде скорости резания:
•при обработке лезвийным инструментом в м/мин;
При вращательном движении:
dn
,
1000
где d диаметр изделия или инструмента, мм;
n частота вращения шпинделя, мин-1.
V

4.

Классификация движений в станках
Движение формообразования
Главное движение реализуется в виде скорости резания:
•при обработке лезвийным инструментом в м/мин;
При возвратно-поступательном движении:
V
где L длина хода, мм;
tр время рабочего хода, мин.
L
,
1000tр

5.

Классификация движений в станках
Движение формообразования
Главное движение реализуется в виде скорости резания:
•при шлифовании в м/с:
V
dn
,
1000 60
где d диаметр круга, мм;
n частота вращения шпинделя, мин-1.

6.

Классификация движений в станках
Движение формообразования
Движение подачи позволяет распространить процесс резания на всю
обрабатываемую поверхность.
Сообщается:
• инструменту (в токарных, сверлильных, продольно-строгальных станках);
• заготовке (в шлифовальных, фрезерных и поперечно-строгальных
станках).
Измеряется:
•при точении или сверлении в мм/об;
•при фрезеровании в мм/мин;
•при строгании в мм/дв.ход.
Точение цилиндра проходным резцом

7.

Классификация движений в станках
Исполнительные движения
Установочные (Уст.) движения заготовки и инструмента для
перемещения их в такое положение, при котором становится возможным
получать поверхности требуемого размера.
Установочное
наладочное.
движение,
при
котором
отсутствует
Наладочное движение резца
резание

8.

Классификация движений в станках
Установочные движения
Движение врезания (Вр) установочное движение при котором
происходит резание материала.
Движение врезания по своей структуре может совпадать с движением
формообразования или осуществляться одновременно с ним.
Движение врезания для образования канавки

9.

Классификация движений в станках
Движение врезания
Движение врезания может отсутствовать, если глубина резания
определяется конструктивным параметром инструмента, а процесс
врезания реализуется самим инструментом при его участии в одном из
формообразующих движений.

10.

Классификация движений в станках
Движение врезания
Движение врезания может отсутствовать, если глубина резания
определяется конструктивным параметром инструмента, а процесс
врезания реализуется самим инструментом при его участии в одном из
формообразующих движений.
Сверление отверстия

11.

Классификация движений в станках
Исполнительные движения
Движения деления (Д) (периодические или непрерывные)
необходимы для переноса формообразования в другую зону заготовки
при обработке детали с повторяющимися по форме поверхностями.

12.

Классификация движений в станках
Исполнительные движения
Движения деления (Д) (периодические или непрерывные)
необходимы для переноса формообразования в другую зону заготовки
при обработке детали с повторяющимися по форме поверхностями.
Движение деления при затыловании
зубьев дисковой фрезы

13.

Классификация движений в станках
Исполнительные движения
Движения управления (Упр.) совершают органы управления,
регулирования и координирования всех других исполнительных
движений станка.
Вспомогательные движения (Всп.) обеспечивают установку, зажим,
освобождение, транспортировку, быстрое перемещение заготовки и
режущего инструмента в зону резания, охлаждение, смазывание, удаление
стружки, правку инструмента и т.п.

14.

Классификация движений в станках
Исполнительные движения
Параметры исполнительных движений:
• траектория;
• скорость;
• направление;
• путь;
• исходная точка.

15.

Кинематические группы
Кинематическая группа совокупность источника движения,
исполнительного органа, кинематических связей и органов настроек.
Для изображения элементов кинематических схем пользуются
условными обозначениями по ГОСТ 2770-68 «Обозначения условные
графические в схемах. Элементы кинематики».

16.

Кинематические группы
Исполнительные органы подвижные конечные звенья
кинематической группы, непосредственно участвующие в образовании
траектории исполнительного движения.
Рабочие органы осуществляют движение заготовки или режущего
инструмента в процессе формообразования (например, шпиндель, стол,
салазки, суппорт, ползун и т.п.).
а)
б)
Исполнительный орган (1) вращательной (а) и поступательной (б)
кинематической пары

17.

Кинематические группы
Кинематические группы:
• простые – один исполнительный орган;
• сложные – два и более исполнительных органов.
Кинематические связи – устройства, передающие движение от
источника движения к исполнительному органу или между звеньями
исполнительных органов.
Кинематические связи:
• механические реализуются с помощью механических звеньев, передач,
устройств и механизмов;
• немеханические с помощью гидропневматических, электрических и
электронных средств и каналов связи.

18.

Кинематические группы
Внутренняя связь совокупность всех звеньев, кинематических пар и
устройств в группе, обеспечивающих качественную характеристику
создаваемого группой движения (траекторию).
В простых кинематических группах осуществляется конструктивно.
а)
б)
Исполнительный орган (1) вращательной (а) и поступательной (б)
кинематической пары

19.

Кинематические группы
Органы настройки устройства, используемые для изменения и
регулирования параметров движения.
Обозначения органов настройки на структурных схемах:
Траектории, скорости и иногда пути (с буквой i).
Направление передачи движения через орган настройки.
Орган настройки направления движения (реверс).

20.

Кинематические группы
В сложных кинематических группах внутренняя связь реализуется в
виде кинематической цепи связывающей подвижные исполнительные
органы группы.
ФV(В1П2)
Внутренняя связь в сложной кинематической группе

21.

Кинематические группы
Внешняя связь совокупность всех звеньев, кинематических пар,
устройств и источников движения в группе, обеспечивающих
количественные характеристики движения (скорость, направление,
путь и исходную точку).
Предназначена для передачи энергии от источника движения во
внутреннюю связь группы.
Простая кинематическая группа

22.

Кинематические группы
Внешняя связь совокупность всех звеньев, кинематических пар,
устройств и источников движения в группе, обеспечивающих
количественные характеристики движения (скорость, направление,
путь и исходную точку).
Предназначена для передачи энергии от источника движения во
внутреннюю связь группы.
Простая кинематическая группа

23.

Кинематические группы
Внешняя кинематическая связь сложной группы реализуется в виде
кинематической цепи между источником движения М и одним из звеньев
внутренней связи группы.
Структурная схема сложной кинематической группы

24.

Кинематические группы
Органы настройки, регулирующие количественные характеристики
движения (скорость, направление, путь и исходную точку), всегда
располагают во внешней связи кинематической группы .
Органы настройки, регулирующие качественные характеристики
движения
(траекторию)
располагают
только
во
внутренней
кинематической связи группы.
В простых кинематических группах орган настройки на траекторию
отсутствует.
Сложные кинематические группы всегда имеют органы настройки на
траекторию.

25.

Кинематические структуры станков
Кинематическая структура совокупность кинематических групп и
их соединений.

26.

Кинематические структуры станков
Классы кинематических структур:
• элементарных структур (Э) содержат только простые группы
формообразования.

27.

Кинематические структуры станков
Обозначение кинематических структур:
Буква класс (Э, С, К);
первая цифра – число формообразующих групп (1...3);
вторая цифра – суммарное число простых вращательных и
прямолинейных движений, составляющих все формообразующие
движения станка.

28.

Кинематические структуры станков
Классы кинематических структур:
• сложных структур
формообразования.
(С)
содержат
только
сложные
группы

29.

Кинематические структуры станков
Классы кинематических структур:
• комбинированных структур (К) содержат одновременно и простые и
сложные группы формообразования.

30.

Кинематические структуры станков
Обозначение кинематических структур:
Буква класс (Э, С, К);
первая цифра – число формообразующих групп (1...3);
вторая цифра – суммарное число простых вращательных и
прямолинейных движений, составляющих все формообразующие
движения станка.
Например, запись К23 означает:
станок имеет комбинированную структуру;
две группы формообразования (простая и одна сложная);
три простых движения, участвующие в формообразовании.

31.

Методика структурного анализа (синтеза) станков
Исходные данные форма образуемой поверхности и форма режущей
кромки инструмента.
Последовательность структурного анализа:
1) По сечениям образуемой поверхности определяются формы ее
производящих линий.
2) Устанавливаются метод получения поверхности, количество и
характер необходимых для этого движений формообразования.
3) Выясняется необходимость в движениях деления, врезания и
вспомогательных.
4) По характеру движения и траектории определяются количество
настраиваемых параметров для каждого из установленных движений.
5) Составляется или анализируется структура кинематических групп
станка.

32.

Методика структурного анализа станков
Порядок составления и анализа структур кинематических групп:
1) Устанавливают число исполнительных органов.
2) Определяют внутреннюю кинематическую связь группы.
3) Определяют источник движения и внешнюю кинематическую связь
группы.
4) Устанавливают число и расположение органов настройки
параметров движения.

33.

34.

Винтовая
передача качения
Кинематическая схема токарного станка с ЧПУ

35.

Кинематическая настройка станков
Кинематическая
настройка
настройка
цепей
станка,
обеспечивающая требуемые скорости движений исполнительных органов,
а также, условия кинематического согласования их перемещений
(скоростей).
Цель кинематических согласований – образование поверхности с
определенными формой, размерами, точностью и шероховатостью при
заданных режимах обработки.
Кинематическая настройка является составной частью наладки станка.
Органы кинематической настройки в металлорежущих станках с
механическими связями:
•гитары сменных зубчатых колес;
•ременные передачи;
•вариаторы;
•регулируемые электродвигатели;
•коробки скоростей и подач.

36.

Кинематическая настройка станков
Характеристикой органов кинематической настройки является
общее передаточное отношение i.
В станках принято считать, что передаточное отношение :
i1 2 n2 n1 z1 z 2
Цилиндрическая зубчатая передача

37.

Кинематическая настройка станков
Последовательность составления формулы настройки:
1) В зависимости от назначения органа
проходящая через него цепь согласования.
2) Устанавливается условие
конечных звеньев этой цепи.
настройки
кинематического
намечается
согласования
для
3) В соответствии с условием кинематического согласования составляется
уравнение кинематического баланса.
4) Решение уравнения баланса относительно передаточного отношения
органа настройки представляет собой формулу настройки.

38.

Кинематическая настройка станков
Условие кинематического согласования скоростей конечных звеньев
цепи:
1410 об.эл.дв. 80 об.шп.
Уравнение кинематического баланса цепи согласования:
а b
d
1410 об.дв 1 2 i 2 80 об.шп.
b4 c2 e2
Формула настройки:
i
80 b4 c2 e2
1410 a1 b2 d 2
Кинематическая схема привода главного движения станка