Кинематическая группа ,Кинематические структуры станков.

 

Каждое исполнительное движение в станках осуществляется кинематической группой, представляющей собой совокупность источника движения, исполнительного органа, кинематических связей и органов настроек, обеспечивающих требуемые параметры движения. Название кинематической группы аналогично названию создаваемого ею исполнительного движения. Например, группу, создающую формообразующее движение, называют формообразующей группой и т.п. Структура кинематической группы может быть разнообразной и зависит от характера осуществляемого движения, числа исполнительных органов, потребности регулирования параметров движения.

Под исполнительными органами понимают подвижные конечные звенья кинематической группы, непосредственно участвующие в образовании траектории исполнительного движения. Исполнительные органы, осуществляющие абсолютное или относительное движение заготовки или режущего инструмента в процессе формообразования, называют рабочими. Например, рабочими органами являются такие звенья станка, как стол, шпиндель, суппорт, ползун и т.п.

В большинстве случаев исполнительные органы совершают вращательное или прямолинейное движение, т.е. являются подвижными звеньями вращательной или поступательной исполнительной кинематической пары.

 

а) вращательная б) поступательная

 

В зависимости от числа исполнительных органов кинематические группы делятся на простые и сложные. Простые группы имеют один исполнительный орган, а сложные – два и более исполнительных органов. Любая кинематическая группа включает в себя два качественно различных вида кинематической связи – внутреннюю и внешнюю.

Кинематическая связь в станках – это связь между звеньями или исполнительными органами станка, которая накладывает условия ограничения, не позволяющие занимать произвольные положения в пространстве относительно друг друга и иметь произвольные скорости.

Под внутренней кинематической связью группы понимают совокупность кинематических звеньев и их соединений, обеспечивающих качественную характеристику движения, т.е. его траекторию.

Внутренняя кинематическая связь группы в станках реализуется разными путями в зависимости от характера исполнительного движения, числа исполнительных органов в группе, требуемой точности образуемой производящей линии (траектории движения) и других факторов. Например, в простых кинематических группах она осуществляется соединением двух соприкасающихся звеньев исполнительной группы, одним из которых является сам исполнительный орган 1 группы, т.е. шпиндель, стол и т. д. [рис. а) и б)].

В сложных кинематических группах с двумя и более исполнительными органами внутренняя кинематическая связь реализуется в виде кинематической цепи (цепей) связывающей под-вижные исполнительные органы группы и обеспечивающей строгую

функциональную согласованность их перемещений или скоростей.

в)

Эти цепи называют внутренними или функциональными. Причем кинематическое соединение исполнительных органов сложной группы может быть как механическим, т.е. цепью механических передач, так и не механическим, например, в виде электрической цепи, как в станках с ЧПУ. Например, рис. в), группа, обеспечивающая сложное движение (В₁В₂) и имеющая два исполнительных органа I и II, содержит в своей структуре, как минимум, одну внутреннюю кинематическую цепь 1-4-2 между исполнительными органами.

Под внешней кинематической связью группы понимают совокупность кинематических звеньев и их соединений, обеспечивающих количественные

г)

характеристики движения, т.е. его скорость, направление, путь и исходную точку. Обычно внешняя кинематическая связь сложной группы реализуется в виде кинематической цепи 3-4 между источником движения М и одним из звеньев внутренней связи группы (рис. в). Для простой кинематической группы внешняя кинематическая связь есть цепь 1-2 между источником движения М и исполнительным органом группы I (рис. г). Внешняя кинематическая связь предназначена для передачи энергии от источника движения М во внутреннюю связь группы.

На рис. д) показана структурная схема кинематической группы, обеспечивающей исполнительное движение (В₁В₂П₃) и имеющей три исполнительных органа. Для обеспечения функциональной согласованности перемещений или скоростей исполнительных органов I, II, III достаточно двух функциональных кинематических цепей, например, 1-5-2 и 2-5-3 или другого их сочетания. Внешняя кинематическая связь группы реализуется кинематической цепью 4-5.

Для изменения и регулирования параметров движения в станках используют специальные устройства, которые в общем случае называются органами настройки. Органы настройки таких параметров движения, как траектория, скорость и иногда путь, на структурных схемах обозначают знаком с буквой i, а органы настройки направления движения – знаком .

Заштрихованная часть знака указывает на фактическое направление передачи движения через орган настройки. Органы настройки, регулирующие количественные характеристики движения, т.е. изменяющие скорость, направление, путь и исходную точку, всегда располагают во внешней связи кинематической группы (в цепи между источником движения и внутренней кинематической связью группы). Органы настройки, регулирующие качественную характеристику движения, т.е. его траекторию, располагают только во внутренней кинематической связи группы.

 

д)

Под внутренней кинематической связью группы понимают сово­купность кинематических звеньев и их соединений, обеспечивающих качественную характеристику движения, т. е. его траекторию. Под внешней кинематической связью группы понимают совокуп­ность кинематических звеньев и их соединений, обеспечивающих количественные характеристики движения, т. е. его скорость, на­правление, путь и исходную точку.

Кинематическая структура станка представляет собой совокупность кинематических групп_: Группы могут быть соединены между собой разными способами; их соединение зависит от многих факторов. Наибольшее влияние на соединение кинематических групй оказывают общность их исполнительных органов и источника движения, а также необходимость координации во времени создавае­мых группами движений. Всякое соединение двух кинематических групп осуществляется специальными дополнительными устрой­ствами, такими, как суммирующие механизмы, реверсы, муфты и т. д.

Главной и определяющей частью кинематической структуры любого станка является его формообразующая часть, составляющая общее число и характер групп формообразования, а также их кине­матическое соединение. По этому признаку все многообразие кине­матических структур металлорежущих станков можно разделить на три класса.

1. Класс элементарных структур Э, к которому относятся станки с кинематической структурой, содержащей только простые группы формообразования, т. е. группы, создающие движение Ф (В) и Ф_(П).

2; Класс сложных структур С, к которому относятся станки с кинематической структурой, содержащей только сложные группы формообразования, т. е. группы, создающие движения Ф (В,В₂), Ф (В₃П₄П₅) и т. д.

3. Класс комбинированных структур К, к которому относятся станки с кинематической структурой, содержащей одновременно и простые и сложные группы формообразования.