Кинематическая структура станков. Принцип кинематической настройки. Кинематические связи и их реализация

Кинематическая связь и структура станка

При многообразии станков их механизмы имеют много общего, что позволяет применять одинаковую систему настройки. Для получения представления о кинематике используют упрощенные условные изображения:

- кинематические структуры; - кинематические схемы.

Кинематическая структура состоит из кинематических цепей последовательно расположенных звеньев объединенных в группы.

Кинематическая группа – это совокупность движения, кинематических связей и исполнительного органа станка. Название группы соответствует названию создаваемого движения.

 

Рисунок (а) – условное изображение кинематической группы главного движения

Исполнительные органы – это подвижные конечные звенья подвижной группы непосредственно участвующие в образовании траектории. Исполнительные органы участвуют в формообразовании – рабочие органы, в большинстве случаев, это подвижные звенья вращательной или поступательной кинематической группы. Простые кинематические группы имеют один исполнительный орган, сложные – два и более.

Ф(В₁В₂)

Рисунок (б) – условное изображение сложной кинематической группы

 

Пространственно-кинематические связи звеньев станка накладывают условие ограничения их взаимного расположения и скорости. Внутренняя пространственно-кинематическая связь группы обеспечивает траекторию движения, может содержать орган настройки траектории движения.

Схемы: а) – внутренняя связь – 2-I; б) – внутренняя связь 1-4-2;

Внешняя кинематическая связь предназначена для передачи энергии от двигателя во внутреннюю связь группы. а) – внешняя связь 1-2;

б) – внешняя связь 3-4;

В станках с ЧПУ применяются регулируемые програмноуправляемые автономные источники движения каждого рабочего органа станка (сколько движений – столько двигателей). Кинематические структуры видоизменены, но сущность связей и условий согласования движения остается:

- устранены механические органы настройки;

- сокращена протяженность механических цепей;

- упрощена механическая часть структуры;

- группы, как правило, состоят из функциональных цепей обеспечивающих качественную и количественную стороны создаваемых движений.

 

Рисунок – схема применения регулируемого электродвигателя в приводе главного движения станка

 

Настройка и наладка станков

Кинематическая цепь станка – совокупность ряда передач (зубчатых, винтовых. реечных, ременных, храповых и т.д.) осуществляющих передачу движения от начального звена к конечному.

Кинематическая настройка станка – это настройка его цепей обеспечивающих требуемые скорости движений исполнительных органов станка, а так же при необходимости условия кинематического согласования перемещений или скоростей исполнительных органов между собой.

Кинематическая настройка – составная часть наладки станка. В станках с механическими связями для настройки кинематических цепей органами настройки служат:

- гитары сменных зубчатых колес;

- коробки скоростей и подач;

- вариаторы;

- регулируемые электродвигатели.

Этапы кинематического расчета скоростей:

- определяем назначение кинематической цепи (цепь главного движения, цепь подач);

- определяем конечные звенья;

- составляем расчетные перемещения (РП);

- составляем уравнения кинематического баланса (УКБ);

- определяем неизвестное передаточное отношение из формулы настройки (ФН);

- при необходимости подбираем передачи для реализации передаточного отношения.

 

 

9. Механизмы передачи движения. Обозначение на кинематических схемах

 

Механизмы, предназначенные для передачи движения с преобразованием скорости и крутящего момента, называются механизмами передачи движения. При помощи передач изменяют скорость, направление движения, преобразуют вращательное движение в поступательное и винтовое.

По способу передачи вращательного движения передачи разделяются на передачи трением (ременные, фрикционные) и передачи зацеплением (зубчатые, червячные, цепные, винтовые).

На короткие расстояния движение передается с помощью винтового или зубчатого механизмов. Зубчатые механизмы бывают цилиндрические и конические (состоящие из цилиндрических или конических колес).

Для передачи вращения на большие расстояния используется ременная передача, состоящая из двух шкивов и надетого на них ремня. Ремни бывают плоские и клиновидные.

В механизмах и машинах движение не только передается, но и преобразуется (вращательное в поступательное и наоборот). Для этого применяется, например, реечный механизм преобразует вращательное движение зубчатого колеса в поступательное движение зубчатой рейки, или наоборот.

Ременная передача осуществляется посредством плоских, клиновидных и реже круглых ремней и шкивов.

Передаточное отношение ременной передачи

i=D1/D2*η=n2/n1*η,где D1 - диаметр ведущего шкива в мм;

D2 - диаметр ведомого шкива в мм; n1 и n 2 - соответствующие числа оборотов этих шкивов; η = 0,98 - коэффициент, учитывающий проскальзывание ремня.

Зубчатая передача осуществляется посредством цилиндрических зубчатых колес (при параллельных осях валов) или конических зубчатых колес (при пересекающихся осях валов).

Передаточное отношение зубчатой передачи

i=z1/z2=n2/n1,

где z1 и z2 - числа зубьев ведущего и ведомого зубчатых колес.

Цепная передача состоит из двух звездочек и бесшумной или роликовой цепи.

Передаточное отношение цепной передачи i=z1/z2=n2/n1

где z1 и z2 - числа зубьев ведущей и ведомой звездочек.

Червячная передача состоит из ведомого червячного колеса и ведущего червяка. Передаточное отношение червячной передачи i=k/z=n2/n1,где k - число заходов червяка; z - число зубьев червячного колеса.

 

 

 

Суммирующие механизмы

Применяются для суммирования движений на одном звене в сложных группах формообразования зуборезных, затыловочных, резьбошлифовальных станков. Применяются винтовые, реечные, конические, червячные. планетарные, дифференциальные передачи.

Дифференциальный винт:

 

 

а) Вилка неподвижна: гайка n_г à винт n_в

б) Гайка неподвижна: винт à lв; винт n_в = l/T. n_∑В= n₂

Реечная пара:

 

 

Одновременное перемещение рейки l_p и колеса на l_к, получаем

Червячная пара:

Дает большее число вариантов суммирования. Применяется в станках для обработки червяков чашечным резцом, в зубофрезеных станках с осевой подачей червячной фрезы.

z-число зубьев, к-число заходов

р-шаг винта

При n_к – оборотов червячного колеса, червяк совершит n_кz/к оборотов. При перемещении колеса на l_к червяк сделает l_к/кр оборотов.

 

Конический дифференциал

Создает различные варианты передаточных отношений.

1. z₄ –неподвижное, I – ведущее, z₁ – ведомое:

2. z₄ – неподвижное, z₁ – ведущее, I – ведомое:

3. I – неподвижное, z₁ – ведущее, z₄ – ведомое:

4. I, z₁ ведущее, ведомое z₄:

5. z₁, z₄ ведущие, I – ведомое: