Рассмотрим ступенчатый способ регулирования.

II

- по форме производящих геометрических линий образуемой поверхности и форме режущей кромки инструмента определяется состав каждого исполнительного движения с его условной записью.

- на основании условных записей исполнительных движений анализ КС станка начинается с поиска исполнительных звеньев, которые совершают элементарные движения;

- рассматривается структура каждой КГ по порядку их условной записи, начинается с группы главного, а затем движения подач и тд.

1. Основы настройки кинематических цепей

Кинематическая настройка станка сводится к определению параметров органа настройки. Расчетные перемещения определяют исходя из формы поверхности, которая должна быть образована на заготовке, и вида режущего инструмента. Затем по кинематической цепи составляют уравнение кинематического баланса, связывающее начальное и конечное перемещения, и находят зависимость параметра органа настройки от расчетных перемещений и постоянных цепей.

Кинематическая цепь составляется из движущихся сопряженных между собой и передающих друг другу движения деталей. Если началом КЦ является электродвигатель, то можно найти связь между начальным и конечным звеньями:

(1)

n, n_шп – частота вращения начального и конечного звеньев;

_р, i_v – КПД и передаточное отношение ременной передачи.

Для удобства вычислений рекомендуется в уравнении кинематического баланса (1) выделить постоянные величины структурной формулы и подсчитать их как коэффициент данной кинематической цепи, например:

(2)

Это выражение справедливо и для станков, в цепи главного движения которых в качестве органа настройки используется коробка скоростей. Тогда в выражении (2) будет передаточным отношением коробки скоростей.

Уравнение кинематического баланса для цепи главного вращательного движения имеет вид (об/с)

n_ciH=s_c

где Н – ход кинематической пары, преобразующей вращательное движение в прямолинейной, мм/об;

s_c – линейное перемещение конечного звена, мм/с

Величина хода равна перемещению прямолинейного движущегося звена за один оборот вращающегося звена. Для винтовой пары (винт-гайка):

H=kt_в

где t_в – шаг ходового винта, мм

k – число заходов.

Для реечной передачи:

H=mz

где m- модуль зацепления, мм;

z – число зубьев реечного колеса.

На этом основании уравнение кинематического баланса для секундной подачи (мм/с):

для цепи с винтовой парой:

n_ci kt_в =s_c

для реечной передачи:

n_ci mz =s_c

Уравнение кинематического баланса для оборотной подачи (мм/об):

1об×i H= s

где s- линейное перемещение конечного звена, мм/об

Из трех последних уравнений определяют передаточное отношение органа настройки. Например, из уравнения (2) находят:

i _в=n _шп/С_шп

Это выражение является формулой настройки сменных колес гитары скоростей цепи.

Анализ структурных схем МРС позволяет сделать след выводы. Кинематическая структура станков зависит от геометрической формы, размеров обрабатываемой поверхности и метода обработки. Чем меньше необходимое число исполнительных формообразующих движений, тем меньше КЦ в структуре станка, тем проще его кинематика и конструкция. Существенное значение имеют и другие факторы, например, точность и шероховатость поверхности, динамики резания, условия обслуживания станка, а также экономические факторы.

1. Область применения, устройство, принцип действия и настройка основных цепей
2. Техническая характеристика металлорежущих станков

Определяется размерными, скоростными, силовыми параметрами.

1. Размерная характеристика - основные размеры, позволяющие судить о возможности обработки деталей наибольших габаритов;

2. силовая характеристика — о Ру, S, допускаемой мощности, его слабым звеньям;

3. скоростная характеристика — пределы регулирования скорости вращения шпинделя, перемещения столов, суппортов. От нее зависит возможность осуществления на станке экон. режимов резания.

1. Органы настройки ступенчатого регулирования (требования, принцип построения, основные параметры)

Кинематические возможности привода со ступенчатым регулированием можно оценить диапазоном регулирования, который показывает соотношение max и min значений n и S.

D=n max/n min; Smax/Smin

Значения диапазонов выбираются в зависимости от размеров обрабатываемого изделия, применяемых режимов резания, связанных зависимостью:

n=1000V/ (Пd)

Для современных универсальных станков D в приводе главного движения равен 10- 200. Число регулируемых параметров Z современных органов настройки в приводе главного движения равен 18-36. В приводах подач — значительно больше.

Ряды регулируемых параметров органов настройки ступенчатого регулирования строится по закону геометрической прогрессии, что было впервые обосновано в 1876 г русским академиком А.В. Годониным.

Геометрический ряд регулируемых параметров со знаменателем «фи» имеет вид:

n1=min

n2=n1* «фи»

n3=n2* «фи»=n1* «фи»^2

nz=n max=n z-1*«фи»=n1* «фи»^(z-1)

D=«фи»^(z-1)

«фи»=D^(1/(z-1))

z=lgD/lg«фи» +1

Величины D, z, «фи» являются основными параметрами геометрического ряда.

Перепад скорости геометрического ряда:

А=(1-1/ «фи»)*100%= const

А — показывает возможный процент потерь скорости резания из-за ступенчатого регулирования по отношению к требуемой по теории резания металлов.

В основе выбора стандартных значений знаменателя геометрической прогрессии положены 3 основных принципа:

1. получение различных рядов регулируемых параметров из основного ряда с “фи» min, т.е. остальные ряды получены из этого основного, если выбраны его члены через 1;
2. принцип удесятирения: если в стандартном ряде регулируемых параметров величины n1, то необходимо, чтобы через Х ступеней встретилось бы значение n+x1=n1

nx+1=10n1

nx+1/n1=10

nx+1=n1* «фи»^x

«фи»=10^(1/x)

1. принцип удвоения: если в стандартном ряде регулируемых параметров величины n1, то необходимо, чтобы через Y ступеней встретилось значение ny+1=2m

«фи»=2^(1/y)

«фи»=10^(1/x)=2^(1/y) или 1/ lg10=1/y*lg2

y=xlg2~0,3x

«фи»=1,06=10^(1/40)=2^(1/12)

Примечание: стандартные знаменатели можно округлять до соответствующего значения ряда знаменателей, не удовлетворяющие первому принципу. Их применение менее желательно (указано в скобках). Второмму и третьему принципу не удовлетворяют те ряды, у которых X и Y не являются целыми числами.

Область применения:

1. «фи»=1,06 — вспомогательное значение, в станках практически не встречается;
2. «фи»=1,12 — в автоматах, тяжелых станках, где требуется спец. точная настройка на заданный режим;
3. «фи»=1,26-1,41 — наиболее часто применяется для рядов универсальных станков;
4. «фи»=1,58-1,78 — применяют в станках, где вспомогательное время велико, нет необходимости точно устанавливать режим обработки.

«фи»2 имеет вспомогательное значение при расчетах вспомогательных передач.

Любой параметр может отличаться от табличных значений на «+-»10(«фи»-1)%

1. Свойства геометрических рядов регулируемых параметров, знаменатели рядов и их область их применения

Регулирование скоростей может быть ступенчатым и бесступенчатым.

При ступенчатом регулировании в заданных пределах (от nmin до nmax) выбирают целесообразный ряд значений регулируемого параметра (n). Рекомендуется геометрический ряд частот вращения шпинделя. Он позволяет проектировать сложные коробки скоростей, состоящие из элементарных двухваловых передач. Все коробки скоростей построены по геометрическому ряду, что впервые было обосновано русским академиком Годолиным в 1876 г. Значения частот вращения шпинделя и знаменатель прогрессии - φ для этого ряда стандартизованы.

Численные значения знаменателя прогрессии φ = 1,06; 1,12; 1,26; 1,41;1,58; 1,78; 2.

Область применения φ: φ = 1,12 – применяется в автоматах;

φ = 1,26; 1,41– основные ряды в универсальных станках (ток-х, сверл-х, фрезер-ных);

φ = 1,58; 1,78 – применяется в станках, где время обработки невелико посравнению с временем холостых ходов (продольно-фрезерные, строгальные идр.);

φ = 1,06; 2 – имеют вспомогательное значение.

Геометрический ряд регулируемых параметров имеет вид:

nn1=nmin n2=n1∙φ n3=n2∙φ=n1∙φ2 nz=nmax=n1∙φz-1

Максимальное значение регулируемого параметра: nmax=nmin∙φz-1

Д=φz-1 φz-1=Д z=logДlogφ+1

Д, φ, z – являются основными параметрами геометрического ряда;

Д – диапазон регулирования, кот показывает соотношение мах и min частоты вращения или подачи ( Д=nmaxnmin или SmaxSmin ). Его значение выбирается в зав- ти от размеров обрабатываемой детали и применяемых режимов резания, что связано зависимостью n=1000υπd. Для совр универсальных станков «Д» в приводах гл движения: 10…200

z – число регулируемых параметров. В современных органах настройки в приводе гл движения ( 18-36), а в приводах подач значительно больше.

А=1-1φ∙100%=const –перепад υ для геометрического ряда, кот показывает возможность % потери υрезв следствии ступенчатого регулирования по отношению к треб. По теории резания металлов. В основу выбора стандартных значения знаменателя геом прогрессии положены 3 осн принципа:

- получение различных рядов регулируемых параметров из осн ряда с φmin, т.е ост ряды получаются из э того осн ряда, если выбираем его члены через 1.

Студент выбирает значение знаменателя прогрессии φ, определяет число скоростей Zv (полученное значение Zv не должно превышать значения, указанного в задании), определяет частоты вращения n1 … nk и округляет их до значений, указанных в нормали станкостроения Н11-1 "Нормальные ряды чисел в

станкостроении" для выбранного φ.

1. Множительные структуры и их графическое изображение

 

Из всех возможных конструктивных и кинематических вариантов лучшим считается тот, который обеспечивает наибольшую простоту, наименьшее количество передач и групп передач, малые радиальные и осевые размеры.

1) Наименьшее количество передач возможно при условии если каждое слагаемое из правой части уравнения z = Р1 · Р2 · … Рm будет минимальным (простые числа 2, 3). Поэтому число передач в группах принимают равным 2 и 3, реже 4.

Уменьшая число передач в группах до min увеличиваем число групп передач, а следовательно и число валов. Уменьшая число групп увеличиваем число передач в группах.

2) Из всех возможных вариантов структуры выбирают тот, который обеспечивает наименьшие размеры и массу колёс.

Масса зубчатых колёс, смонтированных на одном валу, будет min при минимальной разнице в их размерах. Этим требованием наилучшим образом отвечает основная группа, т. к. передаточное отношение передач здесь незначительно отличается друг от друга.

Поэтому целесообразна структура, у которой основная группа содержит наибольшее количество передач. Для уменьшения веса привода желательно, чтобы число передач в группах уменьшался от электродвигателя к шпинделю, например z = 3 · 2 · 2.

3) Желательно чтобы характеристики групп увеличивались от электродвигателя к шпинделю, т. е. если z = Рх0 · Рх1 · Рх2, то х0 < x1 < x2.

В этом случае при одинаковых наименьших числах оборотов получаются меньшими, что снижаются динамические нагрузки, вибрации в передачах, износ деталей и потери на трение, возрастает КПД при высоких числах оборота шпинделя что даёт возможность понизить требования к качеству изготовления деталей передач.

4) Для уменьшения крутящих моментов и веса деталей и всего привода необходимо сообщать, по возможности, более высокие числа оборотов промежуточным валам, что достигается применением больших i между первыми валами привода и меньших в последних передачах перед шпинделем.