Кинематическая структура станков

Кинематика – наука о движениях, имеющих место в станках при обработке деталей. Кинематика станков – теоретическая основа анализов и настройки цепей станка с целью получения исполнительных движений инструмента и заготовки. Каждое исполнительное движение в станке осуществляется кинематической группой, то есть кинематическая структура станка представляет совокупность кинематических групп (не путать с группами передач). Кинематическая группа – совокупность источника движения (чаще всего двигателя), исполнительного органа (органов – шпиндели, суппорты, столы, салазки и т.д.) кинематических связей между ними (кинематических цепей) с органами (звеньями) настройки, обеспечивающими требуемые параметры движений исполнительных органов.

КГ=ИД+КЦ+ИО

Различают простые и сложные кинематические группы. Простая КГ имеет 1 исполнительный орган.

Рис. 6 Кинематическая схема простой КГ.

Структура пгд

Кинематическая цепь соединяющая электродвигатель и исполнительный орган включает постоянную и настраиваемую составляющую. К настраиваемому относят коробки скоростей( КС), автоматические коробки скоростей (АКС) и автоматические передаточные коробки (АПК). Для станков с ЧПУ между исполнительным органом и устройством управления существует обратная связь, реализуемая с помощью датчиков обратной связи (по скорости, по положению рабочего органа). Например: датчики резьбонарезания.

Требования к пгд станков

Конструкция ПГД должна обеспечивать:

• Заданный широкий диапазон регулирования частот вращения шпинделя (ЧВШ)

• Обеспечение и поддержание постоянства заданной частоты вращения шпинделя

• Обеспечение необходимой мощности и крутящего момента в определенных частях диапазона

• Обеспечение необходимой мощности затрачиваемой на резание

• Высокий КПД

• Надежность работы

• Оптимальные массу и габариты

• Малое энергопотребление при эксплуатации

• Простоту изготовления сборки, обслуживания и ремонта

Требования к ПГД обеспечиваются:

• Заменой ступенчатого регулирования на бесступенчатое, с использованием регулируемых электродвигателей и устройств автоматического переключения ступеней АПК

• Упрощением кинематической цепи, т.е. уменьшением числа передач конструкции ПГД или вовсе исключением АПК – безредукторный привод

• Использованием современных систем (смазывание и охлаждение элементов ПГД)

• Использование высокоскорстных унифицированных шпинделей (для лезвильной обработки) и электрошпинделей

Существует 2 способа регулирования скорости ПГЖ:

• Ступенчатый

• Бесступенчатое

Пгд со ступенчатым регулированием скорости (с вращательным движением)

Любое ПГД с вращательным главным движением характеризуется скоростными и силовыми характеристиками влияющими на производительность процесса и формирует параметры качества поверхностного слоя. Основными скоростными характеристиками ПГД являются предельные ЧВШ и диапазон регулирования. Так при обработке поверхностей малых диаметров на больших скоростях требуется высокие ЧВШ, а при обработке больших диаметров на малых скоростях значение ЧВШ должны быть небольшими. Для обеспечения возможности работы с любыми значениями ЧВШ наиболее целесообразно использовать плавное т.е. бесступенчатое регулирование, что используется в современных станках с ЧПУ. Однако в силу ряда обстоятельств у большинства станков с ручным управлением, а так же станков с электромеханическими САУ и некоторых СЧПУ ПГД имеет ступенчатое регулирование скорости. При этом возникает вопрос о наивыгоднейшем расположении ступеней ЧВШ и способом их обеспечения. Эту задачу впервые в 1876 году решил академик А.В. Гадолин. Он обосновал применение геометрического ряда для обеспечения ступеней ЧВШ и скоростей подач исходя из условий постоянства, относительной потери скорости на все диапазоне регулирования R_n.