4. Настройка кинематических цепей станков

При обработке деталей различных размеров, выполненных из разных материалов, необходимо регулировать скорость инстру­мента и детали. Для каждого станка устанавливается максималь­ная и минимальная скорости резания v_max и v_mln, которые он должен обеспечивать. Тогда предельная частота вращения шпин­деля:

где d_max и d_mln — максимальный и минимальный диаметры заго­товки, обрабатываемые на данном станке.

Отношение n_max/n_min = D называют диапазоном регулиро­вания.

Настройка кинематической цепи заключается в ее подготовке к выполнению соответствующих движений с необходимыми ско­ростями. Для этого на станке необходимо установить в нужное положение рукоятки управления скоростями главного движения и движения подачи. В ряде случаев для этого необходимо определить передаточные отношения настраиваемых элементов кинематиче­ской цепи.

Для настройки кинематической цепи необходимо записать урав­нение кинематического баланса, которое выражает математиче­скую связь между скоростями движения начального (ведущего) и конечного (ведомого) звеньев.

В качестве примера рассмотрим упрощенную кинематическую схему токарно-винторезного станка (рис. 233).

От электродвигателя движение передается шпинделю через зубчатые колеса z₁ и z₂, находящиеся в постоянном зацеплении, и через механизмы зубчатых колес, позволяющие вводить в за­цепление зубчатые колеса a и b в зависимости от требуемой ско­рости резания.

Эта кинематическая цепь обе­спечивает вращение шпинделя с заданным числом оборотов и называется скоростной цепью. Начальным ее звеном (ведущим) является электродвигатель, ко­нечным (ведомым) — шпинд­ель.

Электродвигатель чаще всего имеет постоянное число оборо-

тов, а ШПИНдеЛЬ должен ПОЛу-

Рис. 233. Упрощенная кинематическая схе-ЧаТЬ разные ЧИСЛа оборОТОВ В ма токарно-винтореэного станка

зависимости от введения в зацепление зубчатых колес с разным числом зубьев.

Для того, чтобы записать уравнение кинематического баланса, необходимо иметь в виду, что каждая отдельная кинематическая пара характеризуется своей величиной передаточных отношений. При последовательном соединении кинематических пар суммар­ное передаточное отношение всей цепи определяется произведе­нием передаточных отношений составляющих кинематических пар.

С учетом этого уравнение кинематического баланса для ско­ростной цепи, т. е. математическая связь между числами оборотов электродвигателя n_эд и шпинделя п_шп будет иметь следующий вид:

В общем случае при наличии коробки скоростей с некоторым количеством зубчатых колес, находящихся в постоянном зацепле­нии (их общее передаточное отношение обозначим через i_пост), и определенным количеством настраиваемых механизмов зубчатых колес, например передвижных блоков зубчатых колес, конусов Нортона и т. д. (их передаточное отношение обозначим i_настр), уравнение кинематического баланса будет иметь следующий вид:

Отсюда получим формулу для определения передаточного отно­шения настраиваемых элементов, называемую формулой настройки:

Второй кинематической цепью, связывающей вращение шпин­деля с поступательным перемещением резца, закрепленного в суп­порте, является цепь подач. Для примера рассмотрим принцип настройки станка для нарезания резьб.

Известно, что основным параметром любой резьбы является шаг, причем при повороте ходового винта на один оборот гайка, передающая движение от винта к суппорту станка, переместится вдоль оси заготовки на величину, равную шагу ходового винта

(t_{ж. в})

Таким образом, для получения резьбы на детали должно быть выполнено следующее условие: за один оборот детали (шпинделя) суппорт с резцом должен переместиться в продольном направлении на величину шага нарезаемой резьбы. Уравнение кинематического баланса для этой цепи будет (см. рис. 233)

где t_{х. в} — шаг ходового винта станка, t_H.P — шаг нарезаемой резьбы.

Между шпинделем и ходовым винтом в токарно-винторезных станках располагается коробка подач с некоторым количеством постоянных и настраиваемых кинематических пар и механизмов. В общем случае уравнение кинематического баланса резьбонарез­ной цепи выразится следующим уравнением

i_пост*i_настр*i_хв=t_нр

а формула настройки

i_настр = t_{н. р}/i_пост *t_{x. в})

Таким образом, для настройки любой кинематической цепи необходимо: 1) при заданном движении начального и конечного звена цепи написать уравнение кинематического баланса, 2) опре­делить передаточное отношение настраиваемых элементов, исходя из формулы настройки этой цепи.