7.3. Критерії оцінювання стану вузлів та

механізмів верстатних комплексів

Шпиндельні вузли та їх приводи

Основним критерієм оцінювання фактичного стану шпиндельних вузлів та їх приводів при визначення ресурсу та потреби у проведенні операцій технічного обслуговування і ремонту, є рівно­мірність обертання шпинделя, що, в свою чергу, визначає чутливість привода до зміни зовніш­нього навантаження та якість балансування. Від вказаної характеристики, а також від вібростійкості значною мірою зале­жить технологічна надійність шпиндельних вузлів.

Крім цього, до привода головного руху (електродвигуна, коробки швидкостей) пред’являються ви­моги збереження заданих потужностей, навантажувальної здатності, високого ККД, допустимого рівня шумо­вих характеристик, наявності пристроїв для забезпечення захисту від перевантаження.

До шпинделів токарних та інших верстатів, при обробці на яких головний обертальний рух здійснює заготовка, висувається вимога дотримання точності центрування пат­ронів, планшайб або затискних пристроїв; до шпинделів шліфувальних, свердлильних, розточувальних та фрезерних верстатів - точного центрування шліфувальних кру­гів, лезового інструменту або оправок, збереження заданої жорсткості з’єднань, точності положення інструменту, забезпечення вібростійкості.

Слід також додати, що витрати на ремонт верстатних комплексів суттєво залежать від довговічності шпиндельних вузлів, передаточних механізмів та привода головного руху в цілому, у зв’язку з чим, довговічність та ремонтопридатність даного вузла також відносять до основних критеріїв оцінювання його реального стану.

Механізми подач та їх приводи

Серед основних критеріїв оцінювання технічного стану механізмів та складальних одиниць приводів подач (кулькових, гвинтових, хвильових, рейкових, зубчастих передач, гідро- і пневмоциліндрів) слід назвати: рівномірність переміщення виконавчого елементу, збереження в процесі роботи заданого зусилля подачі, жорсткості попереднього на­тягу, час необхідний для відновлення швидкості при реакції на навантаження, від величини якого залежать точність положення та стійкість інстру­мента, динамічні характеристики привода, значення температурних деформацій елементів та технологічна надійність привода. Додатково до механізмів подачі висувають вимогу оснащення їх пристроями захисту від перевантажень.

Механізми позиціювання

До механізмів позиціювання, що призначені для зміни взаємного положення інструмента та оброблюваної заготовки (при координатному свердлінні, розточуванні або токарній обробці східчастих поверхонь), а також для виконання основних та допоміжних рухів в пристроях автоматичного завантаження верстата заготовками та інструментами (подача прутка, пово­рот упорів) - висуваються вимоги забезпечення точного переміщення виконавчого елемента у певне просторове положення, а також тривалого збереження даного положення.

Закон обертального руху, характеристика двигуна, жорсткості та маси складових деталей, точність передаточних та перетворювальних рухів, в результаті яких змінюються швидкість або напрямок переміщення виконавчого елемента, сили тертя, зазори в з’єднаннях - визначають дина­мічні навантаження та надійність спрацьовування механізмів позиціювання. Вибір раціональних співвідношень конструктивних параметрів механізмів позиціювання здійснюється за результатами їх математичного моделювання. При цьому необхідні також й експериментальні дані, що одержують в процесі дос­лідження даних механізмів.

Механізми позиціювання з фіксацією

Вимоги збільшення концентрації операцій механічної обробки, що виконуються на технологічному обладнанні, автоматизації заміни інструментів та їх блоків, широкого впровадження пристосувань-супутників, створення розгалужених систем для транспортування та установлення пристосувань, - обумовлюють необхідність використання механізмів позиціювання з фіксацією. Механізми даної групи входять в конструкцію токарних автоматів, в яких вони забезпечують поступальні переміщення шпиндель­них блоків, багатопозиційних агрегатних верстатів (застосовуються для здійснення поворотів і фік­сації столів та барабанних пристроїв), верстатів з ЧПК - для повороту ре­вольверних головок, магазинів, розподільних столів, а також промислових роботів та автооператорів - для виконання операцій заміни інструмента.

Критерії оцінювання стану даних механізмів аналогічні критеріям для механізмів позиціювання.

Механізми розвантаження або вивільнення опор

Механізми розвантаження опор широко використовують у шпиндельних вузлах та в конструкціях напрямних приводів подачі - гідростатичні, гідродинамічні та аеростатичні опори. Механізми забезпечують підвищення рівномірності руху виконавчих елементів, ККД привода, точ­ність обертального руху шпинделя та позиціювання супорта.

У поворотних столах та револьверних головках як механізми розвантаження або вивільнення використовують гідро- та пневмоциліндри.

Швидкодію механізмів розвантаження визначає маса вантажу, що піднімається, а в механізмах вивільнення опор – ще і величина ходу.

Тривалість підйому вузла над напрямними та час робочого циклу поворотно-фіксуючого механізму визначаються ефективністю системи керування. Важливе значення має також запобігання перекосу стола під час його підйому, що може привести до підвищення нерівномірності руху та збільшення витрат часу.

В багатошпиндельних автоматах підйом шпиндельних блоків забезпечується кулачковими або кулачково-важільними механізмами. В даному випадку необхідно усунути ймовірність перекосу шпиндельного блока, оскільки інакше порушуються нормальний поворот та фіксація.

Механізми затиску

Одною з функцій механізмів затиску є забезпечення заданої точності положення заготовок або інструмента в шпинделях, пристроях фіксування багатопозиційних верста­тів, супутниках (палетках), маніпуляторах - як перед обробкою, так і під час неї. У зв’язку з цим, до механізмів затиску висувають вимоги дотримання точності центрування об’єкта фіксації, жорсткості та сталості зусиль затиску, від яких, в свою чергу, залежить якість обробки.

У промислових роботах та автооператорах механізми затиску мають забезпечувати точність орієнтації заготовки або деталі, а також запобігають її випадінню під дією власної маси та інерційних зусиль. Механізми затиску використовують і в інших вузлах - супортах, поворотних столах, револьверних головках, а також при необхідності підвищення жорсткості технологічних систем верстатних комплексів.