27.Компановка металлорежущих станков.

Под компоновкой станка понимается порядок расположения узлов, несущих инструмент и заготовку, относительно других подвижных и неподвижных узлов.

Компоновка любого станка состоит из одного стационарного и нескольких подвижных блоков, разделенных линейными и/или круговыми направляющими, т.е. имеет блочную структуру. Каждый подвижный блок выполняет определенное движение. Число подвижных блоков (направляющих) равно или меньше числа элементарных движений, создаваемых кинематикой станка. Последний случай имеет место при выполнении одним блоком различных элементарных движений, участвующих, например, в создании формообразующего и установочного движений.

Крайними (концевыми) в компоновке всегда являются блоки, несущие инструмент и заготовку. Например, в токарных станках это шпиндель и суппорт, у фрезерных - стол станка и инструментальный шпиндель. Блоки в компоновке могут сопрягаться последовательно или параллельно. Последовательное сопряжение подвижных блоков позволяет создавать сложные (многоэлементарные) исполнительные движения. Количество подвижных органов в этом случае равно числу элементарных движений.

Параллельное сопряжение блоков означает, что один из блоков имеет две или более прямолинейных или круговых направляющих для разветвления движения. Такое сопряжение блоков часто применяется в агрегатных станках, чтобы обеспечить возможность одновременной работы нескольких силовых головок и инструментальных шпинделей.

Разработка компоновки является важным этапом проектирования станка, так как от нее во многом зависят его основные технико­экономические показатели - жесткость, точность, металлоемкость, занимаемая площадь и др., условия взаимодействия с другим технологическим оборудованием, возможность встраивания в поточные и автоматические линии. Компоновка влияет на эксплуатационные характеристики станка универсальность, удобство настройки и обслуживания, замены и ремонта узлов, безопасность работы на станке, условия отвода стружки и т.д.

Разработка (синтез) компоновки проектируемого станка связана с анализом компоновок аналогичных станков. При анализе компоновки требуется по внешнему виду станка, его структурной и кинематической схемам установилть выполняемые на ставке рабочие и вспомогательные движения, стационарный и подвижные блоки, форму направляющих, способ сопряжения блоков (последовательное или параллельное), описать компоновку станка.

Кроме обычного описания для анализа компоновок станков важно краткое представление компоновки, отражающее ее основные признаки.

В последнем случае описание компоновки должно отвечать требованиям однозначности, краткости, универсальности, полноты и наглядности, что характерно для формализованных методов описания, например, с помощью структурной формулы - последовательности символов, однозначно характеризующих существенные конструктивные признаки станка, раскрывающих его структуру и особенности исполнения.

Структурная формула координатной компоновки станка - это последовательность символов, обозначающих ее блоки, их расположение в пространстве, подвижность по определенным координатам и последовательность сопряжения. Эти данные устанавливаются применительно к определенной системе координат, в которой рассматривается компоновка станка.

Методика составления структурной формулы координатной компоновки Для составления структурных формул используют стандартную прямоугольную систему координат, рекомендуемую ИСО для оборудования с числовым программным управлением, и принятые обозначения.

Система координат. Для описания компоновок станков используется правая прямоугольная система координат, в которой положение осей определяется по «правилу правой руки» (рис, 10.1, а).

За ось Z принимается ось, параллельная оси главного шпинделя, несущего деталь или инструмент. При наличии у станка нескольких шпинделей за «главный шпиндель» принимается тот, ось которого перпендикулярна к поверхности закрепления заготовки. При отсутствии в станке шпинделя ось Z перпендикулярна к поверхности закрепления заготовки. За положительное направление оси Z принимается то, по которому увеличивается расстояние между инструментом и заготовкой.

Ось X всегда горизонтальна. В станках с вращением заготовки (токарных, шлифовальных) она расположена в радиальном направлении, а ее положительное направление соответствует удалению инструмента от оси вращения заготовки. При отсутствии шпинделя (строгальные, протяжные станки) ось X параллельна поверхности закрепления заготовки, а ее положительное направление соответствует направлению главного движения.

Положение оси Y по отношению к осям X и Z определяется однозначно в соответствии с правой системой координат, при этом: ось Y может быть вертикальной или горизонтальной в зависимости от положения оси главного шпинделя.

Положительные направления осей координат определяются по правилу правой руки а): большой палец указывает положительное направление оси X, указательный-Y, средний - Z,

Обозначение движений. Формообразующие и установочные движения узлов станка обозначаются в соответствии с осями координат, вдоль или вокруг которых эти движения совершаются .

Поступательные движения вдоль осей X, Y, Z обозначаются в формулах компоновок так же, как и эти оси, причем формообразующие движения - прописными, а установочные - строчными буквами. Вторичные перемещения вдоль этих осей обозначаются, соответственно, U, V, W, а третичные движения -Р, Q,R. (рис. 10.2).

За их положительные направления принимаются те, которые увеличивают размеры детали.

Вращательные движения инструмента вокруг осей X, Y, Z обозначаются, соответственно, А, В, С.

Движения заготовки согласно рекомендации ИСО рассматриваются как противоположные движениям инструмента и обозначаются теми же буквам, но со штрихами, например: X,' Y.' Z,' А’, В’, С’ и т.д.

Обозначение вращения шпинделей. Вращение шпинделя заготовки в соответствии с рекомендациями ИСО обозначается С (С - вращение вокруг оси Z, штрих при С - движение детали). для уточнения, что обозначение относится к вращению шпинделя, применяют символы С^s (spindel). Вращение инструментального шпинделя с учетом рекомендаций ИСО обозначается через С с символом, уточняющим, что это главное движение:С^s

Структурная формула компоновки (формула компоновки) - это запись определенными символами состава и последовательности сопряжения блоков. Стационарный блок обозначается символом 0, а подвижные блоки — теми же символами, что и совершаемые ими движения.

Сопряжение блоков может быть последовательным или параллельным.

Последовательное сопряжение обозначается последовательной записью соответствующих символов. Крайним слева записывается блок, несущий обрабатываемую заготовку (стол или шпиндель), а крайним справа -блок, несущий режущий инструмент. Промежуточные блоки указываются в порядке их расположения.

На рис. 10.3, а показана компоновка вертикального консольно-фрезерного станка, структурная формула компоновки которого К = XYZOС_у

где X — продольный стол 4; Y - поперечные салазки 3; Z — консоль 2; 0 -

станина 1; С_у- вертикальный инструментальный шпиндель 5.

В компоновках, где неподвижный блок 0 однозначно разграничивает ветви заготовки и инструмента, штрихи в обозначениях блоков, расположенных в ветви заготовки, можно не указывать, как в приведенном примере. Штрихи указываются, если обозначаются отдельные блоки ветви заготовки или когда это необходимо для уточнения формулы. В последнем случае в формуле компоновки могут быть указаны также направления движения блоков. Дня этого символы блоков с отрицательным направлением движения дополняются знаком « - » (например, -В), при этом положительное направление движения специальным знаком не указывается.

В рассмотренной компоновке фрезерного станка все блоки сопрягаются между собой последовательно, что характерно для универсальных станков.

Параллельное сопряжение блоков понимается не как их параллельное расположение в пространстве, а как разветвление движений. В формулах компоновок между обозначениями параллельных ветвей ставится знак «+» и они заключаются в скобки.

Параллельно могут сопрягаться блоки, как в ветви заготовки (многопозиционные станки), так и в ветви инструмента (многошпиндельные и многосуппортные станки).