2. Критерии работоспособности металлорежущих станков

Критериями работоспособности МРС являются: жесткость, прочность, износостойкость, устойчивость к вибрации и тепловой деформации.

Жесткость ( j ) – способность системы сопротивляться появлению деформаций (линейной  или угловой ) под воздействием нагрузки (усилия  или момента ), т.е. j =  P/ или j = M/. На практике часто пользуются понятием податливости, величиной обратной жесткости, т.е. w = j ^–1.

Для повышения жесткости уменьшают число стыков и качество их обработки, применяют рациональные сечения деталей, уменьшают зазоры в стыках путем предварительного натяга и т.д.

Прочность – способность системы выдерживать длительное воздействие нагрузок. Критерием прочности является коэффициент запаса прочности.

В зависимости от условий работы различают виды разрушений:

• пластические деформации – изгиб, смятие, растяжение

• усталостные от переменных нагрузок

• хрупкие разрушения от ударных нагрузок.

Износостойкость – способность сохранять работоспособность без отделения материала с трущихся поверхностей деталей. Износ ухудшает точность работы, снижает КПД и прочность. Наиболее изнашиваемыми деталями МРС являются направляющие, винты, зубчатые передачи, зажимные устройства. Для повышения износостойкости трущиеся поверхности подвергают упрочнению, защищают от загрязнений, назначают оптимальную шероховатость.

Виброустойчивость – способность системы работать при заданных режимах без недопустимых колебаний. В станках, в основном, могут возникать:

-вынужденные колебания от внешних сил;

-самовозбуждающиеся колебания (автоколебания) от сил, вызываемых самими колебаниями;

-параметрические колебания от переменно изменяющихся сил.

Повышение виброустойчивости достигается необходимой жесткостью, пере-

распределением движущихся масс станка, демпфированием стыков и т.д.

Теплостойкость точность обработки, изменяются величины зазоров и условия смазки, повышается износ направляющих и передач и т.д. Снижение теплового воздействия осуществляется путем применения современных приводов и механизмов, совершенствованием процесса резания, компенсацией тепловых деформаций и т.д.

3. Методы формообразования поверхностей

Подавляющее большинство деталей машин можно представить как совокупность геометрических тел, образованных элементарными поверх­ностями: плоскостью, окружностью, сферой и т.д. Поверхности, получае­мые при обработке на станках, делятся на следующие виды: плоские (плоскости), поверхности вращения (цилиндр, конус, сфера), винтовые (витки резьб, червяков), линейчатые (поверхность дисковых кулачков, зу­бья прямозубых цилиндрических колес) и пространственные контурно-сложные (штампы, турбинные лопатки). Многие геометрические поверхности можно получить перемещением образующей ли­нии по направляющей линии. Для образования плоскости необходимо об­разующую прямую линию перемещать по прямой направляющей линии. Поверхности вращения получаются перемещением прямой образующей линии по направляющей - окружности. Винтовые поверхности могут быть получены движением образующей линии по винтовой направляющей ли­нии. При этом образующая линия равномерно вращается и одновременно перемещается в осевом направлении (1оборот  1 шаг). Для получения контурно-сложных линейчатых поверхностей прямолинейную образую­щую перемещают по криволинейной направляющей. Профиль направ­ляющей задается или математическим уравнением, или координатами опорных точек. Аналогично задаются и пространственно-сложные поверхности.

Существуют 4 метода получения образующих линий: копирования, обка­та, следа и касания (рис.1).

Метод копирования основан на том, что режущая кромка инструмента по форме совпадает с производящей линией. Например, при получении цилиндрической поверхности (рис.1, а) образующая линия 1 воспроизводится копированием прямолинейной кромки инструмента, а направляющая ли­ния 2 — вращением заготовки. Здесь необходимо одно формообразующее движение - вращение заготовки. Для снятия припуска и получения детали заданных размеров необходимо поперечное перемещение резца, но это движение (установочное) не является формообразующим.

На рис.1, б показан пример обработки зубьев цилиндрического колеса. Контур режущей кромки фрезы совпадает с профилем впадин и воспроиз­водит образующую линию. Направляющая линия получается при прямо­линейном движении заготовки вдоль своей оси. Здесь необходимы два формообразующих движения: вращение фрезы и прямолинейное переме­щение заготовки. Кроме того, для обработки последующих впадин заго­товка должна периодически поворачиваться на угол, соответствующий ша­гу зацепления. Такое движение называют делительным

.

д)

е)

г)

Рис.1. Методы воспроизводства образующих линий

Метод огибания (обката) основан на том, что образующая линия возни­кает в форме огибающей ряда положений режущей кромки инструмента в результате его движений относительно заготовки. Режущая кромка отли­чается по форме от образующей линии и при различных положениях ин­струмента является касательной к ней. На рис.1, в показана схема обработ­ки зубьев цилиндрического колеса по методу огибания..

Режущая кромка инструмента имеет форму зуба зубчатой рейки. Если заготовке сообщить вращение и согласованное с ним прямолинейное пере­мещение рейки вдоль ее оси, то режущий контур инструмента в своем движении относительно заготовки будет иметь множество положений. Их огибающей явится обра­зующая зуба колеса. Направляющая линия по пре­дыдущему образуется в результате прямолинейного перемещения инстру­мента или заготовки вдоль оси колеса. Для рассматриваемого случая требу­ются три формообразующих движения: вращение заготовки, перемеще­ние инструмента вдоль своей оси, перемещение инструмента или заготовки вдоль оси зубча­того колеса.

Метод следа состоит в том, что образующая линия получается как след движения точки — вершины режущего инструмента. Например, при точе­нии образующая 1 (рис. 1, г) возникает как след точки А — вершины резца, а при сверлении (рис. 1, д) — как след сверла. Инструмент и заго­товка пере­мещаются относительно друг друга таким образом, что вершина А режу­щего инструмента все время касается образующей линии 1. В пер­вом слу­чае (рис. 1, г) направляющая линия получается в результате враще­ния заготовки, во втором случае (рис. 1, д) — при вращении сверла или за­готов­ки. В обоих случаях требуются два формообразующих движения.

Метод касания основан на том, что образующая линия 1 является каса­тельной к ряду геометрических вспомогательных линий 3, образованных реальной точкой движущейся режущей кромки инструмента (рис. 1, е).

Итак, образование различных поверхностей сводится к установлению таких формообразующих движений заготовки и инструмента, которые во­спроизводят образующие и направляющие линии.