Глава 4. Компоновка станков

4.1. Общие положения

В основу любого станка положен технологический процесс формообразования, что определяет те относительные движения, которые необходимо совершать инструменту и заготовке для процесса обработки. Характер этих движений и методы их осуществления оказывают существенное влияние на компоновку и конструкцию станка.

Обработка изделий любой формы простейшим и кратчайшим путем приводит к тому, что принципиальные кинематические схемы резания получаются основанными на сочетании двух элементарных движений — прямолинейного и вращательного. На основе одного движения, сообщаемого инструменту или изделию, построены методы строгания, долбления, протягивания, зубострогания.

Во всех этих случаях относительное движение инструмента и заготовки - прямая линия, и поэтому различные поверхности, которые можно обработать на основе одного прямолинейного главного движения, образуются прямыми линиями. Сложные профили в данном случае получаются либо благодаря соответствующей конфигурации инструмента (фасонного резца, протяжки), либо путем последовательных относительных перестановок инструмента и изделия (например, зубострогания).

Сочетание вращательного и поступательного движений, сообщаемых инструменту и заготовке, позволяет обрабатывать поверхности методами точения, сверления, резьбонарезания, фрезерования, плоского шлифования и др. Сочетание нескольких простейших движений может дать сложные траектории относительного движения.

В станках все движения в зависимости от того назначения, которое они выполняют при снятии стружки, разбивают на главное движение и движение подачи. Главное движение это вращение шпинделя (в токарных, сверлильных, шлифовальных станках) или возвратно-поступательное движение ползуна (стола) в строгальных, протяжных, долбежных и других станках. Подача это подача суппортов у токарных и столов у фрезерных станков, перемещение стола и вращение детали в круглошлифовальных станках.

Главное движение обеспечивает требуемую скорость резания v_р; движение подачи s влияет на качество получаемой поверхности.

Кроме рабочих движений, в станке имеются движения, не связанные с процессом резания, но необходимые для полного осуществления цикла.

Число оборотов в минуту шпинделя станка n или число двойных ходов в минуту стола характеризует кинематические возможности станка для обеспечения требуемой скорости резания.

Характер и направление движений инструмента и заготовки оказывают непосредственное влияние на компоновку всего станка, так как они определяют движение суппортов, столов, шпинделей и других основных механизмов станка.

Большое влияние на конструктивное оформление станка оказывают и способы осуществления движений.

В станках применяют самые разнообразные методы для осуществления движений исполнительных механизмов и для управления циклом (включение, выключение и изменение скорости отдельных механизмов и согласование их движений по времени).

Для приведения в движение отдельных механизмов применяют следующие способы.

Механический способ, который является наиболее старым и распространенным в станках; при этом используют почти все известные механизмы: зубчатые и специальные зацепления, винтовые, кулисные, кулачковые и др.

Гидравлический способ удобен для плавного изменения скорости и переналадки станка.

Пневматический способ применяют для вспомогательных движений, например для зажима изделия, подачи заготовок, быстрого подвода и отвода суппортов и др.

Пневмогидравлический способ основан на сочетании пневматики для сообщения энергии движения механизму станка и гидравлики для регулирования скорости его движения.

Для управления циклом в станках применяются разнообразные методы: механические (в виде упоров, кулачков, управляющими муфтами, трензелями и другими механизмами); электротехнические и методы электроники (управление электродвигателями, электромагнитными муфтами, соленоидами и электромагнитами, совершающими соответствующие переключения); гидравлические (управление золотниками, регулируемыми насосами и гидромоторами, гидромуфтами и другими устройствами); пневматические (управление работой пневмоцилиндров исполнительных механизмов); фотоэлектрические методы управления, например фотокопирование по чертежу.

В станках часто одновременно можно наблюдать сочетание различных движений и методов управления. Применение тех или иных методов движений и управления характеризует специфику станка и влияет на компоновку и конструкцию отдельных узлов. Так, применение методов программного управления на базе электроники приводит нередко к необходимости выделять эти узлы в виде шкафов ЧПУ или агрегатов управления. Имея одинаковую принципиальную компоновку отдельных узлов, станок в зависимости от метода осуществления движений включает узлы совершенно различной конструкции с своеобразной компоновкой в них деталей и механизмов.