5.1.13. Движения в металлорежущих станках

В процессе работы станка его подвижные органы совершают реальные движения, которые делятся на рабочие (основные), установочные, делитель­ные, вспомогательные и движения управления.

Рабочими, называются взаимосогласованные движения режу­щего инструмента и обрабатываемой заготовки, непосредственно связанные с процессом резания. Эти движения являются формообразующими, т. е. определяющими форму обработанной детали. Они сообщаются инструменту и заготовке исполнительными (рабочими) органами станка — шпинделем, суппортом, столом и т. д.

Рабочие движения делятся на главное движение и движение подачи.

Главное движение (движение резания) обеспечивает отделение стружки от заготовки. Оно осуществляется с наибольшей скоро­стью, со значительным усилием, превосходящим сопротивление обрабатываемого материала резанию, и на него затрачиваются основная часть мощности привода станка. В зависимости от вида обработки главное движение может быть либо вращательным (в большинстве случаев) либо прямолинейным возвратно-поступа­тельным и может осуществляться либо инструментом, либо заго­товкой. Вращательное главное движение характеризуется часто­той вращения заготовки (токарные станки) или инструмента (сверлильные, расточные, фрезерные, шлифовальные станки), мин ^–1

n = 1000v / (πD),

где v — скорость резания, м/мин; D — диаметр заготовки или ин­струмента, мм.

У строгальных, долбежных и протяжных станков главным яв­ляется прямолинейное возвратно-поступательное движение, ха­рактеризуемое частотой двойных ходов, мин ^–1

где К = v_x / v_p ; а v_p , v_x — скорости соответственно рабочего и хо­лостого ходов; L — длина хода инструмента (стола), м, определяе­мая длиной обрабатываемой детали

Движение подачи позволяет подводить под режущую кромку инстру­мента все новые участки поверхности заготовки и тем самым распространить процесс резания на всю обрабатываемую поверх­ность. В большинстве слу­чаев подача осуществляется прямо­линейно, однако применяется также подача вращательным дви­жением (круговая подача), а при обработке по копиру или на станках с ЧПУ подача может осуществляться по заданной тра­ектории. Движе­ние подачи может совершать либо инструмент (токарные, сверлильные, про­дольно-строгальные станки), либо заготовка (фрезерные, поперечно-строгаль­ные станки). У протяжных станков движение подачи обычно отсутствует (подача обеспе­чивается конструкцией инструмента). Обработка заготовки на шлифовальных и некоторых других станках, напротив, ведется с двумя-тремя различными подачами. На станках с возвратно-поступательным главным движением (строгальных, долбежных) подача осуществляется периодически (прерывисто), в конце холо­стого хода. Прерывистой обычно является и поперечная подача на шлифовальных станках.

Подача характеризуется величиной перемещения инструмента за один оборот заготовки (токарные станки) или инструмента (сверлильные и расточные станки) либо перемещением заготовки за один двойной ход инструмента (поперечно-строгальные и дол­бежные станки) или перемещением инструмента за один двойной ход заготовки (продольно-строгальные станки). Подача задается соответственно в миллиметрах на 1 оборот или в миллиметрах на двойной ход.

При фрезеровании подачу задают в мм/зуб фрезы, а на фрезер­ном станке устанавливается минутная подача

s_м = s_zzn ,

где s_z — подача на один зуб фрезы, мм/зуб; z — число зубьев фрезы; n — частота вращения шпинделя (фрезы), мин ^-1.

Перед началом обработки исполнительные органы станков осуществляют установочные движения, необходимые для приведения инструмента и заготовки в такое исходное относительное поло­жение, при котором с помощью рабочих движений становится возможным получить поверхность заданного размера. Например, при точении цилиндрической детали на токарном станке устано­вочным будет поперечное движение резца (на деталь) для получе­ния требуемого диаметра,

В случае необходимости получения на заготовке равномерно расположенных одинаковых поверхностей на станке осуществ­ляются делительные движения, которые могут быть периодиче­скими или непрерывными. Предназначенные для деления меха­низмы представляют собой либо отдельную делительную головку, либо часть конструкции станка или приспособления. В качестве примера можно привести изготовление зубчатого колеса или зуб­чатой рейки. При периодическом делении заготовка колеса после обработки очередной впадины между зубьями поворачивается на 1/z часть окружности, где z —число зубьев колеса (круговое деление), а заготовка рейки перемещается на величину шага (линейное деление). В случае непрерывного деления инструмент и заготовка совершают взаимосогласованные движения, воспроиз­водящие при формообразовании необходимые последовательные положения их, соответствующие зацеплению зубчатой, реечной или червячной передачи (обработка по методу обката).

Вспомогательными называются движения, подготавливающие процесс резания, но сами в нем не участвующие. К их числу относятся движения, связанные с установкой и закреплением заготовки, подводом и отводом инструмента, его правкой, удалением стружки и т. п.

Для обработки очередной заготовки исполнительные органы станка возвращаются в исходное положение, производя одно или несколько холостых (вспомогательных) движений, при которых резания не происходит. Сочетание рабочих и холостых движений образует периодически повторяющийся цикл работы станка.

Движениями управления осуществляются пуск и остановка станка, переключение скоростей и подач его исполнительных ор­ганов, их реверсирование. Эти движения совершаются органами управления станка — муфтами, передвижными блоками зубча­тых колес, реверсивными устройствами, кулачками, ограничите­лями хода и т. д.

Установочные, делительные, вспомогательные движения и движения управления осуществляются вручную или автомати­чески.