- •Ю.Н. Гондин, в.А. Колюнов, б.В. Устинов
- •Содержание
- •Опорный конспект лекций
- •1. Основные этапы конструирования станков
- •2. Определение основных технических характеристик станка
- •2.1. Определение предельных значений частот вращения шпинделя и предельных значений подач
- •Скорости резания, допускаемые станками и инструментом, в м/мин
- •Значения Rs и zs
- •2.2. Предварительное определение мощности электродвигателя
- •3. Разработка кинематической схемы
- •3.1. Выбор типа привода
- •3.2. Компоновка привода главного движения
- •3.3. Выбор типа последней передачи
- •Рекомендуемые значения окружных скоростей
- •3.4. Кинематические расчеты коробок скоростей
- •3.4.1. Множительные структуры коробок скоростей
- •Тогда передаточное отношение передач, согласно графику, будет
- •Ряды предпочтительных чисел коробок скоростей
- •Структуры коробок скоростей в зависимости от количества скоростей в приводе
- •3.4.2. Коробки скоростей с бесступенчатым регулированием
- •3.4.3. Коробки скоростей со сложенной структурой
- •Со сложенной структурой
- •3.4.4. Особые множительные структуры
- •Характеристиками передач
- •Частоты вращения вала электродвигателя при и
- •3.5. Особенности кинематического расчета коробок подач
- •И график частот вращения (б)
- •4. Компоновки станков
- •Консольного (I) и бесконсольного (II) фрезерных станков:
- •4.1. Структурный анализ базовых компоновок
- •Компоновке узлов токарного станка
- •Ограничивающих условий
- •4.2. Установление и фиксация взаимосвязи отправных позиций проекта общего вида станка
- •5. Шпиндельные узлы станков
- •5.1. Конструкции шпиндельных узлов на подшипниках качения
- •Основные типы концов шпинделей
- •Точность и быстроходность шпиндельных узлов на разных опорах
- •Границы применимости различных методов смазывания
- •Рекомендуемые для шпинделей марки стали и методы упрочнения
- •Коническом двухрядном в передней опоре
- •В передней опоре
- •Рекомендуемые классы точности подшипников качения для шпинделей станков
- •5.2. Конструкции шпиндельных узлов на подшипниках скольжения
- •Масляными клиньями
- •Рекомендуемые для шпинделей с опорами на подшипниках жидкостного трения марки стали и методы упрочнения
- •5.3. Алгоритм проектирования шпиндельного узла
- •Допустимые значения температуры нагрева наружного кольца подшипника качения в с
- •Выбор типа опор в зависимости от основных параметров шпиндельного узла
- •Приводные элементы шпиндельных узлов в зависимости от класса точности станка
- •6. Проектирование привода главного движения станка
- •С трехступенчатой коробкой скоростей
- •(С прямозубыми передачами)
- •6.1. Устройства для соединения вала двигателя с первым валом коробок скоростей
- •Материал шкивов
- •Геометрические параметры зубчатых ремней
- •Ширина ремня в зависимости от модуля
- •6.2. Передачи зацеплением
- •Характеристика зубчатых колес
- •6.3. Валы
- •Рекомендуемые для силовых зубчатых колес (цилиндрических и конических) марки стали и методы упрочнения
- •Требования к твердости валов и рекомендуемые марки стали и методы упрочнения
- •6.4. Специфика расчета передач коробок скоростей
- •На шпинделе от частоты вращения n
- •Здесь DиDсвыражены в метрах, аС1– в килограммах.
- •6.5. Механизмы переключения коробок скоростей
- •7. Базовые детали и направляющие
- •7.1. Конструктивные формы базовых деталей и материалы
- •7.2. Расчет базовых деталей
- •Значения коэффициентов k1 и k2 в зависимости от расположения перегородок в станине
- •7.3. Конструкция направляющих станков и их расчет
- •Конструктивные схемы направляющих
- •8. Фундаменты станков
- •Факторы, определяющие выбор способа установки станков, обеспечивающего их нормальную работоспособность
- •8.1. Рекомендации по установке станков нормальной точности на фундаменты
- •Высота фундаментов под металлорежущие станки нормальной точности массой до 30 т (сНиП II-б.7-70)
- •8.2. Расчеты фундаментов
- •Характеристики прочности и жесткости грунтов
- •9. Контроль знаний Контрольные вопросы
- •Задачи к экзаменационным билетам
- •Глоссарий
- •Список литературы
Компоновке узлов токарного станка
Влияние компоновки станка на температурные деформации, приводящие к относительному смещению инструмента и обрабатываемой детали, особое значение имеет при проектировании прецизионных станков. Соображения, связанные с облегчением отвода стружки, важны для станков высокой производительности резания, особенно в тех случаях, когда сливная стружка не должна накапливаться в рабочей зоне станка.
Из всего множества возможных для заданных движений вариантов базовых компоновок необходимо выбрать один, наилучший для конструируемого станка и конкретных условий его использования на производстве. Некоторые критерии для отбора вариантов могут быть обусловлены в формализованном виде и окончательно сформулированы в виде условной записи. Если станок предназначен для обработки крупных деталей, то нежелательно эту деталь вместе с подвижным узлом перемещать вертикально. Пользуясь символикой алгебры логики, это условие можно записать таким образом:
,
где , – читаются как подвижный узел (не О) и как горизонтально-подвижный узел (не Z).
Этому условию удовлетворяет лишь часть вариантов множества (см. рис. 4.4, а), а именно те, которые входят в подмножество (см. рис. 4.4, б). Если тяжелую деталь следует обработать с высокой точностью, то желательно, чтобы эта деталь или была совсем неподвижной, или имела бы только одно горизонтальное перемещение. Это условие можно записать таким образом:
,
и при этом возможными остаются лишь варианты, изображенные на рис. 4.4, в. Рассмотренное условие иногда целесообразно также для станков, встраиваемых в автоматическую линию или автоматический участок.
Можно также поставить условие, чтобы горизонтально-подвижные узлы примыкали к неподвижному. При этом не будет изменения консольно приложенной нагрузки от собственной массы и соответствующих погрешностей обработки. Данное условие формально записывают в виде
и характеризует подмножество вариантов (рис. 4.4, г).
Совместное выполнение трех условий может быть записано в форме матрицы для использования способа поразрядной конъюнкции:
М1 |
– |
+ |
+ | |||
М2 |
– |
– |
|
+ | ||
М3 |
– |
+ |
|
– | ||
|
Ф |
Ф |
|
XOYZ |
|
Ф |
|
|
|
|
YOXZ |
|
|
Знак Ф соответствует нуль-множеству, которое выражает противоречие условий.
Итак, совместное выполнение поставленных условий приводит к тому, что из всего возможного множества компоновок (см. рис. 4.4, а) оказываются пригодными лишь два варианта, изображенные на рис. 4.8.
Рис. 4.8. Варианты компоновок, удовлетворяющие совокупности
Ограничивающих условий
Из двух оставшихся возможных вариантов базовой компоновки выбирают лучший по различным дополнительным соображениям. Так, например, в зависимости от решения вопросов автоматизации загрузки-выгрузки деталей на рабочую позицию может оказаться предпочтительным любой из оставшихся вариантов. Тщательный анализ жесткости всей несущей системы может привести к окончательному выбору варианта, обеспечивающего достаточную жесткость. Известно, например, что замкнутые несущие системы (портального типа) могут существенно повысить статическую жесткость и виброустойчивость по сравнению с той же компоновкой, но не замкнутого вида.