4.1.2. Движения в станках

Любая деталь – это замкнутое пространство, ограниченное реальными геометрическими поверхностями, которые образованы в результате обработки тем или иным способом (литьем, штамповкой, резанием и др.). При этом, какой бы способ обработки ни был применен, реальные поверхности детали всегда отличаются от идеальных геометрических поверхностей, которыми мы мысленно оперируем при конструировании. Поверхности, полученные на металлорежущих станках резанием, отличаются от идеальных погрешностями формы, размеров, наличием шероховатости.

Любую поверхность можно представить как след движения одной линии (образующей) по другой (направляющей). Обе эти линии называют производящими. Например, круговая цилиндрическая поверхность может быть представлена как след движения прямой линии по окружности или след движения окружности по прямой.

Боковую поверхность зуба прямозубого цилиндрического колеса можно рассматривать как след движения эвольвенты вдоль прямой линии или след движения прямой по эвольвенте. Таким образом, с геометрической точки зрения процесс образования поверхности сводится к осуществлению движения одной производящей линии по другой. На станках производящие линии образуются режущими кромками инструмента за счет согласованных относительных движений заготовки и инструмента.

В процессе работы станка его подвижные органы совершают реальные движения, которые делятся на рабочие или формообразующие, 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. В зависимости от формы производящей линии и метода ее образования движения формообразования могут быть простыми и сложными. К простым относят вращательное и прямолинейное. Сложные обычно представляют различные комбинации простых. 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 затрачивается 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/(D) [мин^-1],

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 K= v_x/v_p; 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 подача вращательным движением (круговая подача), а при обработке 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). 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 или перемещением инструмента за один двойной ход заготовки. Подача задается соответственно в миллиметрах на 1 оборот или в миллиметрах на двойной ход. На фрезерном станке устанавливается минутная подача S_M = S_ZZn, где S_Z – подача на один зуб фрезы, мм/зуб; Z – число зубьев фрезы; n – частота вращения фрезы, мин^-1.

Перед началом обработки исполнительные органы станков осуществляют установочные движения, необходимые для приведения инструмента и заготовки в исходное для обработки положение.

В случае необходимости получения на заготовке равномерно расположенных одинаковых поверхностей на станке осуществляются делительные движения, которые могут быть периодическими (изготовление зубчатого колеса) или непрерывными. Вспомогательными называются движения, подготавливающие процесс резания, но сами в нем не участвующие. К ним 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 возвращают в исходное положение, производя одно или несколько холостых движений, при которых резания не происходит. Сочетание рабочих и холостых движений образует периодически повторяющийся цикл работы станка.

Движениями управления осуществляется пуск и остановка станка, переключение скоростей и подач его исполнительных органов, их реверсирование. Эти движения совершаются органами управления станка – муфтами, передвижными блоками зубчатых колес и т.д.

Установочные, делительные, вспомогательные движения и движения управления осуществляются вручную или автоматически. Автоматизация этих движений является важнейшим резервом повышения производительности металлорежущих станков.