Конспект лекций по станкам новый. Отовки и выполнения практических работ студент должен обладать следующими компетенциями
 Скачать 29.77 Mb.
|
ВВЕДЕНИЕПервоначальной базой конструкции станка является его структура, выражаемая кинематической схемой. Поэтому при конструировании и эксплуатации станков необходимо знать их кинематическую структуру. Несмотря на большое разнообразие станков, предназначенных для выполнения различных технологических операций, структура любого станка базируется на ряде существующих кинематических закономерностей, присущих всем станкам. Знание общих закономерностей позволяет быстрее освоить, рационально эксплуатировать и создавать новые металлообрабатывающие станки. Основные положения по теории кинематической настройки станков впервые были сформулированы профессором Г.М. Головиным. Его исследования были использованы в практике машиностроения. На основании этих работ профессором А.А. Федотенком были проведены дальнейшие исследования. Им были выявлены и установлены более общие закономерности по кинематической структуре металлорежущих станков. В результате этой работы найдены типовые структурные схемы и создана методика анализа кинематической структуры станков. В основу настоящего пособия в отличие от существующих методик при изучении раздела «Устройство, кинематика и наладка металлорежущих станков» положен способ геометрического образования поверхности детали посредством производящих линий. На основании анализа схемы формообразования поверхности выявляются и изучаются основные механизмы и узлы станков, позволяющие реализовать данную схему. Такое изложение материала при изучении соответствует принципам системного анализа машин. Эта методика позволяет выработать у студентов навыки самостоятельного анализа конструкций станков различных типов, понять физическую сущность и назначение отдельных элементов и узлов станков. После подготовки и выполнения практических работ студент должен обладать следующими компетенциями [1, 2]: – способностью к обобщениям, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения, культурой мышления (ОК-1);
1. ОБРАЗОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТЕЙ 1.1. Поверхности, обрабатываемые на металлорежущих станках Поверхности деталей машин, приборов и инструментов отличаются большим разнообразием. Применяя различные процессы резания и соответствующие инструменты на станках, можно образовать поверхность любой требуемой формы. Любая поверхность рассматривается как след, оставляемый одной производящей линией – образующей при ее движении по другой – направляющей. По признаку изменчивости формы производящих линий во время образования поверхностей последние можно разделить на три группы: а) с общими постоянными производящими линиями; б) с одной постоянной производящей и однойизменяющейся; в) с обеими изменяющимися производящими линиями. Если при образовании поверхности поменять функции производящих линий и если в результате этого форма поверхности не изменится, то говорят, что поверхность имеет обратимые производящие линии. Поверхности могут быть объемлющимиили внутренними, либо объемными или наружными. Поверхности можно разделить на замкнутые и незамкнутые. Обрабатываемые на станках заготовки редко имеют одну поверхность как, например, шарики подшипников. В большинстве случаев заготовки ограничиваются несколькими поверхностями, которые должны занимать вполне определенные относительные положения. В этом случае на заготовке имеются линии сопряжения этих поверхностей. Вся поверхность детали составляется из ряда элементарных поверхностей. При обработке таких заготовок необходимо получить как сами элементарные поверхности, так и правильные их относительные положения. Приведенное выше разделение поверхностей позволяет оценить всякую поверхность в отношении возможностей образования ее на станке, не определяя для этого параметры ее геометрической формы. Геометрическая форма большинства технических поверхностей может быть образована путем использования, в качестве производящих, следующих линий: а) линий, реализуемых на станках с помощью простых(вращательного и прямолинейного) и только равномерных движений; б) линий, реализуемых на станках с помощью простых движений как равномерных, так и неравномерных. Этими линиями и задается форма образуемой поверхности. 1.2. Геометрическое и технологическое образование поверхностей Образование реальной поверхности любым технологическим способом обработки материала имеет общий признак, состоящий в том, что всякая реальная поверхность является некоторым приближением к соответствующей геометрической (идеальной) поверхности. Следовательно, технологический процесс образования реальной поверхности представляет собой по существу процесс образования соответствующей ей геометрической поверхности, иначе говоря – процесс гомерического образования реальной поверхности. Поэтомупрежде всего нужно рассмотреть общие закономерности геометрического образования реальных поверхностей. Под геометрической поверхностью обычно понимают след, оставляемый одной производящей геометрической линией, называемой образующей линией, при ее движении по другой производящей геометрической линии – направляющей. Под следом понимается образуемая поверхность какнепрерывное множество последовательных геометрических положений движущейся образующей линии. Таким образом, для геометрического образования любой поверхностипрежде всего необходимы геометрические производящие линии. Производящие линии реальных поверхностей создаются при помощи вспомогательных элементов, каковыми могут быть материальные линии и точки. Движения вспомогательных элементов,в результате которых образуются геометрические производящие линии, называются движениями формообразования и обозначаются буквойФ. Рассмотрим возможные методы образования геометрических линий. Если вспомогательный элемент представляет собой материальную линию, то образовать геометрическую линию можно двумя методами. Первый – метод копирования (рис. 1, а), когда форма и протяженность вспомога-тельной материальной линии 1 одинаковы с протяженностью образуемой линии 3. В этом случае образование линии происходит бездвижения формообразования. Когда форма и протяженность материальной линии 1 не одинаковы с формой и протяженностью образуемой линии 3, применяется метод обката (рис. 1, б). Образуемая линия 3 получается как огибающая последовательных положений, занимаемых вспомогательных элементом 1 при обкате им образуемой линии. Этот метод требует одного движения формообразования – движения качения. Вспомогательным элементом может быть и материальная точка. Образовать геометрическую линию материальной точкой можно также двумя методами. При движении эта материальная точка 2 будет оставлять след, являющийся о6разуемой линией 3 (рис. 1, в). В этом случае линия образуется методом следа, для которого нужно иметь одно движение формообразования. Материальной точкой 2 можно получить линию и другим методом (рис. 1, г), когда образуемая линия 3 является касательной к ряду дополнительных геометрических линий 4 (например, прямых), созданных материальной точкой 2. При этом методе, называемом методе касания, требуются два движения формообразования. Возможна разновидность метода касания, характеризуемая тем, что дополнительные геометрические линии 4 образуются не методом следа, а методом касания (рис. 1, д). В этом случае необходимо иметь три движения формообразования.  Рис. 1. Метод образования геометрических линий Вспомогательным элементом может быть и материальная точка. Образовать геометрическую линию материальной точкой можно также двумя методами. При движении эта материальная точка 2 будет оставлять след, являющийся о6разуемой линией 3 (рис. 1, в). В этом случае линия образуется методом следа, для которого нужно иметь одно движение формообразования. Материальной точкой 2 можно получить линию и другим методом (рис. 1, г), когда образуемая линия 3 является касательной к ряду дополнительных геометрических линий 4 (например, прямых), созданных материальной точкой 2. Приэтом методе, называемом методе касания, требуются два движения формообразования.Возможна разновидность метода касания, характеризуемая тем, что дополнительные геометрические линии 4 образуются неметодом следа, а методом касания (рис. 1, д). В этом случае необходимо иметь три движения формо-образования. Таким образом, для создания заданной поверхности необходимо иметь две геометрические производящие линии соответствующей формы и протяженности, каждую из которых можно образовать указанными четырьмя методами. Отсюда следует, что метод образования поверхности определяется формой вспомогательного элемента (инструмента), методом образования каждой геометрической производящей линии в отдельности и сочетанием методовобразованияпроизводящих линий. Количество возможных методов образования поверхности увеличивается, если учесть, что некоторые поверхности могут быть образованы различными по форме образующими линиями. Например, гиперболоид вращения можно получить образующими криволинейной илипрямолинейной формы или образующей в виде окружности непрерывно измеряющегося радиуса (рис. 2). Один и тот же круглый цилиндр можно образовать прямой линией или окружностью постоянного радиуса.  Рис.2. Геометрическое образование однотипных поверхностей производящими линиями различной формы Посредством одной и той же образующей можно получить поверхности различной формы. Так, например, одной той же прямой линией, но при различных расположенияхее относительноосивращения можно получить различные по форме поверхности: гиперболоид вращения, круглый цилиндр, круглый конус. 2. ДВИЖЕНИЕ В СТАНКАХ 2.1. Классификация движений Для образования поверхностей в металлорежущем станке создается ряд движений. Эти движения являются вполне определенными, отвечающими заданному процессу. Для этого, чтобы обеспечить необходимую закономерность каждого из этих движений, нужно установить характеризующие их параметры. Движение в станке (как и вообще любое движение) определяется параметрами пространства и времени. К параметрам пространства относятся: а) траектория – форма пути, по которому движется точка А (рис. 3, а); б) путь – протяженность траектории l (рис. 3, б); в) скорость V перемещение точки А по траектории (рис. 3, в); г) направление движения (рис. 3, г); д) исходное положение, соответствующее началу движения точки А по траектории (рис. 3, д).  Рис.3. Примеры движения Каждый из этих параметров может иметь количественную и качественную стороны. Под количественной стороной параметра понимается исходное значение или положение этого параметра, под качественной стороной – характер изменения исходной величины параметра. Во времени движения оценивается двумя параметрами: а) моментом начала движения, xaрактеризующим относительное положение данного движения в общем цикле движений; б) характером движения по времени в смысле его непрерывности. Движение характеризуется не только параметрами пространства и времени, но и той специфической функцией, которую они выполняют в общей системе движений. В станках каждое из движений служат для выполнения определенной производственной функции. Такие движения называются исполнительными движениями. Траектория этих движений может быть дугой окружности или прямой линией, но может иметь и сложную форму, например, форму винтовой линии, эвольвенты, окружности, пространственной спирали и т.д. В подобных случаях потребуется несколько вращательных, прямолинейных или тех и других движений, чтобы создать исполнительное движение по заданной сложной траектории. Каждое из этих вращательных и прямолинейных движений, взятое в отдельности, не может обеспечивать решения той производственной задачи, для выполнения которой предназначается исполнительное движение. Поэтому, движения, которыми создается заданное исполнительное движение, называются элементарными движениями. Элементарные движения – это взаимосвязанные вращательные и прямолинейные движения, цель которых всегда одна – создание испол-нительных движений. Элементарные движения не могут существовать в станке как самостоятельные движения вне исполнительного движения. Траектория элементарных движений всегда создается простой вращательной или прямолинейной кинематической парой. Исполнительные движенияотличаются друг от друга количеством и сочетанием элементарных движений, из которых они составляются. Одноэлeментарные исполнительные движения называются простыми, многоэлементарные –сложными. Исполнительные движения подразделяются и по признаку регулируемости параметров движений. Они могут быть со всеми регулируемыми, со всеми нерегулируемыми и с частично регулируемыми параметрами. Возможное число регулируемых параметров зависит от xapaктеpa исполнительных движений. Если исполнительное движение простое – вращательное или прямолинейное, тоего траектория создается кинематическойпарой и поэтому настройка движения на траекторию отпадает. При замкнутой траектории исполнительного движения отпадает надобность в настройке двух параметров – пути и исходногоположения. Максимальным числом настраиваемыхпараметров обладает сложное движение с незамкнутой траекторией (табл. 1). Таблица 1 Число настраиваемых параметров в зависимостиот характера движения
Указанное в таблице количество настраиваемых параметров не всегда может быть использовано полностью. Иногда, учитывая факторы, вытекающие из технологического назначения станка, отказываются от настройки некоторых параметров. По целевому назначению исполнительные движения подразделяются на движения формообразования, деления, установочные, управления и вспомогательные. Движения формообразования – это те движения, которые в процессе резанья образуют заданные поверхности на заготовке. При образовании нескольких одинаковых поверхностей применяется движение деления для перемещения траектории движения формообразования в новое геометрическое положение. Для введения инструмента в зону резания применяется установочное движение. Если во время установочного движения происходит резанье, то это движение называется движением врезания. Установочное движение, во время выполнения которого резания не производится, является наладочным движением. Движение управления и вспомогательные движения не участвуют непосредственно в процессе обработки, но обслуживают его. Процесс геометрического образования поверхности осуществляется тем или иным технологическим процессом обработки, в частности, в станках этим процессом являются процесс резанья, и поэтому нужна связь между движениями формообразования и движениями резания. Движения скорости резанья и подачи являются движениями формообразования, и, наоборот, всякое движение формообразования является или движением скорости резанья, или движением подачи. Процесс формообразования может осуществляться одним или несколькими исполнительными движениями формообразования. Следовательно, при движении формообразования оно будет одновременно движением скорости резанья, при нескольких движениях формообразования одно движение будет движением скорости резания, а другие – движением подачи. Для характеристики формообразующих исполнительных движений принято условное обозначение, например,  ,которое используется при нарезании профильным резцом многозаходной резьбы (рис.4). Буква Ф обозначает, что исполнительное движение является движе-нием формообразования. Индекс V при ней указывает на то, что по отношению к процессу резания оно одновременно является движение скорости резания. В скобках указывается, из каких элементов движений составляется исполнительное движение. Для неформообразующих исполнительных движений приняты следующие условные обозначения:  –движение деления; – наладочное движение;  – движение управления;  – вспомогательное.  Рис. 4. Схема движений при нарезании многозаходной резьбы | |||||||||||||||||||||||||||