Основополагающим фактором, влияющим на качество изделий, изготавливаемых на станках с числовым программным управлением, является кинематика последних. Это понятие включает в себя установление заданных кинематических связей между отдельными узлами устройства для обеспечения необходимого движения рабочего инструмента относительно обрабатываемой поверхности.
Что такое кинематика?
Любой станок, оснащенный блоками ЧПУ, обладает рабочими органами, которым с помощью управляющих программ сообщаются определенные движения, зависящие от характера выполняемых работ. В ходе эксплуатации устройств используются стандартные кинематические схемы.
Кинематическая схема станка с компьютерным управлением состоит из нескольких кинематических цепей, каждая из которых включает в себя кинематические пары и звенья.
Термин кинематическое звено определяет деталь станка (или в некоторых случаях группа деталей, которые жестко соединены между собой), связанная с другими узлами устройства. Кинематическими звеньями принято считать:
- зубчатые колеса станка;
- ходовые винты;
- шкивы и др.
ВАЖНО! Все кинематические схемы должны быть составлены в соответствии с требованиями ГОСТ 3462-61.
Несмотря на огромное число разнообразных станков и многообразие конструкций, движения рабочих органов в них во многом похожи. Это облегчает процесс изучения таких устройств и делает возможным создание единой для всех методики настройки.
Кинематическая настройка станка – установка и определение кинематических связей между его отдельными узлами для получения заданного относительного движения детали, подвергаемой обработке, и непосредственно режущего инструмента.
Движения в станках с ЧПУ делятся на два типа:
- основные;
- вспомогательные.
Так и кинематические типы, предназначенные для реализации этих движений, носят название основных и вспомогательных.
К основным относят движения резания и подачи. Главное движение может быть вращательного типа или возвратно-поступательным. Движение подачи также бывает, в зависимости от цели, прямолинейным или вращательным.
Кинематическая цепь главного движения обеспечивает заданную скорость резания (V), которая измеряется в м/мин.
Скорость подачи обозначается буквой S и может измеряться в миллиметрах:
- на 1 зуб (для многозубых инструментов);
- на 1 оборот детали;
- в минуту в случае минутной подачи;
- на 1 двойной ход.
Под вспомогательными движениями понимаются те, которые не участвуют в процессе резания и формовки деталей, но требуются для того, чтобы беспрепятственно устанавливать и снимать обрабатываемые детали, подводить и отводить рабочие инструменты, автоматизировать систему управления устройством, контролировать размеры и качество воздействия на поверхность.
В некоторых станках с ЧПУ отдельно выделяются также специальные движения, которые присущи только одному типу станков. Например, в процессе производства зубчатых колес по технологии обката в кинематическую схему добавляются движения деления и обката, обеспечивающие образование необходимого зубчатого венца у обрабатываемой заготовки.
Кинематические схемы
При формировании кинематических схем основополагающее значение имеют кинематические группы.
В них включают:
- Источник возникновения движения (двигатели различных типов).
- Органы, отвечающие за исполнение (звенья, которые принимают непосредственное участие в формировании траектории исполнительного движения. К ним относят шпиндели, суппорты, рабочие столы и т. д.).
- Органы настройки двигательных параметров (коробки скоростей, вариаторные установки и др.).
- Кинематические связи.
Фрезерного
В кинематическую схему фрезерного станка с ЧПУ включают:
- Шпиндель. Он состоит из нескольких узлов (корпуса, вращающейся части, нескольких подшипников, зажимающих устройств, системы охлаждения и обдува, балансиров и др.).
- Оси. Отвечают за перемещение по заданным управляющим блоком координатам. Чаще всего используется декартова система координат, предполагающая наличие трех осей Y, X и Z.
- Контроллер. Представляет собой электронный мозг станка с ЧПУ, в котором находится вся управляющая электроника, отвечающая за движение относительно координатных осей. Устройство предназначено для принятия G-кода и команд, отдаваемых оператором станка с ЧПУ.
- Затяжной винт. Этот элемент предназначен для фиксации вспомогательных инструментов в шпинделе устройства. От того, насколько качественно закреплен рабочий инструмент, напрямую зависит уровень обработки детали. Если нож закреплен неправильно – это может привести к порче материала и поломке станка.
Токарного
Станки с числовым программным управлением, предназначенные для токарных работ, отличаются повышенным коэффициентом жесткости, который обеспечивается за счет утяжеленных направляющих и шпинделей. Это помогает нейтрализовать эффект от воздействия крутящего момента во время обработки деталей и связанной с этим повышенной нагрузкой.
В кинематическую схему входят:
- Направляющие. В отличие от оборудования фрезерного типа направляющие токарных станков следует надежно закрепить, при их установке должен быть исключен даже минимально возможный сдвиг.
- Ходовой винт. В токарных станках использование стандартных ходовых винтов неэффективно, поэтому в устройствах с блоком ЧПУ используются шариковые винты реверсивного типа. Такие детали обеспечивают замену трения скольжения на трение качения. Эффективность узла такого типа достигает 90 %. Достоинствами являются: увеличение срока эксплуатации; снижение сопротивления к тернию; сравнительно более низкий вращательный момент.
- Станина станка.
- Шпиндель и режущие инструменты.
Таким образом, классическая кинематическая схема универсального токарного станка включает в себя:
- Станину устройства.
- Переднюю бабку, которая компонуется шпиндельным узлом и коробкой скоростей.
- Заднюю бабку, которая предназначена для поддержания конца заготовок избыточной длины и обеспечения жесткости системы.
- Фартук, где располагаются управляющие органы.
- Суппорт, служащий для перемещения режущего инструмента относительно закрепленной заготовки.
- Фрезы.
Анализ кинематики
Анализ кинематической схемы станка производится для того, чтобы определить состав приводов главного движения и подач. Ключевым параметром при этом является тип применяемого в станке двигателя.
Для проведения анализа необходимо составить уравнение кинематического баланса для возможных типов работы привода, в том числе: максимальных и минимальных частот вращения шпинделя, скорости движения рабочих органов и т. д.
Далее с помощью кинематических параметров и показателя частоты вращения nэопределяется частота и скорость вращения шпинделя nшп.
На основании полученных показателей кинематическая схема станка с ЧПУ корректируется и дополняется в соответствии с заданными параметрами.
Кинематика станка с ЧПУ – совокупность параметров, от которой зависит качество итогового изделия.
Для того чтобы работа устройства осуществлялась максимально эффективно, следует своевременно проводить кинематическую настройку станка, то есть корректировать и определять кинематические связи между его отдельными органами для получения относительного движения обрабатываемого изделия и рабочих инструментов.
Схема кинематики токарного станка
Токарные станки составляют основную часть станочного парка многих металлообрабатывающих предприятий. Токарные станки используются для обработки внутренних и наружных поверхностей тел вращения.
Режущим инструментом выступают резцы, сверла, развертки, зенкера, метчики и плашки. При помощи специальных приспособлений, таких как планшайбы, на токарных станках можно обрабатывать сложные и неправильные формы.
Использование специальных устройств расширяет возможности оборудования, позволяет выполнять многие другие операции машинной обработки металла.
Расположение шпинделя — вала, на котором закрепляется патрон с обрабатываемой заготовкой, определяет всю конструкцию станка. Более распространены станки с горизонтальным расположением шпинделя, ими являются токарно-винторезные, револьверные, лоботокарные станки. Вертикальный шпиндель имеют токарно-карусельные станки, они предназначены для обработки низких заготовок большого диаметра.
Строение токарно-винторезного станка
Токарно-винторезные станки имеют максимальные технологические возможности из всего оборудования этой группы, что позволяет их эффективно использовать для изготовления небольших серий изделий. Конструкция этих станков была разработана в первой половине XIX века и с тех пор были внесены только небольшие изменения, касающиеся автоматизации оборудования.
Рис.: 1 – передняя бабка с коробкой скоростей, 2 – гитара сменных колес, 3 – коробка подач, 4 – станина, 5 – фартук, 6 – суппорт, 7 – задняя бабка, 8 – шкаф с электрооборудованием.
Как и у большинства промышленного оборудования, основой этого станка выступает станина. Она выполняется литьем или сваркой и обязательно крепится к полу анкерными болтами. С левой стороны относительно рабочего на станине располагается передняя или шпиндельная бабка.
Она представляет собой пустотелый корпус, в котором находятся, шестерни, шпиндель, подшипники, система смазки и переключения диапазонов. На передней панели бабки находятся многочисленные элементы управления станком. Шпиндель выходит из передней бабки в рабочую зону.
На шпиндель устанавливаются приспособления для удержания заготовки, основная часть которых — патроны с разным количеством кулачков.
Ниже передней бабки располагается коробка подач. На её передней панели находятся регуляторы для управления подачей. Коробка подач передает вращение на фартук, располагающийся в центральной зоне станка, при помощи вала при обработке поверхностей или винта при нарезке резьбы.
Винт располагается над валом, на большей части его длины нарезана червячная спираль. Вал имеет более короткую спираль червячной передачи, но большего диаметра.
В фартуке находится механизм, который преобразует вращательное движение вала или винта в возвратно-поступательное движение суппорта.
На противоположной стороне станка, с правой стороны, располагается задняя бабка. При обработке длинных заготовок она используется как вторая точка опора, помимо шпинделя. Также на ней размещается инструмент, выполняющий сверление или обработку осевого отверстия в заготовке.
Кинематическая схема токарно-винторезного станка
Главное движение станка осуществляется односкоростным асинхронным трехфазным двигателем, в редких случаях многоскоростным.
Движение с двигателя передается на коробку скоростей посредством клиноременной передачи. В коробке скоростей находится 6-8 валов с зубчатыми колесами. Валы для удобства нумеруются римскими цифрами, первым идет вал со шкивом, далее по кинематике.
Выбирая используемые передачи, можно регулировать скорость вращения шпинделя в широких пределах. На токарных станках можно получить более 20 различных скоростей вращения шпинделя с закрепленной на ней заготовкой.
Для обратного вращения шпинделя предусмотрены две фрикционные муфты.
Перемещение фартука через коробку подач производится либо напрямую от шпинделя, либо через звено повышения шага, которое находится в коробке скоростей. Оно состоит из трех зубчатых передач, понижающих частоту вращения. Далее находится механизм реверса, который обеспечивает возможность перемещения фартука с суппортом в оба направления.
Коробка подач обладает двумя кинематическими схемами. Первая предназначена для формирования дюймовой резьбы, она содержит одну фрикционную муфту и передает вращение на ходовой винт. Вторая схема предназначена для обработки поверхностей, нарезки метрических резьб. Она передает вращение на ходовой вал. Управление второй цепью производится тремя фрикционными муфтами.
Ряд зубчатых передач находится в фартуке. Они преобразуют вращение вала и винта в передвижение суппорта. Отдельной частью кинематической схемы станка выступает механизм быстрого перемещения суппорта. Он приводится в действие дополнительным электродвигателем посредством ременной передачи.
Элементы механизмов станков. Кинематическая цепь и кинематическая схема станка
Металлорежущий станок представляет собой сложное конструктивное устройство, состоящее из наружных и внутренних деталей, узлов и механизмов, обеспечивающих его функциональное назначение и работоспособность.
Одним из основных элементов станка является его привод, который представляет собой совокупность механизмов, предназначенных для передачи движения от источников движения (электрического, гидравлического или пневматического двигателя) к рабочим органам станка (шпинделю, столу, суппорту).
По назначению различают приводы главного движения, подачи, вспомогательных движений, отдельных механизмов. В зависимости от характера частоты вращения рабочих органов станка различают ступенчатые и бесступенчатые приводы.
Системы бесступенчатого регулирования скорости вращения позволяют получать частоту вращения шпинделя и значения подач в определённых пределах расчётных режимов резания.
В станках используются приводы вращательного, поступательного, прямолинейного, прерывистого, возвратно-поступательного, непрерывного движений. Существует также следящий привод копировальных станков.
Важнейшими элементами станков являются различные виды передач. Передачами называют механизмы, передающие движение от одного элемента привода к другому или преобразующий один вид движения в другой. В передачах имеются ведущий (передающий движение) и ведомый (получающий движение) элементы.
Каждая передача имеет основную характеристику — передаточное отношение i, показывающее, во сколько раз частота вращения ведомого элемента п2 меньше (больше) частоты вращения ведущего элемента л,. Передачи, понижающие скорость, называются редукторами, а повышающие — мультипликаторами.
Существует ещё один тип передач — вариаторы, у которых передаточное отношение является непрерывным рядом значений отношений оборотов ведущего и ведомого шкивов и может изменяться в некоторых пределах.
Ремённая передача (рис. 4.10, а) осуществляется плоскими, клиновыми или круглыми ремнями, огибающими ведущий и ведомый шкивы, имеющими диаметры соответственно dj и d2. Передаточное отношение её равно:
где гр — коэффициент проскальзывания ремня (г|р = 0,96…0,99).
Цепная передача (рис. 4.10, б) состоит из ведущей и ведомой звёздочек, которые огибает многозвенная роликовая или бесшумная цепь. Передаточное отношение цепной передачи равно
Рис. 4.10. Передачи металлорежущих станков: а — ремённая; б — цепная; в — цилиндрическая зубчатая; г — коническая зубчатая; д — червячная; е — реечная; ж — винтовая
Зубчатая передача (рис. 4.10, виг) содержит цилиндрические (с прямыми, косыми или шевронными зубьями) или конические (с прямыми или криволинейными зубьями) зубчатые колёса.
Передаточное отношение зубчатой передачи равно:
где гх и г2 — число зубьев ведущего и ведомого зубчатых колёс.
Червячная передача (рис. 4.10,
где k — число заходов резьбы червяка;
z — число зубьев червячного колеса.
Реечная передача (рис. 4.10, е) необходима для преобразования вращательного движения зубчатого колеса или червяка в поступательное движение зубчатой рейки.
Если реечное зубчатое колесо имеет z зубьев, а модуль реечного колеса и рейки равен т, то за п оборотов реечного колеса рейка переместится на величину 5, равную S = п • п • т • г.
Винтовая передача (рис. 4.10, ж) направлена на преобразование вращательного движения винта в поступательное движение гайки.
Винтовая передача обладает высокими показателями точности и КПД, что обусловило её широкое применение в станках с ЧПУ.
Если шаг резьбы винта равен ?, число заходов резьбы равно k, то за п оборотов ходового винта гайка переместится в осевом направлении на величину S, равную S = п-1 • k.
Существует большое количество различных механизмов станков.
С помощью блока зубчатых колёс (рис. 4.11, а) осуществляется ступенчатое изменение скорости вращения п2 ведомого вала, на который передаётся движение с ведущего вала, имеющего частоту вращения пг. Здесь возможны такие передаточные отношения, как:
Дистанционное управление блоком осуществляется с помощью электромагнитных фрикционных односторонних муфт А и Б (рис. 4.11, б). Здесь ведомый вал может иметь две
- частоты вращения I ^ = —;i2 = — . Блоки широко исполь-
- V *2 *J
- зуются в станках с ЧПУ.
В универсальных станках применяют «конусы» зубчатых колёс с накидным зубчатым колесом (рис. 4.11, в). Механизм позволяет получить несколько передаточных отношений:
Бесступенчатое регулирование скорости в станках проводят на базе механических, гидравлических и электрических механизмов. Механический вариатор (рис. 4.11, г) состоит из двух конических шкивов 1 и 2, образующими наружных поверхностей которых являются кривые.
Шкивы насажены на ведущий I и ведомый II валы. К поверхности шкивов прижаты ролики, оси которых могут устанавливаться под разными углами относительно валов. Этим достигается изменением передаточного отношения передачи.
Плавное изменение передаточного отношения осуществляется в пределах от 3 до 6,5.
Реверсивный механизм с цилиндрическими колёсами (рис. 4.11, д) изменяет направление вращения ведомого вала, вращающегося с частотой л2, на противоположное. Частота вращения ведущего вала равна я,. Муфта может занимать три положения: среднее, крайнее левое и крайнее правое, в зависимости от положения муфты, передвигающейся
вдоль вала. В среднем (нейтральном) положении ведомый вал неподвижен, а шестерни z2 и гъ свободно проворачиваются относительно ведомого вала.
Рис. 4.11.
Механизмы металлорежущих станков: а — блок зубчатых колёс; б — блок колёс с дистанционным управлением; в — конус зубчатых колёс с накидным колесом; г — механический вариатор; д — реверсивный механизм с цилиндрическими зубчатыми колёсами; е — реверсивный механизм с коническими зубчатыми колёсами; ж — механизм мальтийского креста; з — кулисный механизм
Реверсивный механизм с коническими колёсами (рис. 4.11, с) изменяет направление вращения ведомого вала, вращающегося с частотой п2, в зависимости от положения муфты А на ведомом валу.
Эта муфта также имеет три положения: среднее (нейтральное), крайнее левое и крайнее правое, в зависимости от положения муфты, передвигающейся вдоль вала. В среднем (нейтральном) положении ведомый вал неподвижен, а шестерни z2 и z3 свободно проворачиваются на нём.
Направление ведущего вала с шестерней zlt имеющего частоту вращения остаётся неизменным.
Механизм мальтийского креста (рис. 4.11, ж) преобразует непрерывное вращательное движение водила 2 в прерывистое вращательное движение мальтийского креста 1.
Палец 3 водила, закреплённого на ведущем валу, описывает окружность и заставляет вместе с ним вращаться мальтийский крест, так как палец входит в его радиальный паз. Вращение мальтийского креста продолжается до тех пор, пока палец не выйдет из зацепления с пазом.
Передаточное отношение мальтийского креста равно i = 1/г, где z — число пазов мальтийского креста.
Кулисный механизм (рис. 4.11, з) преобразует вращательное движение водила 2 или кулисного зубчатого колеса, вращающегося с частотой /ij, в возвратно-поступательное движение ползуна 1.
Камень 4 при вращении водила 2, может поворачиваться на его пальце и перемещаться в пазу кулисы 3, вынуждая кулису качаться в нижнем шарнире и занимать крайние положения относительно вертикальной оси. Кулиса соединена с ползуном 1 с помощью верхнего шарнира.
Амплитуда качания кулисы и, следовательно, ход ползуна зависят от величины радиуса окружности (эксцентриситета) вращения камня, который, как правило, в механизме бывает регулируемым.
Для передачи движения от электродвигателя к исполнительным органам станка служат кинематические цепи, которые состоят из различных передач, механизмов и других элементов, которые обобщённо называют звеньями.
Звенья служат для изменения скорости и направления движения исполнительных органов, преобразования одного вида движения в другой в определённой последовательности.
Условное плоское изображение кинематических цепей станков называется кинематической схемой.
Кинематическая схема позволяет рассматривать взаимосвязь отдельных элементов и механизмов станка, участвующих в передаче движений различным органам станка, и производить расчёты по настройке кинематических цепей металлорежущих станков.
Для вычерчивания кинематических схем используют стандартные условные обозначения.
Кроме условного изображения передач и других элементов на кинематической схеме указываются их числовые характеристики: число зубьев шестерён, модули зубчатых колёс, число заходов червяков, диаметры шкивов, числа оборотов и значения мощности электродвигателей и др.
При наличии в станке гидравлических, электрических или пневматических устройств составляются гидрокинематические или электрические схемы. Как правило, кинематическая схема станка локализацией своих элементов соотносится со схемой его общего вида.
Общий вид станка 16К20, являющийся базовой моделью ещё для шести разновидностей токарных станков: 16К20Г, 16К20П, 16К25, 16К20ФЗ, 16К20Т1, 16К20ФЗС5, показан на рисунке 4.12.
Здесь левая 1 и правая 14 тумбы являются опорами станины 2 с призматическими направляющими, по которым могут перемещаться суппорт 7 и задняя бабка 11.
Суппорт, предназначенный для подачи инструмента во время обработки, состоит из фартука с рукоятками управления 10, поперечных и верхних салазок 9 и резцедержателя 8.
В левой тумбе устанавливают электродвигатель главного движения, а в правой — насосную станцию и бак для подачи и хранения смазывающе-охлаждающей жидкости. На станину слева установлена передняя бабка 6, в корпусе которой размещена коробка скоростей.
Рычаги управления коробкой скоростей выведены на переднюю панель 5 передней бабки. Выходной вал коробки скоростей, называемый шпинделем, имеет концевой резьбовой участок, на который навинчивается патрон с зажимными кулачками. Патрон обеспечивает вращение заготовки с окружной скоростью v.
Ниже передней бабки на лицевой стороне станины закрепляется коробка подач 3, выходными рабочими элементами которой являются два вала, к которым с помощью муфт присоединяются ходовой вал 13 и ходовой винт 12. Передачи и механизмы коробки подач служат для изменения частоты вращения ходового вала и ходового винта, перемещающих суппорт при обработке заготовки. Ходовой винт включается при нарезании различного рода резьбы, а ходовой вал — для выполнения остальных видов работ. Суппорт при обработке заготовки перемещается с продольной подачей
Кинематика станка с ЧПУ: кинематическая схема токарного и фрезерного станков
Любой станок, оснащенный блоками ЧПУ, обладает рабочими органами, которым с помощью управляющих программ сообщаются определенные движения, зависящие от характера выполняемых работ. В ходе эксплуатации устройств используются стандартные кинематические схемы.
Кинематическая схема станка с компьютерным управлением состоит из нескольких кинематических цепей, каждая из которых включает в себя кинематические пары и звенья.
Термин кинематическое звено определяет деталь станка (или в некоторых случаях группа деталей, которые жестко соединены между собой), связанная с другими узлами устройства. Кинематическими звеньями принято считать:
- зубчатые колеса станка;
- ходовые винты;
- шкивы и др.
ВАЖНО! Все кинематические схемы должны быть составлены в соответствии с требованиями ГОСТ 3462-61.
Несмотря на огромное число разнообразных станков и многообразие конструкций, движения рабочих органов в них во многом похожи. Это облегчает процесс изучения таких устройств и делает возможным создание единой для всех методики настройки.
Кинематическая настройка станка – установка и определение кинематических связей между его отдельными узлами для получения заданного относительного движения детали, подвергаемой обработке, и непосредственно режущего инструмента.
Лучшие клеи для склеивания металла и стекла – обзор + фото
Движения в станках с ЧПУ делятся на два типа:
- основные;
- вспомогательные.
Так и кинематические типы, предназначенные для реализации этих движений, носят название основных и вспомогательных.
К основным относят движения резания и подачи. Главное движение может быть вращательного типа или возвратно-поступательным. Движение подачи также бывает, в зависимости от цели, прямолинейным или вращательным.
Кинематическая цепь главного движения обеспечивает заданную скорость резания (V), которая измеряется в м/мин.
Скорость подачи обозначается буквой S и может измеряться в миллиметрах:
- на 1 зуб (для многозубых инструментов);
- на 1 оборот детали;
- в минуту в случае минутной подачи;
- на 1 двойной ход.
Под вспомогательными движениями понимаются те, которые не участвуют в процессе резания и формовки деталей, но требуются для того, чтобы беспрепятственно устанавливать и снимать обрабатываемые детали, подводить и отводить рабочие инструменты, автоматизировать систему управления устройством, контролировать размеры и качество воздействия на поверхность.
В некоторых станках с ЧПУ отдельно выделяются также специальные движения, которые присущи только одному типу станков. Например, в процессе производства зубчатых колес по технологии обката в кинематическую схему добавляются движения деления и обката, обеспечивающие образование необходимого зубчатого венца у обрабатываемой заготовки.
Устройство фрезерного станка с ЧПУ:
Рисунок 7. Основные элементы вертикального фрезерного станка с ЧПУ.
Фрезерный станок – это машина, применяемое для обработки заготовок при помощи вращающегося инструмента (фрезы). При этом заготовка, устанавливается на рабочем столе станка, а оси совершают движение подачи.
Фреза закрепляется в шпинделе станка. У классический фрезерного станка есть три линейные оси: X-продольная ось Y-поперечная ось Z-вертикальная ось.
На рабочем столе фрезера могут быть установлены дополнительные поворотные оси.
Рисунок 8. Оси фрезерного станка
Фрезерные станки позволяют обрабатывать цапфы, карманы, плоскости и снимать фаски по контуру детали. На них можно сверлить в заготовках отверстия, нарезать резьбу.
Основой фрезерного станка всегда будет станина. На станине крепится колонна и ось поперечная ось Y. На подвижную ось Y крепятся салазки. На которых, в свою очередь, устанавливается продольная ось X. На направляющих оси Х крепится рабочий стол, на который крепят обрабатываемые заготовки.
На колонне закреплены направляющие оси Z и устройство смены инструмента. Устройство смены инструмента неподвижно закреплено на колонне, поэтому координата Z для смены инструмента будет фиксированной. Ось Z может перемещается вертикально. На оси Z смонтирован шпиндель станка, с помощью которого и происходит фрезеровка заготовки
Кинематические схемы
При формировании кинематических схем основополагающее значение имеют кинематические группы.
В них включают:
- Источник возникновения движения (двигатели различных типов).
- Органы, отвечающие за исполнение (звенья, которые принимают непосредственное участие в формировании траектории исполнительного движения. К ним относят шпиндели, суппорты, рабочие столы и т. д.).
- Органы настройки двигательных параметров (коробки скоростей, вариаторные установки и др.).
- Кинематические связи.
Фрезерного
В кинематическую схему фрезерного станка с ЧПУ включают:
- Шпиндель. Он состоит из нескольких узлов (корпуса, вращающейся части, нескольких подшипников, зажимающих устройств, системы охлаждения и обдува, балансиров и др.).
- Оси. Отвечают за перемещение по заданным управляющим блоком координатам. Чаще всего используется декартова система координат, предполагающая наличие трех осей Y, X и Z.
- Контроллер. Представляет собой электронный мозг станка с ЧПУ, в котором находится вся управляющая электроника, отвечающая за движение относительно координатных осей. Устройство предназначено для принятия G-кода и команд, отдаваемых оператором станка с ЧПУ.
- Затяжной винт. Этот элемент предназначен для фиксации вспомогательных инструментов в шпинделе устройства. От того, насколько качественно закреплен рабочий инструмент, напрямую зависит уровень обработки детали. Если нож закреплен неправильно – это может привести к порче материала и поломке станка.
Токарного
Станки с числовым программным управлением, предназначенные для токарных работ, отличаются повышенным коэффициентом жесткости, который обеспечивается за счет утяжеленных направляющих и шпинделей. Это помогает нейтрализовать эффект от воздействия крутящего момента во время обработки деталей и связанной с этим повышенной нагрузкой.
В кинематическую схему входят:
- Направляющие. В отличие от оборудования фрезерного типа направляющие токарных станков следует надежно закрепить, при их установке должен быть исключен даже минимально возможный сдвиг.
- Ходовой винт. В токарных станках использование стандартных ходовых винтов неэффективно, поэтому в устройствах с блоком ЧПУ используются шариковые винты реверсивного типа. Такие детали обеспечивают замену трения скольжения на трение качения. Эффективность узла такого типа достигает 90 %. Достоинствами являются: увеличение срока эксплуатации; снижение сопротивления к тернию; сравнительно более низкий вращательный момент.
- Станина станка.
- Шпиндель и режущие инструменты.
Таким образом, классическая кинематическая схема универсального токарного станка включает в себя:
- Станину устройства.
- Переднюю бабку, которая компонуется шпиндельным узлом и коробкой скоростей.
- Заднюю бабку, которая предназначена для поддержания конца заготовок избыточной длины и обеспечения жесткости системы.
- Фартук, где располагаются управляющие органы.
- Суппорт, служащий для перемещения режущего инструмента относительно закрепленной заготовки.
- Фрезы.
Капитальный ремонт электрической схемы токарного станка
Здравствуйте. Я несколько лет занимаюсь капитальными ремонтами токарных станков. Со мной трудятся ещё несколько человек, у них разные обязанности. Моя сфера деятельности – электрика.
В основном – станки производства СССР, 1960-1980 годов. Модификаций станков даже с одним названием очень много – зависит от года выпуска и от завода.
Приходится иногда полностью менять все детали схемы, включая двигатели и провода, не говоря о пускателях и кнопках. Зависит от суммы, которую готов выложить заказчик и состояния станка – иногда достаточно поменять вводной автомат и горелые контакты, и станок готов.
Поскольку попадаются клиенты небогатые, приходится идти на компромисс, делать подешевле, урезать некоторые функции. При этом стараюсь сразу объяснить, что будет в результате, какие функции не будут работать.
Строение суппорта
Суппорт токарного станка – это узел, благодаря которому обеспечивается фиксация режущего инструмента, а также его перемещение в наклонном, продольном и поперечном направлениях. Именно на суппорте располагается резцедержатель, перемещающийся вместе с ним за счет ручного или механического привода.
Суппорт с кареткой станка Optimum D140x250
Движение данного узла обеспечивается его строением, характерным для всех токарных станков.
- Продольное перемещение, за которое отвечает ходовой винт, совершает каретка суппорта, при этом она передвигается по продольным направляющим станины.
- Поперечное перемещение совершает верхняя – поворотная – часть суппорта, на которой устанавливается резцедержатель (такое перемещение, за счет которого можно регулировать глубину обработки, совершается по поперечным направляющим самого суппорта, имеющим форму ласточкиного хвоста).
Резцедержатель быстросменный MULTIFIX картриджного типа
Резцедержатель, который также называют резцовой головкой, устанавливается в верхней части суппорта. Последнюю при помощи специальных гаек можно фиксировать под различным углом. В зависимости от необходимости на токарных станках могут устанавливаться одно- или многоместные резцедержатели.
Корпус типовой резцовой головки имеет цилиндрическую форму, а инструмент вставляется в специальную боковую прорезь в нем и фиксируется болтами. На нижней части резцовой головки имеется выступ, который вставляется в соответствующий паз на суппорте.
Это наиболее типовая схема крепления резцедержателя, используемая преимущественно на станках, предназначенных для выполнения несложных токарных работ.
Токарно-винторезный станок 16К20 (16К20П, 16К20Г, 16К25). Электрическая принципиальная схема
Устройство
Описание электросхемы
Пуск электродвигателя главного привода M1 и гидростанции M4 осуществляется нажатием кнопки S4, которая замыкает цепь катушки контактора K1, переводя его на самопитание. Останов электродвигателя главного привода M1 осуществляется нажатием кнопки S3.
Управление электродвигателем быстрого перемещения каретки и суппорта M2 осуществляется нажатием толчковой кнопки, встроенной в рукоятку фартука и воздействующей на конечный выключатель S8.
Пуск и останов электронасоса охлаждения M3 производятся переключателем S7. Работа электронасоса сблокирована с электродвигателем главного привода M1, и включение его возможно только после замыкания контактов пускателя K1.
Для ограничения холостого хода электродвигателя главного привода в схеме имеется реле времени K3. В средних (нейтральных) положениях рукояток включения фрикционной муфты главного привода замыкается нормально закрытый контакт конечного выключателя S6 и включается реле времени K3, которое через установленную выдержку времени отключит своим контактом электродвигатель главного привода.
Производить перестройку выдержки времени в рабочем состоянии реле категорически запрещается.
Защита электродвигателей главного привода, привода быстрого перемещения каретки и суппорта, электронасоса охлаждения и трансформатора от токов коротких замыканий производится автоматическими выключателями и плавкими предохранителями. Защита электродвигателей (кроме электродвигателя M2) от длительных перегрузок осуществляется тепловыми реле.
Блокировочные устройства
В электросхеме предусмотрена блокировка, отключающая вводный автоматический выключатель при открывании двери шкафа управления.
При включенном вводном автоматическом выключателе открывание двери шкафа приводит к срабатыванию путевого выключателя S1, который возбуждает катушку дистанционного разделителя F1 и автоматический выключатель отключает электрооборудование станка от сети.
При открывании кожуха сменных шестерен срабатывает микропереключатель S5, отключая электродвигатель главного привода. Путевой выключатель S1 смонтирован в шкафу управления, микропереключатель S5 — на корпусе коробки подач.
Для осмотра и наладки электроаппаратуры под напряжением (при открытой двери шкафа) в схеме предусмотрен деблокирующий переключатель S2, установленный в шкафу управления. Переключатель S2 следует установить в положение 1, после чего можно включить вводный автоматический выключатель и приступить к наладочным работам.
По окончании пуско-наладочных или ремонтных работ переключатель S2 поставить в первоначальное положение 2, иначе закрывание двери шкафа вызывает самопроизвольное отключение вводного автоматического выключателя. В станках, оснащенных гидросуппортом, электродвигатель главного привода отключается при разъединении штепсельного разъема X5, подключающего электродвигатель гидростанции. В случае использования такого станка без гидросуппорта вместо вставки штепсельного разъема необходимо установить специальную заглушку, поставляемую комплектно со станком.
Электрическая принципиальная схема токарного станка 16К20
СХЕМЫ
Когда на чертежах не требуется показывать конструкцию изделия и отдельных деталей, а достаточно показать лишь принцип работы, передачу движения (кинематику машины или механизма), пользуются схемами.
Схемой называют конструкторский документ, на котором составные части изделия, их взаимное расположение и связи между ними показаны в виде условных обозначений.
Схема, как и чертеж, – графическое изображение. Разница заключается в том, что на схемах детали изображаются с помощью условных графических обозначений.
Эти обозначения представляют собой значительно упрощенные изображения, напоминающие детали лишь в общих чертах. Кроме того, на схемах изображаются не все детали, из которых состоит изделие.
Показывают лишь те элементы, которые участвуют в передаче движения жидкости, газа и т.п.
Кинематические схемы
Условные обозначения для кинематических схем установлены ГОСТ 2.770–68, наиболее часто встречающиеся из них приведены в табл. 10.1.
Таблица 10.1
Условные графические обозначения для кинематических схем
| Наименование | Наглядное изображение | Условное обозначение |
| Вал, ось, валик, стержень, шатун и пр. | ||
|
||
|
||
|
||
|
||
| Шкив ступенчатый, закрепленный на валу | ||
| Передача плоским ремнем открытая | ||
| Передача цепью (без уточнения типа цепи) | ||
|
||
|
||
| Передача зубчатая реечная (без уточнения типа зубьев) | ||
| Винт, передающий движение | ||
|
||
| Электродвигатель | ||
|
Как видно из таблицы, вал, ось, стержень, шатун обозначаются сплошной утолщенной прямой линией. Винт, передающий движение, обозначается волнистой линией. Зубчатые колеса обозначают окружностью, проведенной штрихпунктирной линией на одной проекции, и в виде прямоугольника, обведенного сплошной линией, – на другой.
При этом, как и в некоторых других случаях (передача цепью, передачи реечные, муфты фрикционные и др.), применяются общие обозначения (без уточнения типа) и частные обозначения (с указанием типа). На общем обозначении, например, типа зубьев зубчатых колес не показывают вовсе, а на частных обозначениях показывают тонкими линиями. Пружины сжатия и растяжения обозначаются зигзагообразной линией.
Для изображения соединения детали с валом также имеются условные обозначения.
Условные знаки, применяемые в схемах, вычерчивают, не придерживаясь масштаба изображения. Однако соотношение размеров условных графических обозначений взаимодействующих элементов должно примерно соответствовать действительному их соотношению.
При повторении одних и тех же знаков нужно выполнять их одинакового размера.
При изображении валов, осей, стержней, шатунов и других деталей применяют сплошные линии толщиной s. Подшипники, зубчатые колеса, шкивы, муфты, двигатели обводят линиями примерно в два раза тоньше. Тонкой линией вычерчивают оси, окружности зубчатых колес, шпонки, цепи.
При выполнении кинематических схем делают надписи. Для зубчатых колес указывают модуль и число зубьев. Для шкивов записывают их диаметры и ширину. Мощность электродвигателя и его частоту вращения также указывают надписью типа N= 3,7 кВт, п = 1440 об/мин.
Каждому кинематическому элементу, изображенному на схеме, присваивают порядковый номер, начиная от двигателя. Валы нумеруют римскими цифрами, остальные элементы – арабскими.
Порядковый номер элемента проставляют на полке линии-выноски. Под полкой указывают основные характеристики и параметры кинематического элемента.
Если схема сложная, то для зубчатых колес указывают номер позиции, а к схеме прикладывают спецификацию колес.
При чтении и составлении схем изделий с зубчатыми передачами следует учитывать особенности изображения таких передач. Все зубчатые колеса, когда их изображают в виде окружностей, условно считают как бы прозрачными, предполагая, что они не закрывают находящиеся за ними предметы. Пример подобного изображения приведен на рис.
10.1, где на главном виде окружностями изображено зацепление из двух пар зубчатых колес. По этому виду нельзя определить, какие из зубчатых колес находятся впереди и какие сзади. Определить это можно с помощью вида слева, на котором видно, что пара колес 1 – 2 находится спереди, а пара 3 – 4 расположена за ней.
Рис. 10.1. Схема зубчатой передачи
Другой особенностью изображения зубчатых колес является применение так называемых развернутых изображений. На рис. 10.2 выполнены два вида схемы зубчатого зацепления: неразвернутого (а) и развернутого (б).
Рис. 10.2. Изображения зубчатой передачи в схеме
Расположение колес таково, что на виде слева колесо 2 перекрывает часть колеса 1, в результате чего может возникнуть неясность при чтении схемы. Чтобы не возникло ошибок, допускается поступать так, как на рис. 10.
2, б, где главный вид сохранен, как и на рис. 10.2, а, а вид слева показан в развернутом положении. При этом валы, на которых расположены зубчатые колеса, располагают друг от друга на расстоянии суммы радиусов колес.
На рис. 10.3, б приведен пример кинематической схемы коробки скоростей токарного станка, а на рис. 10.3, а дано ее наглядное изображение.
Чтение кинематических схем рекомендуется начинать с изучения технического паспорта, по которому знакомятся с устройством механизма.
Затем переходят к чтению схемы, отыскивая основные детали, пользуясь при этом их условными обозначениями, часть из которых приведена в табл. 10.1.
Чтение кинематической схемы следует начинать от двигателя, дающего движение всем основным деталям механизма, и идти последовательно по ходу передачи движения.
Загрузка...
