Кинематические связи в станках

Кинематические группы и связи в станках

Исполнительные движения, необходимые для формообразования, деления, врезания и управления, осуществляются в станке соответствующими механизмами. На рис. 2.10 показана структурная схема токарного станка, на которой видно, что вращательное движение формообразования Фv(В1) обеспечивается от отдельного электродвигателя М1 через настроечный орган i_v на исполнительный орган.

рис. 2.10

Это движение является простым и в его создании участвует незначительное число элементов станка. Аналогичная картина наблюдается и при создании другого движения формообразования Фs(П2) от двигателя М2, которое настраивается органом настройки i_s и оно не зависит от движения Ф(В1).
В винторезном станке, структурная схема которого представлена на рис. 2.11, исполнительное движение формообразования Фv(В1П2) — сложное, состоящее из двух взаимосвязанных элементарных движений.

рис.2.11

Для создания этого движения привлекаются дополнительные связи между исполнительными звеньями (шпинделем и резцом) одного сложного исполнительного органа. Таким образом, чем сложнее исполнительное движение, тем больше механизмов участвуют в его обеспечении.

Совокупность механизмов, обеспечивающих одно исполнительное движение, называется кинематической группой.
Кинематическая группа состоит из трех основных частей: исполнительного движения, кинематических связей и настроечного органа, обеспечивающего необходимые параметры исполнительного движения (траекторию, скорость, путь).
Функции кинематических связей неодинаковы, например, связь между электродвигателем и шпинделем (рис. 2.11), обеспечивающая передачу движения от источника на исполнительный орган станка называется внешней связью. Изменение параметра органа настройки вызовет изменение скорости вращательного движения В1, а следовательно, и быстроты формообразования.
Кинематическая связь между шпинделем и резцом через ходовой винт позволяет обеспечить заданный шаг образуемой винтовой линии, т.е. за каждый оборот заготовки резец должен переместиться вдоль оси на шаг нарезаемой резьбы t (мм), т.е. осуществляется движение формообразования поверхности Ф(В1П2).
Связь между звеньями одного сложного исполнительного органа, обеспечивающего заданную траекторию исполнительного движения, называется внутренней связью.
В качестве кинематической связи в станках могут применяться механические (зубчатые, червячные, ременные и другие) передачи, гидравлические и электрические устройства.
Настроечные органы в кинематических связях бывают либо с постоянными элементами (коробки скоростей и подач, лимбы и шкалы и др.), либо со сменными элементами (гитары сменных колес, перфоленты и др.)
В большинстве случаев параметр настроечного органа не совпадает с настраиваемым параметром. Например, в гитаре сменных колес параметром является передаточное отношение, а настраиваемым параметром может быть скорость, путь или характеристика траектории движения.
Кинематические группы, осуществляющие процессы формообразования, деления, врезания составляют основную часть структуры станка, число которых, совместно с группами управления, определяет полную кинематическую структуру станка (КСС).
В зависимости от количества кинематических групп формообразования КСС может быть отнесена к одной из трех групп:

• элементарная (Э) — состоит из простых кинематических групп, создающих одно исполнительное движение с одним элементарным движением;
•  сложная (С) — структура, в которой каждая кинематическая группа создает исполнительное движение, состоящее из двух и более элементарных движений;
•  комбинированная (К) — структура представляет собой комбинацию двух предыдущих структур.

Суммарное число элементарных движений в станках с элементарной структурой всегда равно числу кинематических групп, а в сложных и комбинированных структурах оно всегда больше числа групп.
Например:
Э11 — протяжной станок (одна группа, одно движение Ф (П1));
С12 — токарный станок, при нарезании резьбы резцом (одна группа, два движения Ф (В1П2));
К23 — резьбофрезерный станок (вращение круга — простое движение, а получение винтовой линии — сложное Ф (В1) и Ф (В1П2П3)).
В обозначении структуры станка после буквы 1-я цифра означает число кинематических групп формообразования, а 2-я цифра число элементарных движений, из которых составлены все исполнительные движения.
Кинематические группы в станках для образования сложных формообразующих движений соединяются между собой связями.
Существует три вида связей кинематических групп:

1. Параллельный — признаком такого соединения является наличие в связях суммирующего механизма, например, дифференциала. Этот метод применяется когда исполнительные движения выполняются одновременно одним механизмом, например, нарезание зубчатого колеса с винтовым зубом червячной фрезой движение обката выполняется одновремено с получением винтовой линии т.е. Ф (В1В2 + П3В4);
2. Последовательный — признаком такого соединения является наличие в структуре муфт, обеспечивающих поочередное включение формообразующих движений Ф (В1) или Ф(В2);
3. Параллельно — последовательный — признаком такого соединения является наличие в структуре специального реверсирующего механизма, например, сложного составного колеса.

Этот метод используется тогда, когда исполнительное звено одну часть цикла обработки участвует в организации двух движений, а в другой части цикла участвует в создании одного исполнительного движения.
С понятием кинематическая группа тесно связано наиболее часто применяемое в практике понятие привод станка.