Проектирования станков

Основные определения. Задачи компоновочного

Компоновка станков

Определяющую роль при размерной обработке заготовок играют траектории движений формообразования, от которых зависит самый важный показатель качества станка – его точность. Заданные траектории формообразующих движений и их расположение в пространстве обеспечиваются исполнительными звеньями и несущей системой станка. Совокупность исполнительных звеньев и деталей несущей системы, которая характеризуется их количеством, типом, пространственным расположением и пропорциями, называется компоновкой станка. Сами исполнительные звенья станка, узлы и детали его несущей системы (включая стыки) будем называть далее элементами компоновки.

Компоновка станка, как правило, состоит из одного стационарного (постоянно неподвижного) и нескольких подвижных элементов, разделенных стыками. Стационарный элемент компоновки не обязательно соответствует станине. Он может быть образован станиной и неподвижной стойкой (как у расточного станка), станиной и шпиндельной бабкой (как у обычного токарного станка) и т.п. каждый подвижный элемент компоновки выполняет одно определенное координатное движение, перемещаясь по направляющим подвижного стыка.

Совокупность элемента компоновки и соответствующего ему подвижного стыка называется подвижным блоком. Ряд подвижных блоков от исполнительного звена до стационарного элемента компоновки образует ветвь компоновки. Ветви составляют компоновку станка. Она представляет собой конструкционную структуру, строение станка, но без детализации отдельных его элементов. Отсутствие детализации проявляется, например, в том, что элементы компоновки обычно изображают как простые геометрические тела (призмы, цилиндры и др.) или их комбинации. Для их изображения необходимо указать, кроме типа, лишь размеры, в основном определяющие габарит элементов компоновки – так называемые компоновочные параметры, которые служат как бы связующим звеном между компоновкой и непосредственно конструкций узлов станка.

Основы изучения компоновки станков как самостоятельного объекта заложены Ю.Д. Враговым [13]. Обычно разработка (синтез) компоновки производится на ранней стадии проектирования станка после обоснования его характеристик, выбора метода и движений формообразования, предварительного определения его кинематической структуры. Эта стадия проектирования является самой ответственной, когда от правильности выбора компоновки во многом зависит успех проекта в целом.

Компоновке обычного токарного станка (рис) соответствует расположение неподвижной бабки с вращающимся шпинделем на станине, по направляющим которой перемещается продольный суппорт с поперечными салазками. Если передать продольное

а) б)

Рис. Компоновки токарных станков: а – с продольным перемещением суппорта;

б – с продольным перемещением шпиндельной бабки

перемещение П₂ шпиндельной бабке, оставив суппорту лишь поперечную подачу П₃, то получится иная компоновка, свойственная токарным станкам фасонно-продольного точения (рис., б). Структура обеих компоновок различна. Формообразующие свойства и кинематическая структура одинаковы.

Введем понятие компоновочного фактора, назвав им возможное существенное воздействие конструктора на показатели качества станка через выбор его компоновки.

В состав компоновочных факторов входят:

1) структура компоновки как совокупность определенным образом связанных элементов (стационарного и подвижных, совершающих координатные движения);

2) пространственное расположение элементов компоновки (в частности основных плоскостей стыков);

3) габариты элементов компоновки (главным образом их размерные пропорции), от которых зависит соотношение жесткостей элементов компоновки по разным координатным осям;

4) вылеты – координатные расстояния (рис) между центрами жесткости стыков и точками приложения нагрузки (силы резания, веса элементов), сильно влияющие на перенос силовых воздействий и перемещений;

5) факторы категории сопряжений – типы подвижных стыков, отличающиеся соотношением длин подвижной и неподвижной частей.

Компоновочные факторы не зависят от конструкции узлов станка. Все они имеют количественное выражение и в значительной степени влияют на основные показатели качества станка.

Из изложенного следует, что задачами проектирования компоновки станков является определение компоновочных факторов, которые при

Рис. Вылеты: 1 – центр жесткости подвижного

станка; 2 – точка резания; 3 – центр тяжести

элемента компоновки F_X, F_Y, F_Z – составляющие

силы резания, x2, y2, z2, x3, z3 - вылеты

заданном наборе координатных движений исполнительных звеньев обеспечивают потенциальную возможность получения оптимальных (или близких к ним) значений основных показателей качества станка (подробнее см. § 4.3).

В качестве исходных данных на проектирование компоновки обычно используют: 1) вид и взаимное расположение инструмента и заготовки; 2) координатные движения исполнительных органов станка; 3) максимальные размеры заготовки, которые определяют размеры пространства, в котором производится обработка (рабочего пространства станка).