Кинематические связи в станках

Рассмотрим в качестве примера схему нарезания резьбы фасонным резцом на токарно-винторезном станке. Резьбонарезной станок должен 2 исполнительных кинематических пары: 1) вращательную между шпинделем 1 и корпусом передней бабки 2; 2) поступательную между суппортом 3 и направляющими станины 3 и станины 4. Эти пары обеспечат движение В₁ и П₂, входящие в сложное исполнительное движение Ф_V (В₁П₂). Если от двух отдельных электровигателей передать движение на шпиндель 1 и суппорт 3, то на этих подвижных исполнительных звеньях будут два отдельные простые исполнительные движения(не взаимосвязанные): вращательное Ф_V(В₁) и поступательное Ф_G (П₂). А нужно получить одно сложное исполнительное движение – винтовое Ф_V(В₁П₂), которое складывается из двух элементарных взаимосвязанных движений – за 1 оборот заготовки суппорт должен продвинуться строго на t_Н – шаг нарезаемой резьбы.

Чтобы получить винтовое движение Ф_V (В₁П₂), нужно между шпинделем и ходовым винтом создать жесткую кинематическую связь, не позволяющую поворачиваться шпинделю 1 без поворота ходового винта 5, т.е. без перемещения суппорта 3. Жесткая кинематическая связь осуществляется посредством зубчатых передач (не ременной или фрикционной, где может быть проскальзывание).

Эта связь обозначается пунктиром (линия 6-7).

Теперь к этой кинематической связи нужно присоединить источник движения М (электродвигатель). Если шпиндель получит движение, то через эту связь получит движение и суппорт. Кинематическая связь, обеспечивающая создание траектории заданного исполнительного движения (в нашем случае винтового Ф_V(В₁П₂), называется внутренней связью.

В примере: внутренняя связь 6-7-8-3. Двигатель соединяется с внутренней связью внешней связью – между выходным валом 9 двигателя и звеном соединения связей 10.

Движение от М через внешнюю связь 9-10 поступает на внутреннюю связь и доходит как до шпинделя, так и до суппорта.

Для создания любого исполнительного движения нужно иметь внутреннюю и внешнюю кинематические связи. Сочетание двигателя, внутренней и внешней связей, обеспечивающих заданное исполнительное движение, называется кинематической группой.

На рисунке показана структурная схема винторезного станка, состоящая из одной кинематической группы. Кинематическая группа содержит органы настройки. В данном случае движение Ф_V(В₁П₂) – сложное, и должно настраиваться по всем 5 параметрам. Органы настройки изображаются ромбами.

Если звено настройки расположено во внутренней кинематической связи, т.е. оно позволяет настраивать траекторию движения, то оно обозначается символами i_Х, i_У, i_Z.

Если же она находится во внешней связи и изменяет скорость движения - i_V, i_S. В примере i_V – коробка скоростей, i_Х – коробка подач.

Реверсивные механизмы изображаются квадратами с диагоналями и служат для изменения направления движения, обозначаются символом Р.

Настройка на путь обеспечивается упорами, установленными на расстояний L один от другого и воздействуют при движении суппорта на конечные выключатели.

Скорость движения настраивается коробкой скоростей или гитарой скорости резания.

Направление нарезания резьбы, т.е. от передней бабки или к ней достигается реверсом P₁.

Исходное положение – начало нарезания резьбы, обеспечивается тем же упором (размер Н).

В винторезном станке настройка на траекторию производится двумя органами: гитарой или коробкой подач " i_Х " на шаг резьбы и реверсом P₁ на направление резьбы, т.е. правую или левую.

В рассматриваемом примере внешняя и внутренняя связи состоят каждая из одной кинематической цепи. В более сложных случаях внутренняя связь может состоять из нескольких кинематических цепей.

Кинематические группы, имеющие во внутренней связи одну или более кинематических цепей, называются сложными кинематическими группами. Кинематические группы, имеющие внутреннюю связь в виде одной кинематической пары, называется простой кинематической группой.

Чаще всего структура станка состоит из нескольких кинематических групп. Число кинематических групп в станке такое, сколько движений формообразований.

Станок не обязательно должен иметь все кинематические группы. Так, например, станки часто не имеют групп деления, врезания и др.

Единственными группами, без которых не может существовать станок, являются группы формообразования, которые определяют кинематическую структуру станка.