Проектирование автоматизированнь1х станков и комплексов (862475), страница 11

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 11)

Критерии работоспособности станков2736Рис.Схема измереIШЯ статической жесткости2.7.узлов станкают через разные интервалы до максимальной силыF 1 и регистрируют соот­2.8, участок 01), а затем также последо­1- 2). Приветствующие смещения У1 (см. рис.вательно разгружают (участокунеобходимости станок аналогично нагру­жаютиразгружаютнаправлении силойF2впротивоположном(участки2- 3исоответственно). В координатах силасмещение у строят график0134,3- 4F -которыйFназывается характеристикой сwювых сме­щений (ХСС).

Значения и направления силF 1, F 2выбирают для наиболее характерныхусловий работы станка. Смещение у изме­ряют в направлении действия силы или понаправлению к обработанной поверхности.Восстановленные после разгрузки смещения У1, У2 (см. рис.2.8)3Рис. 2.8. Характеристика силовых смещенийусловно прини-мают упругими, а жесткостиk 1 и k 2 определяют поk1=формуламF1ly1 ; k2 = F2IY2-Среди множества экспериментальных способов определения жесткостистанка наиболее оправданным является вычисление жесткости в каждомнаправлении после второй или третьей разгрузки либо с наложением колеба­ний.

Расстояниеделяетzна рис.остаточные2.8называется разрывом характеристики и опре­смещения,зависящиеоттрения,жесткостисистемыипластических деформаций в стыках.При обработке деталей на металлорежущих станках часто возникаютвибрации, вызывающие преждевременный выход из строя инструмента, по­вышенный износ станка, а также снижение точности и увеличение шерохова­тости обрабатываемых поверхностей. Рассмотрим основные причины, вызы-582.Проектирование станковвающие колебания в станках, и соответствующие им виды колебательныхпроцессов.Вынужденные колебания возникают под действием внешней периодиче­ской силы. В станках периодическую возмущающую силу могут вызыватьпрерывистыйпроцесс резания(долбление,фрезерование,протягивание),дисбаланс вращающихся деталей (роторов электродвигателей, шпинделя синструментом или заготовкой), пульсации давления в гидросистеме.

Крометого, вынужденные колебания могут передаваться от других источников че­рез фундамент станка. Интенсивность колебаний, вызванных возмущающимвоздействием, зависит не только от амплитуды, но и от степени близости егочастоты к собственным частотам колебания узлов и деталей станка, т. е. отявления резонанса. Поэтому для снижения влияния вынужденных колебанийнужно стремиться уменьшать их амплитуду и выбирать режимы обработкивне резонансной зоны узлов и деталей станка.Припараметрическихколебанияхизменяетсякакой-либопараметр,например жесткость. Наличие шпоночной канавки на валу или переменнаяжесткость подшипников качения приводит к тому, что даже при постоянствевнешней силы прогибы вала периодически изменяются.

Параметрическиеколебания по своему характеру и методам борьбы с ними близки к вынуж­денным колебаниям.Фрикционные автоколебания обусловлены изменением силы трения внаправляющих элементах (поскольку сила трения покоя больше силы трениядвижения). Это способствует возникновению релаксационных (прерывистых)автоколебаний при небольших скоростях перемещения узлов. Уменьшитьамплитуду можно в результате стабилизации силы трения и жесткости при­вода, например, используя антифрикционную смазку.Автоколебания при резании являются наиболее распространенной формойколебательных процессов в станках. Характеризуются они тем, что силы,поддерживающие колебания системы, возникают в процессе резания.

Под­держиваются автоколебания благодаря дискретности процесса резания ипроисходят с частотой доминирующего звена станка.Устойчивость динамической системы станка характеризуется деформа­цией его упругой системы под действием сил резания, трения, инерции, атакже неуравновешенности вращающихся деталей и узлов. Определяют ее почастотным характеристикам.Тепловые деформации станка влияют на отклонение размеров, формы ирасположения обрабатываемых поверхностей.

Тепловые деформации кор­пусных деталей, как правило, являются определяющими в общем балансетемпературных деформаций станка. Значения и характер температурных де­формаций зависят от условий теплообразования, теплообмена с окружающейсредой, внутреннего теплообмена, а также от взаимного расположения и ба­зирования основных узлов и деталей. Теплота, образовавшаяся в шпиндель­ной бабке, через стыки передается стойке станка. Участки стойки, находящи-2.3. Привод главного дви:женuя59еся ближе к шпиндельной бабке, нагреваются всегда больше, чем удаленныеот нее. Неравномерный нагрев стенок стойки вызывает ее искривление и, какрезультат, нарушение заранее заданного взаимного углового положения осишпинделя и плоскости стола.В станке с горизонтальной осью шпинделя наиболее нагретой детальюявляется станина, в отсеках которой расположен бак гидросистемы станка суправляющей гидроаппаратурой. Нагрев станины чаще всего равномерный итемпературные деформации небольшие. Но теплота, поступающая от стани­ны в колонну, распределяется неравномерно, вызывая деформации, приводя­щие к нарушению заданного углового положения оси шпинделя и плоскостистола.Способы снижения температурных деформаций корпусных деталей сле­дующие: уменьшение нагрева корпусных деталей; выравнивание темпера­турного поля; использование материалов с низким коэффициентом линейно­го расширения.2.3.

ПРИВОД ГЛАВНОГО ДВИЖЕНИЯ2.3.1. Приводысо ступенчатым регулированием частоты вращенияВ станках общего назначения без ЧПУ применяют приводы со ступенча­тым регулированием частоты вращения. Кинематические возможности при­вода можно оценить по диапазону регулированияD,определяемому как от­ношение максимальной к минимальной частоте вращения шпинделя п илиподачеS:D = nшах lnmin или D = Srnax /Smin.ЗначениеDвыбирают в зависимости от размеров обрабатываемых дета­лей и применяемых режимов резания.

При главном вращательном движениичастота вращения шпинделя связана со скоростью резания и диаметром об­рабатываемой заготовки выражениемn = 1 ОООv/(пdзаг).Для современных универсальных станков диапазоны регулирования глав­ного движенияD = 10 .. .200.При ступенчатом регулировании в диапазоне от nшin дообеспечен ряд n 1, n2, ... ,частот вращенияznz. В= 18 . .. 36,nmaxдолжен бытьсовременных коробках скоростей обычно числоа число подач значительно выше. В коробкахскоростей и подач, когда не требуется обеспечение точного передаточногоотношения, наиболее целесообразно применять геометрический ряд частотвращения.Приведем основные зависимости геометрического ряда (геометрическойпрогрессии) со знаменателем <р:k-ln1; n2 = n 1<p; ... ; nk = nk-I(f) = n1<pмаксимальная частота вращения nz = п 1<pz- I;члены ряда602.Проектирование станковдиапазон регулирования D = nzln 1= q,z-I;знаменатель геометрического ряда q> =z-1fj;число скоростей z = lg D/lg q, + 1.Для геометрического ряда со знаменателем q>постоянен перепад А скоро­стей (частот) :А=(n;+1- n;)/n;+1 = (1 - l /q,)· 100 % = const.Величина А показывает возможный процент потери скорости резания поотношению к требуемой при ступенчатом регулировании.

Геометрическийряд удобен не только тем, что обеспечивает постоянный перепад скоростей,но и тем, что на его основе можно проектировать сложные коробки скоростейи подач, состоящие из промежуточных двухваловых передач, также постро ­енных по геометрическому ряду .У приводов со ступенчатым регулированием частоты вращения шпинделячисла двойных ходов и подачи построены по геометрическому ряду, причемих значения и знаменатель прогрессии стандартизированы, что значительнооблегчает проектирование приводов.В основу выбора стандартных значений знаменателя геометрической про­грессии (j)ст положены следующие три принципа:1) получение различных рядовиз стандартного ряда со знаменателем q>min.При условии выбора ряда с некоторым наименьшим значениемq, = (j)minвсеостальные ряды получаются из этого ряда, если брать его члены через один;2)удесятерение чисел ряда.

Если в стандартном ряде имеется член п 1 , тонеобходимо, чтобы через х ступеней встретился член nx+I=10п 1. Это условиепозволяет построить таблицы стандартных значений частот вращения в ин­тервале1 ... 10 об/мин и, умножая их на 10, 100 и т. д., получить частотывращения для других интервалов, т. е. q>={/10 (поскольку nx+1l n 1 = 10, ноnx+l= n1q>x);3)удвоение чисел ряда. Если в стандартном ряде имеется член п 1 , тонеобходимо, чтобы через у ступеней встретился член ny+I=2п 1 • Этот прин­цип удобен как для построения таблиц, так и в случае применения в коробкахскоростей двухскоростных (многоскоростных) электродвигателей с отноше-нием синхронных частот вращения, равным двум, т.

е. q> = ✓2.Желательно, чтобы последние принципы соблюдались одновременно, т. е.q>={/10 = ✓2или_!_ lg10=_!_ lg2.хТогда у =x1g 2 = х· О,30103у~ О,3х. Для стандартного знаменателя геометриче­ского ряда принято х = 40 и у= 12, т. е. <i>min = 1,06 = 4m = 1#2. Знаменателиостальных рядов получают возведением <i>min в степень п (табл. 2.1).2.3. Привод главного дви:женuяТаблица612.1Стандартные знаменатели рядов и их параметры при ступенчатомрегулированииQ)стпхуА, %1,061,121,261,411,581,7821246810124020106,66543,33126321,51,215102030404550В станкостроении стандартизованы также частоты вращения.

Посколькуряд частот вращения целесообразно начинать с п 1 = 1 мин- 1 , то все остальныеk-1значения должны б ьпь кратны знаменатеmо прогрессии <р, т. е. nk = п,<р== <pk-I. Причем принятая частота вращения не должна отклоняться от стан­дартной более чем на ±lO(<p- 1) %.2.3.2. Графоаналитическийметод расчета приводовсо ступенчатым регулированиемДля облегчения кинематических расчетов сложных коробок скоростей иподач применяют графоаналитический метод, который заключается в изоб­ражении частот вращения и передаточных отношений в виде так называемыхграфиков частот вращения и структурных сеток (рис.При передаточном отношенииi< 1 -i> 12.9).передача будет ускорителыюй, призамедлительной. Если ведущий вал имеет некоторую постояннуючастоту вращения nвщ= const,а частоты вращения ведомого вала составляютгеометрический ряд со знаменателем <р, то=--=-=-=iz-1 1=-=iz<рСледовательно, передаточные отношения, необходимые для полученияэтих частот вращения, также образуют геометрический ряд со знаменате­лем <р.

Характеристики

Список файлов книги