Движения в металлорежущих станках

В процессе работы станка его подвижные органы совершают реальные движения, которые делятся на рабочие (основные), установочные, делительные, вспомогательные и движения управления.

Рабочими называются взаимосогласованные движения режущего инструмента и обрабатываемой заготовки, непосредственно связанные с процессом резания. Эти движения являются формообразующими, т. е. определяющими форму обработанной'детали. Они сообщаются инструменту и заготовке исполнительными (рабочими) органами станка — шпинделем, суппортом, столом и т. д.

Рабочие движения делятся на главное движение и движение подачи.

Главное движение (движение резания) обеспечивает отделение стружки от заготовки. Оно осуществляется с наибольшей скоростью, со значительным усилием, превосходящим сопротивление обрабатываемого материала резанию, и на него затрачиваются основная часть мощности привода станка. В зависимости от вида обработки главное движение может быть либо вращательным (в большинстве случаев) либо прямолинейным возвратно-поступа­тельным и может осуществляться либо инструментом, либо заго­товкой. Вращательное главное движение характеризуется часто­той вращения заготовки (токарные станки) или инструмента (сверлильные, расточные, фрезерные, шлифовальные станки), мин"¹

n = 1000 v / (ni D) (4.1)

где v– скорость резания, м/мин; D — диаметр заготовки или ин­струмента, мм.

У строгальных, долбежных и протяжных станков главным яв­ляется прямолинейное возвратно-поступательное движение, ха­рактеризуемое частотой двойных ходов, мин^-1

n_2x = v_p K / L (K + 1)

 

где К = v_p / v_x; v_p, v_x — скорости соответственно рабочего и хо­лостого ходов; L — длина хода инструмента (стола), м; определяе­мая длиной обрабатываемой детали.

Движение подачи позволяет подводить под режущую кромку инструмента все новые участки поверхности заготовки и тем самым распространить процесс резания на всю обрабатываемую поверхность. В большинстве случаев подача осуществляется прямолинейно, однако применяется также подача вращательным движением (круговая подача), а при обработке по копиру или на станках с ЧПУ подача может осуществляться по заданной тра­ектории. Движение подачи может совершать либо инструмент (токарные, сверлильные, продольно-строгальные станки), либо заготовка (фрезерные, поперечно-строгальные станки). У протяжных станков движение подачи обычно отсутствует (подача обеспечивается конструкцией инструмента). Обработка заготовки на шлифовальных и некоторых других станках, напротив, ведется с двумя-тремя различными подачами. На станках с возвратно-' поступательным главным движением (строгальных, долбежных) подача осуществляется периодически (прерывисто), в конце холостого хода. Прерывистой обычно является и поперечная подача на шлифовальных станках.

Подача характеризуется величиной перемещения инструмента за один оборот заготовки (токарные станки) или инструмента' (сверлильные и расточные станки) либо перемещением заготовки за один двойной ход инструмента (поперечно-строгальные и долбежные станки) или перемещением инструмента за один двойной ход заготовки (продольно-строгальные станки). Подача задается соответственно в миллиметрах на 1 оборот или в миллиметрах на двойной ход.

При фрезеровании подачу задают в мм/зуб фрезы, а на фрезерном станке устанавливается минутная подача

s_М = s_zz n, (4.3)

где s_z — подача на один зуб фрезы, мм/зуб; z — число зубьев фрезы; n — частота вращения шпинделя (фрезы), мин¹.

Перед началом обработки исполнительные органы станков осуществляют установочные движения, необходимые для приведения инструмента и заготовки в такое исходное относительное положение, при котором с помощью рабочих движений становится возможным получить поверхность заданного размера. Например, при точении цилиндрической детали на токарном станке установочным будет поперечное движение резца (на деталь) для получения требуемого диаметра.

В случае необходимости получения на заготовке равномерно расположенных одинаковых поверхностей на станке осуществляются делительные движения, которые могут быть периодическими или непрерывными. Предназначенные для деления механизмы представляют собой либо отдельную делительную головку, либо часть конструкции станка или приспособления. В качестве примера можно привести изготовление зубчатого колеса или зубчатой рейки. При периодическом делении заготовка колеса после обработки очередной впадины между зубьями поворачивается на 1/z часть окружности, где z — число зубьев колеса (круговое деление), а заготовка рейки перемещается на величину шага (линейное деление). В случае непрерывного деления инструмент и заготовка совершают взаимосогласованные движения, воспроизводящие при формообразовании необходимые последовательные положения их, соответствующие зацеплению зубчатой, реечной или червячной передачи (обработка по методу обката).

Вспомогательными называются движения, подготавливающие процесс резания, но сами в нем не участвующие. К их числу относятся движения, связанные с установкой и закреплением заготовки, подводом и отводом инструмента, его правкой, удалением стружки и т. п.

Для обработки очередной заготовки исполнительные органы станка возвращают в исходное положение, производя одно или несколько холостых (вспомогательных) движений, при которых резания не происходит. Сочетание рабочих и холостых движений образует периодически повторяющийся цикл работы станка.

Движениями управления осуществляются пуск и остановка станка, переключение скоростей и подач его исполнительных органов, их реверсирование. Эти движения совершаются органами управления станка — муфтами, передвижными блоками зубчатых колес, реверсивными устройствами, кулачками, ограничителями хода и т. д.

Установочные, делительные, вспомогательные движения и движения управления осуществляются вручную или автоматически, Автоматизация этих движений является важнейшим резервом повышения производительности металлорежущих станков.