Основные движения при образовании поверхностей на станках
Дабы в ходе обработки на станках появились поверхности требуемой размеров и формы и соответствующим образом расположенные относительно базы отсчета размеров, нужно удалить припуск, имеющийся на данной поверхности.
Удаление припуска осуществляется разными режущими абразивами и инструментами, и электрохимическими, электрическими и другими способами. К числу последних относятся, к примеру ультразвуковая и электроискровая обработка. Последовательность задач механической обработки, к примеру получение фасонных отверстий в закаленных подробностях, возможно удачно решен лишь на базе применения анодно-механической, электроискровой и ультразвуковой обработки, но громаднейшим распространением на данный момент пользуются способы удаления припуска посредством разных видов режущих абразивов и инструментов.
В ходе образования поверхности режущая кромка инструмента, имеющая форму создающей образующей линии, перемещается довольно обрабатываемой заготовки по направляющей линии, удаляя наряду с этим имеющийся на заготовке припуск.
Режущая кромка, которая воспроизводит создающую образующую линию, возможно настоящей либо мнимой. Настоящую режущую кромку в форме создающей образующей линии имеют фасонные инструменты — резцы, фрезы, шлифовальные круги. При работе фасонным инструментом создающая образующая линия воспроизводится методом копирования настоящей режущей кромки.
Рис. 1. Воспроизведение мнимой режущей кромки:
а — как следа перемещения материальной точки; 6—как огибающей последовательности последовательных положений материальной режущей кромки.
Мнимая создающая режущая кромка получается или как след перемещения материальной точки — вершины режущего инструмента, или как огибающая последовательности положений настоящей режущей кромки, форма которой отличается от формы создающей образующей линии.
При воспроизведении мнимой создающей режущей кромки в виде следа материальной точки режущий инструмент и обрабатываемая заготовка должны перемещаться относительно друг друга так, дабы вершина режущего инструмента оставалась касательной к создающей образующей линии.
При воспроизведении мнимой создающей режущей кромки в форме огибающей последовательности положений настоящей режущей кромки режущий инструмент и обрабатываемая заготовка должны перемещаться относительно друг друга так, дабы настоящая режущая кромка во всех положениях была касательной к создающей образующей линии.
Перемещения, нужные для воспроизведения мнимой создающей режущей относительного перемещения и кромки создающей режущей кромки и обрабатываемой заготовки по направляющей линии, именуются профилирующими перемещениями.
Перемещение, в ходе которого происходит срезание припуска, именуется перемещением резания либо главным рабочим движением. Основное рабочее перемещение есть или вращательным, или прямолинейным и сообщается или заготовке, или режущему инструменту, а в отдельных случаях заготовке и режущему инструменту в один момент.
Удаление припуска осуществляется неспешно. Перемещения, каковые снабжают постепенное удаление припуска, именуются перемещениями подачи.
Перемещения подачи кроме этого являются прямолинейными либо вращательными и сообщаются как режущему инструменту, так и заготовке. В зависимости от способа обработки осуществляется одно либо пара перемещений подачи.
Скорости движения рабочего подачи и главного движения обозначаются буквами v и s.
Виды движений рабочих подачи и главных движений рассматриваются ниже применительно к разным способам образования поверхностей.
В ходе обработки заготовка и режущий инструмент, в большинстве случаев, жестко связываются с теми либо иными рабочими органами станка и вместе с ними перемещаются относительно друг друга при осуществлении главного рабочего движения, перемещений подачи и профилирующих перемещений. Как правило рабочие органы станка совершают прямолинейное либо вращательное перемещение, или перемещаются по дуге окружности.
Направления перемещений рабочих органов и положение осей их вращения довольно этих направлений определяет положение образующей и направляющей линий, а соответственно и обработанной поверхности в пространстве. Так, эти направления образуют ту совокупность координат, довольно которой режущий инструмент и обрабатываемая заготовка должны занимать определенное положение. Эта совокупность координат возможно названа совокупностью координат станка.
Профилирующие перемещения. Нужная траектория профилирующих перемещений возможно взята разными способами. В случае если эта траектория является прямойлинию либо дугу окружности, то нужное перемещение возможно получено методом придания соответствующей геометрической формы — прямолинейной либо круговой — направляющим, по которым перемещается соответствующий рабочий орган вместе с режущим инструментом либо заготовкой.
Способ получения перемещения по заданной траектории методом придания соответствующей геометрической формы направляющим поверхностям, по которым перемещаются рабочие органы, будем именовать способом геометрического профилирования.
При применении геометрических способов профилирования основное движение подачи и рабочее движение смогут быть вместе с тем и профилирующими перемещениями, поскольку и те и другие перемещения являются или прямолинейными, или вращательными. Совмещение разных перемещений как правило ведет к упрощению кинематики и конструкции станка.
Геометрические способы профилирования в большинстве случаев снабжают более высокую точность, чем другие способы, при которых появляется последовательность дополнительных источников погрешностей (разглядываемых ниже).
Потому, что у многих обрабатываемых поверхностей образующая и направляющая линии имеют форму прямой либо окружности и смогут быть воспроизведены способом геометрического профилирования, а сам способ владеет указанными преимуществами, то способ геометрического профилирования обширно употребляется в современных металлорежущих станках.
В случае если траектория относительного перемещения режущего инструмента и обрабатываемой заготовки есть криволинейной, то она возможно взята методом сочетания двух либо нескольких функционально связанных дуговых и прямолинейных перемещений рабочих органов либо их подвижных элементов.
Для осуществления функциональной связи смогут быть использованы копиры. При перемещении рабочего органа по прямолинейным направляющим в направлении оси X ролик, жестко связанный с рабочим органом, скользит по пазу копира и перемещает рабочий орган в направлении оси У. Траектория перемещения определяется формой копира.
При ярком перемещении рабочего органа посредством копира на последний действуют большие нагрузки, появляющиеся под влиянием сил резания либо замыкающих сил. Для восприятия указанных нагрузок копир должен иметь достаточную ширину и высокую поверхностную твердость, которая достигается соответствующей термической обработкой. По окончании термической обработки копир для обеспечения нужной точности должен быть подвергнут относительно трудоемкой механической обработке.
Так, затраты на изготовление копира становятся большими; помимо этого, благодаря действию громадных нагрузок копир относительно быстро изнашивается и требует замены либо восстановления точности. Большая цена копира ведет к повышению себестоимости обработки подробностей при ярком применении копира для движения рабочего органа.
Деформации звеньев, связывающих рабочий орган с копиром, и самого копира, появляющиеся в ходе работы под нагрузкой, приводят к понижению точности обработки.
Для устранения последовательности из указанных недочётов в современных станках при профилировании по копиру используются следящие совокупности управления. При перемещении рабочего органа по прямолинейным направляющим вместе с ним движется копировальный (измерительный) прибор, жестко связанный кронштейном с рабочим органом. Щуп копировального прибора находится в контакте с профилем копира.
При перемещении рабочего органа копир воздействует на щуп копировального прибора и вызывает его смещение, благодаря чего копировальный прибор производит сигнал управления, поступающий по связи к управляемому приводу рабочего органа. Привод информирует перемещение рабочему копировальному прибору и органу и перемещает их в направлении смещения щупа копировального прибора , пока появившееся отклонение щупа не будет устранено. Данный процесс происходит непрерывно, снабжая относительное перемещение режущего инструмента по заданной траектории.
При следящих копировальных совокупностях на копир действуют только незначительные нагрузки, появляющиеся под действием упрочнений прижимающих щуп копировального прибора. Благодаря этого отпадает необходимость термической и последующей механической обработки копира, а долговечность копира увеличивается. Все этр ведет к уменьшению затрат на копиры, а соответственно и к понижению себестоимости обработки.
С применением следящей совокупности управления устраняется влияние деформаций звеньев, связывающих копир с рабочим органом, и самого копира на точность обработки, но появляются неточности, связанные с работой данной совокупности.
Рис. 2. Способы осуществления перемещения по заданной траектории.
Осуществление относительного перемещения режущего заготовки и инструмента по заданной траектории посредством копира возможно названо способом профилирования по копиру.
Профилирование по копиру используется не только при криволинейной траектории относительного перемещения, но во многих случаях кроме этого при дуговой и прямолинейной траекториях. В последнем случае профилирование по копиру употребляется тогда, в то время, когда прямолинейная траектория находится под углом к той либо другой оси координат станка. На данный момент профилирование по копиру при прямолинейной траектории находит все более широкое использование при автоматизации обработки ступенчатых поверхностей тел вращения, образующая которых является рядомвзаимно перпендикулярных прямых линий.
Нужная функциональная зависимость между перемещениями в направлении двух координат возможно во многих случаях взята кроме этого благодаря наличию кинематической связи между приводами, осуществляющими перемещения в направлении каждой из координат. Привод, осуществляющий перемещение рабочего органа по прямолинейным направляющим, кинематически связан через звено настройки 5 с приводом 4, осуществляющим перемещение рабочего органа.
Темперамент кинематической связи определяет форму траекторий в относительном перемещении. Посредством звена настройки возможно изменять те либо иные параметры траектории. Подобный способ обеспечения перемещения по заданной траектории именуется способом кинематического профилирования.
Способ кинематического профилирования возможно использован лишь для движения по траектории, которая описывается алгебраическим уравнением. В практике данный способ находит преимущественное использование при траектории в форме винтовой линии, и при прямолинейной траектории, расположенной под углом к той либо другой из осей координат станка. В отдельных случаях данный способ возможно использован чтобы получить траектории более сложной формы.
Способ кинематического профилирования находит широкое использование при воспроизведении мнимой создающей линии как огибающей последовательности последовательных положений режущей кромки при обработке зубьев шестеренок.
В практике современного станкостроения для осуществления функционально связанных перемещений рабочих органов все более широкое использование находят совокупности управления с вычислительными устройствами либо, как их принято именовать, совокупности цифрового программного управления. Способ профилирования, при котором используются указанные совокупности управления, возможно назван способом профилирования с применением вычислительных устройств.
Рабочий орган, перемещающийся по направляющим, и рабочий орган имеют свободные управляемые приводы, которыми руководит вычислительное устройство.
Вычислительное устройство в том либо другом виде приобретает данные о форме траектории, вычисляет величины Перемещений рабочих органов, нужные для получения заданной формы траектории, и подает по связям сигналы управления, каковые приводят к перемещению рабочих органов на заданную величину. Сигналы следуют с громадной частотой, и траектория фактически есть плавной линией.
Информация, нужная для выработки вычислительным устройством сигналов управления, возможно представлена в разном виде. Большим распространением пользуется способ фиксации информации, либо программы работы станка, на перфокартах либо перфолентах. На перфолентах и перфокартах информация фиксируется методом пробивки отверстий в соответствующих точках.
Информация, зафиксированная на перфокарте либо перфоленте, именуемых кроме этого программоносителями, считывается просматривающим устройством и в виде соответствующих сигналов поступает к блокам вычислительного устройства.
В качестве программоносителя смогут быть использованы магнитные ленты, киноленты и др. Программа возможно кроме этого зафиксирована установкой тумблеров либо штеккеров на пульте управления и другими методами.
Затраты на подготовку программы относительно малы, что формирует широкие возможности внедрения данного способа профилирования для обработки контурно- и пространственно-сложных поверхностей кроме того в условиях единичного производства и для автоматизации обработки маленьких партий подробностей, на чем мы подробнее остановимся ниже.
Для движения режущей кромки довольно обрабатываемой подробности по заданной траектории возможно использовано сочетание разных способов профилирования, к примеру геометрическое и кинематическое профилирование, либо профилирование по копиру и кинематическое профилирование. Примеры, иллюстрирующие сочетание разных способов профилирования, будут приведены ниже.
Функционально связанные перемещения смогут осуществляться не только в прямоугольных, но и в полярных координатах.
Перемещения, нужные для получения заданных размеров. Для получения в ходе обработки заданных размеров обработанной поверхности, и размеров, определяющих положение обработанной поверхности относительно базы отсчета, обрабатываемая заготовка и режущий инструмент должны быть в некотором роде ориентированы и координированы относительно друг друга в пространстве.
Под ориентацией мы понимаем достижение для того чтобы обоюдного размещения обрабатываемой заготовки и режущего инструмента, при котором обеспечивается параллельность либо перпендикулярность обрабатываемой плоскости либо оси обрабатываемой поверхности вращения тем либо иным ранее обработанным либо тёмным поверхностям, осевым линиям и т. п.
При координации достигается такое размещение соответствующих элементов режущей кромки инструмента относительно базы отсчета, при котором обеспечивается получение заданных размеров.
Потому, что положение образующей и направляющей линий задается в совокупности координат станка, то довольно данной совокупности должны быть ориентированы и координированы режущий инструмент и обрабатываемая заготовка.
Ориентация обрабатываемой заготовки и режущего инструмента возможно осуществлена довольно опорных поверхностей рабочих органов, на каковые конкретно опираются обрабатываемая заготовка и режущий инструмент, либо приспособления, служащие для их закрепления, поскольку опорные поверхности, со своей стороны, ориентированы относительно осей координат станка. Приемы, каковые используются при ориентировании обрабатываемой заготовки и режущего инструмента, рассматриваются в курсе разработки машиностроения. Во многих случаях для обеспечения нужной ориентации обрабатываемой заготовки либо режущего инструмента относительно осей координат станка приходится предусматривать дополнительные перемещения раоочих органов, в частности поворот их под углом относительно осей координат станка.
Координация режущего инструмента и обрабатываемой заготовки относительно друг друга, т. е. верное размещение образующей и направляющей линий относительно базы отсчета, чем достигается получение заданных размеров, обеспечивается предварительной установкой режущего заготовки и инструмента в направлении осей координат станка и ограничением их обоюдного перемещения в ходе обработки, т. е. ограничением рабочих ходов.
Перемещения, благодаря которым достигается предварительная установка режущего заготовки и инструмента в направлении осей координат станка, именуются установочными перемещениями. Во многих случаях в качестве установочных перемещений смогут быть использованы те же перемещения, каковые осуществляются в ходе подачи либо профилирования, в других случаях приходится вводить особые установочные перемещения.
Так, в самоё общем случае для образования на металлорежущем станке обработанной поверхности того либо получения и иного вида заданных размеров нужно осуществить: основное рабочее перемещение, профилирующие перемещения, перемещения подачи и установочные перемещения. Темперамент главных перемещений, нужных для получения обработанной поверхности заданной формы, и соответственно компоновка и конструкция рабочих органов станка будут изменяться в зависимости от вида используемого режущего методов и инструмента профилирования образующей и направляющей линий. Исходя из этого в первую очередь нужно разглядеть способы профилирования образующей и направляющей линий, используемых при образовании основных видов поверхностей, обрабатываемых разными режущими инструментами.
Необходимо заметить, что разные способы профилирования не равноценны с позиций точности, производительности, экономичности; но данный вопрос возможно рассмотрен лишь в последующих разделах.
