Компоновки станков

При проектировании станка, кроме расчета и конструирования отдельных узлов и механизмов, решают вопросы синтеза – объединения их в одной машине. Отдельные узлы необходимо увязать и скомпоновать таким образом, чтобы станок в наибольшей степени отвечал условиям высокой точности, производительности, экономичности и удобства обслуживания; чтобы архитектурные формы станка соответствовали эстетическим требованиям, предъявляемым к современным машинам.

Конструктивная компоновка станка, материализуя его кинематические связи, влияет на архитектурную форму станка и определяет его технико-экономические и эксплуатационные характеристики.

Как известно, металлорежущие станки отличаются чрезвычайным разнообразием конструктивных форм и размеров. Однако можно установить типовые компоновки станков, так как последние состоят из целевых узлов и механизмов, характерных для всех типов станков.

Станок, как и всякая развитая рабочая машина, состоит из двигательного, передаточного и исполнительных (целевых) механизмов, осуществляющих технологический процесс.

Если же рассматривать целевые узлы станка, которые определяют его конфигурацию, то можно выделить следующие три основные группы.

Корпусные узлы (базовые) – станины, стойки, траверсы, колонны. На их долю в общем балансе податливости станка приходится до 60-80%. Они обычно создают основу машины и определяют взаимное расположение всех узлов.

Узел детали – стол, передняя и задняя бабки. Они определяют положение и характер движения обрабатываемых деталей.

Узел инструмента – суппорт, револьверная головка, бабка инструментального шпинделя. Они определяют расположение и характер движения инструмента по отношению к детали.

Взаимное расположение и характер движения узла детали и узла инструмента определяют основную компоновку станка.

Таким образом, под компоновкой станка понимается определенная система расположения его основных узлов и несущих систем, характеризующаяся определенными пропорциями и свойствами.

Основными факторами, определяющими компоновку станка, являются: режимы и силы резания; движения в станке и методы их осуществления; форма, размер, масса и материал заготовки; количество и вид снимаемой стружки; вид и число инструментов; относительное расположение обрабатываемой заготовки и инструмента; требования к шероховатости и точности обработанной поверхности; требуемая производительность; степень автоматизации; число шпинделей и их расположение (горизонтальное, вертикальное или наклонное); цикл работы (автоматический, полуавтоматический или ручной); тип и особенности привода станка (шестеренная коробка, вариатор, бесступенчатый электропривод и т.д.); степень стандартизации и унификации узлов и деталей; необходимость использования загрузочно-разгрузочных устройств; возможность встраивания в автоматическую линию (если это предусмотрено заданием на проектирование); необходимость автоматической смены инструмента; необходимость обеспечения станка различными приспособлениями и устройствами; традиции компоновки и тенденции формообразования станков; серийность проектируемого станка (т.е. размер серий выпуска); особые требования.

При выборе схемы компоновки необходимо обратить внимание на удобство установки и крепления заготовки, смены инструмента, наладки и подналадки станка, наблюдения за работой станка, отвода и сбора стружки, подачи и сбора охлаждающей жидкости, сборки и разборки, ремонта и транспортирования станка. Кроме того, нужно обратить внимание на устойчивость и жесткость станка, габаритные размеры, площадь, занимаемую им, его массу, уменьшение числа стыков [18].

Существуют типовые схемы компоновок металлорежущих станков, но могут быть и оригинальные. Конструктор должен выбрать, исходя из указанных ранее факторов и требований, оптимальную схему компоновки для конкретного случая. В настоящее время оптимизацию выбора схемы компоновки станка производят с использованием ЭВМ.

Разработку общей компоновки станка целесообразно проводить в четыре этапа: подбор и расчет отправных позиций проекта; установление и фиксация взаимосвязи отправных позиций проекта, т.е. составление «размерной схемы станка»; выявление и решение произвольных элементов проекта, т.е. тех решений, которые конструктор должен сделать сам; выполнение общего вида скомпонованного станка.

Вначале задача конструктора сводится к анализу различных вариантов компоновок и выбору оптимального варианта для данных конкретных условий. Помимо основных движений в станке, необходимых по условиям формообразования, на компоновку станка влияют также установочные перемещения, необходимые для настройки станка и осуществления различных вспомогательных операций.

Совокупность всего набора движений предопределяет множество принципиальных компоновок станка. Однако на базе выбранной принципиальной компоновки возможны дополнительные варианты оформления, связанные со следующими факторами.

Обеспечение технико-экономических показателей в значительной степени зависит от выбора компоновки станка.

Точность обработки существенно зависит от выбора компоновки станка, так как последняя влияет на жесткость несущей системы (рис. 4.1), на тепловой баланс и соответствующие температурные деформации (рис. 4.2) [12].

От компоновки станка зависит схема нагружения несущей системы силами резания и массой подвижных и неподвижных узлов, а это в значительной степени влияет на величину и характер упругих перемещений. Особое значение имеют узлы, связанные с массивными обрабатываемыми деталями. Перемещение этих узлов вместе с заготовками в процессе обработки может сильно повлиять на перераспределение упругих деформаций и вызвать соответствующие погрешности обработки.

Рис. 4.1. Влияние компоновки на жесткость несущей системы станка на примере

консольного (I) и бесконсольного (II) фрезерных станков:

1 – деформация колонны; 2 – деформации станины или консоли: 3 – смещения

в горизонтальных направляющих; 4 - смещения в вертикальных направляющих;

f_x, f_y, f_z – упругие перемещении инструмента относительно заготовки

соответственно по осям х, у, z

Рис. 4.2. Влияние компоновки на характер температурных деформаций

Универсальность станка также значительно влияет на окончательный выбор его компоновки. При этом необходимо учитывать массу, габариты, транспортабельность, способы закрепления обрабатываемых деталей на данном станке для всего их множества. Кроме того, от компоновки станка зависит и его переналаживаемость. Для станков с ручным управлением очень важным фактором является удобство обслуживания.

Дата добавления: 2015-07-08