Обработка нагрузочной диаграммы поперечно-строгального станка

Рассмотрим обработку нагрузочной диаграммы поперечно-строгального станка, в котором процесс резания обрабатываемой детали осуществляется при движении резца, закрепленного на резцовой головке, относительно неподвижной детали, закрепленной на столе станка. Привод перемещения резцовой головки включает кривошипно-кулисный механизм, кинематическая схема которого показана на рис. 27. Положения механизма при резании и текущее показаны жирными линиями, крайние положения – пунктирными. Заданная нагрузочная диаграмма механизма приведена на рис. 28.

Рисунок 27 – Кинематическая схема механизма

поперечно-строгального станка

Рисунок 28 – Заданная нагрузочная диаграмма

поперечно-строгального станка

Механизм состоит из кривошипа 1, кулисного камня 2, кулисы 3, тяги 4 и резцовой головки 5, на которой закреплен резец. Заданными при обработке нагрузочной диаграммы являются размеры звеньев механизма, координаты опорных кинематических пар, связанных со стойкой (корпусом станка), и число оборотов кривошипного вала.

При разметке траекторий кинематических пар А, С и D на схеме механизма за его начальное (первое) положение принимается такое, при котором отрезок ВС₁ кулисы лежит на касательной к окружности траектории движения кривошипа в точке А₁ (см. рис. 27). Начало и конец резания (точки D_н и D_к) соответствуют пути резания S_p и повороту кривошипа ОА на угол j_Р. Полный ход резцовой головки S_Дмакс = Н соответствует крайним положениям кулисы ВС, при которой в точках А₁ и А₉ ось кулисы является касательной к окружности движения точки А.

Для построения расчетной нагрузочной диаграммы по положениям точек D_н и D_к обратным построением строят планы механизма для этих положений (рис.27) и определяют угол j_p поворота кривошипа ОА при резании. В принятом масштабе на оси абсцисс откладывают угол j_Р и с учетом масштабных коэффициентов m_Р и m_j строят расчетную нагрузочную диаграмму (рис. 29). Если, кроме силы резания, другие силы сопротивления не учитываются, то достаточно выполнить разбиение оси абсцисс на интервалы только на участке угла j_p, так как в других положениях механизма приведенные моменты сил сопротивления будут равны нулю.

Рисунок 29 – Расчетная нагрузочная диаграмма

поперечно-строгального станка

Приведенный момент сил сопротивления в каждом i-м положении механизма определяется из условий равенства мощностей этих сил и приведенных сил за цикл установившегося движения по формуле

, (60)

где r = l_OA – радиус кривошипа ОА [м];

, – cкорости точек D и А в соответствующем положении механизма [м/с].

Скорость VА = w r принимается постоянной из условия принятия постоянной угловой скорости кривошипа ОА. Скорости определяются из рычагов Жуковского, один из которых показан на рис. 30. Приведенная сила , приложенная в точке А кривошипа определяется по силе резания Ррез с помощью рычага Жуковского. При необходимости учета других внешних сил – сил трения, веса звеньев и других сил вредного сопротивления эти силы прикладываются в сходственных точках на рычаге Жуковского и приведенный момент сил сопротивления определяется с учетом этих сил по формуле (60).

Рисунок 30 – Рычаг Жуковского для положения механизма поперечно-строгального станка при повороте кривошипа ОА на угол j

По данным, рассчитанным по формуле (60), строят графики приведенных моментов (j), (j) и работ (j), (j) сил сопротивления и сил движущих (рис. 31).

Рисунок 31 – Графики приведенных моментов (а) и работ (б) сил движущих

и сил сопротивления поперечно-строгального станка