Методика разработки кинематической схемы станка

Базой для разработки кинематической схемы служит технологическая схема станка, режимы обработки детали, параметры механизмов главного движения и подачи. Выбранная кинематическая схема определяет конструкцию станка, его массу и экономическую эффективность при изготовлении и эксплуатации.

При разработке кинематической схемы учитываются следующие принципы [9,10].

Максимально возможная простота. Чем проще кинематическая схема станка, тем более простой и менее трудоемкой в изготовлении получается созданная по ней конструкция. Кроме того, станки со сложной кинематической схемой труднее в обслуживании и менее надежны в эксплуатации.

Общую кинематическую схему следует разбить на несколько автономных цепей с отдельными двигателями и минимальным количеством кинематических пар. Надо стремиться к сокращению или исключению механизмов сложных при изготовлении и сборке. К таким механизмам относятся червячные, планетарные, мальтийские передачи и др. Надо стремиться, чтобы все валы и оси были только параллельны или перпендикулярны.

Максимально возможная степень автоматизации по основным и вспомогательным движениям. Степень автоматизации определяется коэффициентом:

(12)

где Т_ар – время выполнения операций в автоматическом режиме;

Т_ц – цикл обработки детали.

Коэффициент h_а = 0,5...1 характеризует степень занятости рабочего на станке и возможность многостаночного обслуживания.

Выполнение этого требования обеспечивает большую производительность и повышает безопасность работы на станке. С этой точки зрения наилучшим вариантом является кинематическая схема станка-автомата. Однако это приводит к усложнению конструкции станка. Поэтому вопрос о целесообразности степени автоматизации проектируемого станка следует решать исходя из масштабов производства, возможной экономии вспомогательного времени, а также на основе опыта эксплуатации аналогичных станков.

Возможно более высокий КПД тех кинематических цепей, в которых расходуется большая часть энергии. Для большей части станков это относится к цепям механизма главного движения. В остальных механизмах передаваемая мощность мала, поэтому и при низком КПД потери мощности будут невелики.

Общий КПД кинематической цепи находится как произведение КПД отдельных передач, поэтому повышение КПД достигается путем сокращения числа передач и исключением передач с низким КПД (винтовых, червячных и т. д.).

Обеспечение требуемой точности работы механизмов станка. Погрешности движения отдельных механизмов обусловлены многими ошибками и прежде всего неточностью изготовления и монтажа. В результате износа в кинематических парах появляются зазоры, в ременных и фрикционных передачах возникает проскальзывание, кинематические пары начинают передавать движения неравномерно, в механизмах наблюдается изменение скорости, утечка масла в гидроприводе и т. д.

Уменьшение влияния кинематической схемы на точность работы станка достигается выбором такого варианта, при котором неточности в передаче движения были бы наименьшими. Действенным средством в данном случае является уменьшение количества звеньев схемы, а также увеличением значений передаточных чисел в цепи. В кинематических цепях, предназначенных для точного согласования скоростей, применение ременных и фрикционных передач недопустимо.

Использование нормализованных, стандартизованных и унифицированных узлов. Нормализованные, стандартизованные и унифицированные узлы, многократно проверенные на практике, должны использоваться в максимальном объеме. Применение в кинематических цепях электродвигателей постоянного тока, моторов-редукторов, моторов-вариаторов-редукторов, гидромоторов позволит без промежуточных передач присоединять их к рабочим органам машин.