Основні та допоміжні рухи в верстатах, кінематичні схеми.

Процес отримання на верстатах деталей заданої форми і розмірив склада –

ється в зніманні з заготовки лишнього металу за допомогою інструменту, рі –

жуча кромка якого пересувається відносно заготовки.

Таким чином: верстат являє собою поєднання механізмів, які виконують визначену роботу, яка пов’язана зі зміною форми, розмірив і шорсткості поверхонь заготовок за допомогою верстатного інструменту (Рис.2.2.).

Схеми різання розрізняються по інструменту, який використовується і по характеру його руху.

Сутність процесу різання заключається в руйнуванні (порушенні суцільної структури) матеріалу під дією інструментів і прикладанням зовнішніх сил з дотриманням визначених параметрів, які впливають на якість обробки.

Рис.2.2. Види обробки матеріалів різанням.

Необхідне відносне переміщення ріжучої кромки інструменту здійснюється внаслідок сполучення рухів інструменту і заготовки, які називаються основними (робочими)рухами.

Основні рухи поділяються на:

- Головний рух, (ГР)-рухза рахунок якого інструмент виконує різання.

Головний рух здійснюється окремим електроприводом, який називається

головним приводом (ГП).

- Рух подачі, який призначений для переміщення інструменту або заго-

товки. Рух подачі здійснюється або від головного приводу через механічну

передачу, або від окремого приводу подачі (ПП).

Допоміжний рух, який призначений для вдосконалення процесу обробки,

тобто: установки інструменту, автоматичного підводу робочих органів, попередньої установки, фіксації і швидкого відводу їх, а також для подачі в зону різання змащувально-охолоджувальної рідини (ЗОР). Приводи, які виконують допоміжні рухи називаються допоміжними.

Передача рухів в верстатах від двигунів до робочих органів здійснюється кінематичними колами, які складають кінематичну схему верстату.

По кінематичній схемі розраховуються швидкості руху робочих органів верстату (або по заданим швидкостям робочих органів визначаються кутові швидкості двигунів), а також моменти на валу двигуна і ККД механізму.

2.Параметри процесу обробки.

1. Подача – це шлях, який проходить інструмент (різець) за один оберт шпинделю, або заготовка за одиницю часу.

Для верстатів з обертовим головним рухом (токарні, свердлильні) подача

є обертовою і вимірюється в міліметрах за оберт шпинделю: [S] = мм/об.

Для верстатів зі зворотно-поступовим головним рухом подача є хвилинною і вимірюється в міліметрах за хвилину [S_хв] = мм/хв.

S_хв= S × n , де n – оберти шпинделю, об/хв.

В залежності від напрямку руху інструменту відносно осі обертання шпин-

делю подача може бути повздовжньою або поперечною.

2. Глибина різанняt –це найкоротша відстань між поверхнею, яка оброб –

люється і поверхнею, яка оброблена за один прохід (рис.2.3.).

Рис.2.3. Подача, глибина і сила різання при обточуванні на токарному верстаті.

3. Швидкість різання V_z – це швидкість переміщення точки поверхні, яка

обробляється відносно ріжучої кромки інструменту.

Для верстатів з обертовим головним рухом, - це окружна швидкість за –

готовки (інструменту):

V_z = p×D×n / 1000, м / хв.

D – діаметр заготовки (інструменту), мм;

n – частота обертання заготовки (інструменту), хв^-1 (об/хв.).

(Для шліфувальних верстатів швидкість різання вимірюється в м/с.)

Для верстатів зі зворотно-поступовим головним рухом швидкістю різання

являється швидкість робочого ходу V_р.

V_р= L_р / 1000Т_р,м/хв., де

L_р – довжина ходу робочого органа верстата, мм;

Т_р – час робочого ходу, хв.

4.Сила і потужність різання.

На інструмент діє сила R (рис.2.3), значення якої залежить від параметрів

різання, геометрії інструменту, матеріалу заготовки та від властивості ЗОР.

Силу Rможна розкласти по трьох взаємно перпендикулярним напрямках

на складові: F_x, F_y, F_z.

F_z –сила різаннямає найбільше значення діє в напрямку швидкості різання і визначає потужність, яка необхідна для здійснення головного руху.

F_x– сила подачі, діє протилежно напрямку повздовжньої подачі і визначає потужність, яка витрачається на цю подачу.

F_y– радіальна сила, діє протилежно напрямку поперечної подачі (наприклад при відрізанні заготовки).

Приблизні співвідношення:

F_y = (0,4 ¸ 0,5) F_z , F_x = (0,25 ¸ 0,3) F_z , R = (1,1¸ 1,15)F_z .

Потужність різання Р_різ – це ефективна потужність, яка необхідна для руй –

нування шару металу в процесі різання.

Р_різ= ( F_z × V_z / 60) × 10 ^-3 , кВт,де [ F_z] , Н, [V_z] , м/хв.

Потрібна потужність електродвигуна Р_дв. більше Р_різ на величину втрат в механізмах верстата, які залежать від ККД (h).

Р_дв.= Р_різ / h ,кВт.

Потужність подачі: Р_п = F_x× S_хв / 60 ,кВт.

Для практичних розрахунків користуються співвідношеннями:

Р_п = (0,01 ¸ 0,02) Р_різ – для токарних і свердлильних верстатів;

Р_п = (0,02 ¸ 0,03) Р_різ – для фрезерних верстатів.

При використанні потужності електродвигуна головного приводу для подачі інструменту:

Р_дв = Р_тер + Р_різ / h₁ + Р_п / h₂ ,де

h₁ – ККД механізму головного приводу,

h₂ – ККД механізму привода подачі,

Р_тер – потужність, яка витрачається на подолання сил тертя в напрямних механізму подачіР_тер = (G_пр × m × S_хв / 60) × 10 ^–3, кВт, де.

m - коефіцієнт тертя,

G_пр – вага пристрою, Н.

При пересуванні механізму в вертикальному напрямку потужність двигуна допоміжного приводу або приводу подачі додатково витрачається на підйом цього механізму Р_в:Р_в = G_пр × S_хв / 60 × 10 ^–3, кВт.

Втрати потужності в верстаті при номінальному навантаженні DР_в.н:

DР_в.н = (Р_{різ.ном.}/ h_ном) - Р_{різ.ном.}

Потужність холостого ходу механізму верстату Р_х.х :

Р_х.х = 0,6 DР_в.н , або Р_х.х = a × Р_різ ,де

a = 0,6 (1 - h_ном) / h_ном

3.Загальні питання електроприводу верстатів.