- •§§ Общие вопросы проектирования металлорежущих станков. § Стадии проектирования и подготовки станка к производству
- •§ Основные технико-экономические показатели станков и станочных систем
- •§ Основные тенденции и перспективы развития станков и станочных комплексов
- •3. Применение вычислительной техники для автоматизации производства.
- •4. Унификация и нормализация.
- •2. Силовая характеристика.
- •Мощность электродвигателей главного движения
- •§ Проектирование привода главного движения в станках
- •§ Множительные структуры
- •§ Графическое изображение множительных структур
- •§ Оптимальный вариант множительной структуры
- •§ Коробки скоростей со сложенной структурой
- •§ Особые множительные структуры Применение сменных колёс
- •§ Коробки со связанными колёсами Принимаются для уменьшения количества зубьев колёс и основных размеров коробок скоростей.
- •§ Структуры с изменёнными характеристиками групп
- •§ Привод с бесступенчатым регулированием скорости
- •При этом должно выполняться условие: – диапазон регулирования привода, где Дд – диапазон регулирования двигателя,Дк– диапазон регулирования коробки скоростей.
- •§ Коробки скоростей с приводом от многоскоростных электродвигателей
- •Чаще всего применяют 2-х скоростные двигатели: 1500 – 3000, 750 – 1500, 500 – 1000; 3-х скоростные: 750 – 1500 – 3000 об/мин; 4-х скоростные: 375 – 750 – 1500 – 3000 об/мин.
- •§ Механизмы переключения передач в станках с чпу и с ручным переключением
- •§§ Шпиндельные узлы станков. § Основные проектные критерии
- •§ Конструкции шпиндельных узлов
- •§ Опоры шпиндельных узлов
- •Увеличение быстроходности, уменьшение жёсткости
- •§ Посадки сопряжённых поверхностей
- •§ Расчет шпиндельных узлов на жесткость
- •§ Расчет на жесткость шпинделя с учетом податливости опор
- •§ Подшипники скольжения шпинделей
- •Гидродинамические подшипники.
- •Гидростатические подшипники.
- •Опоры с газовой смазкой.
- •§§ Привод подач станков. § Основные проектные критерии приводов подач станков с чпу
- •§ Выбор типа электродвигателя
- •§ Выбор тягового устройства
- •§ Передача винт-гайка качения
- •§ Приводы подач с высокомоментными двигателями
- •§ Привода микроперемещений
- •§§ Несущая система станков. § Назначение несущей системы, основные проектные критерии
- •§ Материалы и конструктивные формы несущей системы
- •§ Жесткость стыков базовых деталей
- •§ Расчет на жесткость методом конечных элементов
- •§§ Направляющие станков. § Основные проектные критерии. Классификация направляющих
- •§ Направляющие скольжения
- •§ Расчет направляющих скольжения
- •§ Направляющие качения
- •§ Комбинированные направляющие качения-скольжения
- •§ Гидродинамические, гидростатические, аэростатические направляющие. Особенности конструкции
- •§§ Манипуляторы. § Манипуляторы для смены заготовок
- •§ Манипуляторы для смены инструментов
- •§ Проектирование и расчет манипуляторов
§§ Манипуляторы. § Манипуляторы для смены заготовок
Применяются, как правило, в безлюдной технологии в механообрабатывающем производстве, при обработке тел вращения на многооперационных, кругло или внутришлифовальных станках с ЧПУ.
Выполняются в виде манипуляторов с поворотным или рычажным захватом.
В большинстве многооперационных станков используют различные схемы автоматической смены столов-спутников с одно-, двух- или много загрузочными устройствами. Заготовки предварительно устанавливаются, закрепляются на столе-спутнике, а затем переносятся в рабочую позицию, что позволяет сменять заготовки любой сложной формы (например, заготовки корпусных деталей).
Примеры загрузочных устройств
на многооперационных станках с ЧПУ
при обработке деталей сложной формы.
Поперечно-продольная схема.
1 – станок
2 – заготовки
3 – шпиндель с инструментом
4 – транспортер
Поперечная схема
1 – станок
2 – стол-спутник
§ Манипуляторы для смены инструментов
К ним относятся:
1) Накопители инструментов (револьверные головки, инструментальные магазины, многопозиционные резцедержатели).
2) Автооператоры (манипуляторы с захватными механизмами).
3) Зажимные механизмы в шпинделе.
4) Транспортные устройства.
Рассмотрим один из вариантов смены инструмента на примере работы автооператора станка типа «ОЦ» (обрабатывающей центр).
Происходит при остановке шпинделя:
1. Шпиндельная головка поднимается в крайнее верхнее положение – позицию смены. Отработавший инструмент вводится в правый захват автооператора и освобождается от зажима в шпинделе.
2. Включается двигатель автооператора, происходит зажим инструментов в захватах руки, движение руки вдоль оси шпинделя, вследствие чего инструмент вместе с оправкой извлекается из шпинделя и из втулки перегружателя.
3. Происходит поворот руки на 1800, инструменты отработавший и вступающий в работу меняются местами.
4. Рука автооператора втягивается в прежнее положение, т.е. новый инструмент вводится в шпиндель, а отработавший – во втулку перегружателя, захваты разжимаются.
5. Инструмент зажимается в шпинделе, головка идет вниз для обработки. Перегружатель относит отработавший инструмент в магазин.
§ Проектирование и расчет манипуляторов
Характерными особенностями расчета манипуляторов являются:
- короткое время цикла работы.
- непостоянство массы и момента инерции исполнительных органов.
- большие динамические нагрузки, колебания и удары в механизмах приводов при разгоне, торможении, реверсе (т.е. при переходных режимах работы).
Приводы манипуляторов – это системы, состоящие из двигателя, передаточного механизма и устройства управления. В качестве двигателей используют гидро и пневмоцилиндры, гидропневмодвигатели с вращательным или касательным движением. К передаточным механизмам относят редукторы, зубчато-реечные, кривошипные, кулачковые и т.д. передачи.
Переходные режимы работы манипуляторов характеризуются законом изменения скорости V их движения за время t.
Наибольшее быстродействие механизма достигается, когда переходный процесс состоит из двух этапов:
- разгон с максимально возможным ускорением до скорости Vmax;
- торможение с наибольшим замедлением до полной остановки.
Особенностью манипуляторов является их неуравновешенность из-за переменности масс исполнительных органов, вследствие чего возникает дополнительный момент Мн – момент неуравновешенности.
Схема определения Мн для автооператора механизма смены инструментов с горизонтальной осью вращения.
, где
m1, m2 – масса инструментов;
R – расстояние между осями автооператора и инструмента;
φ – угол наклона автооператора;
g – ускорение силы тяжести.
В зависимости от положения автооператора направление действия Мн может меняться.
Характеристики приводов с гидоропневмоцилиндрами выбирают по расчетным значениям параметров исполнительных механизмов манипуляторов: наибольшей скорости Vmax и предельной нагрузке Fmax.
По этим значениям и выбранному давлению Р определяют диаметр цилиндра:
, где
в – коэффициент типа уплотнений штока цилиндра (1,1÷1,5).
Затем вычисляют расход жидкости:
, где
S – площадь поршня.
По каталогу определяют ближайший типоразмер гидро или пневмоцилиндра.