Кинематическая струкрура зубообрабатывающих станков на основе унифицированных гидравлических связей

08_Statya_09Одним из важнейших технико-экономических показателей качества станков деталей узлов, деформациями упругой системы от действия сил резания, массы подвижных узлов, является точность обработки, определяемая погрешностью изготовления температурных воздействий.

Кинематические цепи зубо- и резьбообрабатывающих станков в большинстве своем состоят из механических передач, связывающих с требуемым кинематическим отношением обрабатываемую заготовку и инструмент. К наиболее существенным недостаткам кинематических цепей, составленных из механических звеньев, относятся:

1. Значительная протяженность и громоздкость кинематических цепей, особенно при сложном пространственном расположении рабочих органов и при больших расстояниях между исполнительными органами станка;

2. Непостоянная крутильная жесткость кинематических цепей, которая зависит от протяженности цепи, количества и жесткости стыков кинематических пар, составляющих цепь;

3. Индивидуальное проектирование и построение внутренних кинематических цепей под каждую отдельную компоновку станка одного и того же типа и назначения, но разного габарита.

Применение механических связей усложняет конструкцию станка, увеличивает его металлоемкость, а при значительной протяженности механической цепи не всегда возможно обеспечить необходимую кинематическую точность цепи без применения специальных корригирующих устройств.

При рациональном построении внутренних кинематических цепей станков, достижение высокой точности кинематических цепей станков может быть реализовано уменьшением до возможного предела погрешностей составляющих звеньев цепи и выбором такой кинематической схемы и ее звеньев, которые делают возможным минимальное влияние этих погрешностей и обеспечивает значительное уменьшение отдельных составляющих суммарной погрешности кинематической цепи. Это возможно осуществить обеспечением необходимой и достаточной точности делительных червячных передач, необходимой точности промежуточных звеньев кинематических цепей формообразования (зубчатые колеса, подшипники); рациональным построением кинематической цепи с целью уменьшения влияния погрешности ее элементов. Это достигается тем, что кинематическую цепь целесообразно составлять из возможно меньшего числа промежуточных звеньев, так как их погрешности суммируются.

Одним из возможных путей совершенствования станков может служить реализация модульного принципа формирования техники при проектировании и построении внутренних кинематических цепей.

Построение внутренних кинематических цепей на основе шагового гидропривода в виде гидравлических связей возможно благодаря тому, что при использовании гидравлических связей обеспечивается:

1) Жесткая функциональная кинематическая связь между исполнительными органами с сохранением точного передаточного отношения, численное значение котрого определяется исходя из расчетных перемещений кинематической цепи;

2) Возможность регулирования скоростей движения исполнительных органов и их передаточных отношений в определенном диапазоне;

3) Податливость гидравлической цепи не ниже податливости цепи, составленной из механических звеньев.

При этом представляется возможным создание кинематики станков с разнообразными технологическими возможностями, разных типоразмеров и разного исполнения на основе ограниченного, экономически обоснованного ряда типоразмеров одинаковых типовых унифицированных элементов (модулей), имеющих функциональную и конструктивную завершенность с использованием ограниченного числа деталей и узлов индивидуального проектирования и изготовления.

Модульный принцип рационального построения внутренних цепей металлорежущих станков, возможно осуществить в зубообрабатывающих станках используя гидравлические связи в виде дискретного шагового гидропривода с исполнительными силовыми шаговыми гидродвигателями

Структурно шаговый гидропривод состоит из трех функционально и конструктивно завершенных агрегатов (модулей): источника рабочей жидкости (насосная установка); управляющего устройства (генератор гидравлических импульсов) и силового гидравлического шагового двигателя. Используя высокие компоновочные свойства гидравлического шагового привода, представляется возможным применить гидравлические связи на его основе при построении внутренних кинематических цепей, требующих точных взаимосвязанных движений заготовки и инструмента и осуществить на их основе агрегатно-модульный принцип построения внутренних цепей металлорежущих станков, позволяющего не конструировать кинематические цепи станков различного назначения с большим различием характеристик каждый раз заново, а компоновать их из небольшого, экономически обоснованного, количества типоразмеров одинаковых типовых (или стандартных) общих блоков (модулей).

Внедрение блочно-модульного принципа при построении внутренних (формообразующих) цепей станков на основе гидравлических связей взамен механических, используя гидравлический шаговый привод, позволяет решить следующие задачи при конструировании станков:

1. Обеспечивает конструктивную однородность внутренних кинематических цепей для всех типов станков различного технологического назначения, в которых при работе требуется осуществить жесткую функциональную связь между инструментом и заготовкой. Построение рациональной компоновки сложных формообразующих цепей станков выполняется из ограниченной номенклатуры составных унифицированных агрегатов (модулей), имеющих функциональную и конструктивную завершенность с использованием ограниченного числа деталей и узлов индивидуального проектирования и изготовления, которые при соответствующей компоновке обеспечивают построение внутренних цепей различного функционального назначения. При этом выполняются технологические и компоновочные условия по точности, числу формообразующих движений, металлоемкости для конкретной технологической задачи (цепи деления, обката, винторезные, дифференциальные, затылования и т. д.) в станках различного технологического назначения.

2. Расширяет возможности применения шагового гидропривода для выполнения сложных взаимосвязанных формообразующих движений в станках, особенно при сложном пространственном расположении рабочих органов станка при большом числе промежуточных звеньев в цепи и при значительном расстоянии между подвижными рабочими органами, когда механические кинематические цепи становятся сложными и громоздкими, что приводит к усложнению конструкции станка и снижению точности функционально связанных перемещений.

08_Statya_09-013. Обеспечивает значительное сокращение сроков и снижение трудоемкости проектирования, изготовления и освоения новых конструкций цепей, поскольку допускает возможность многократного использования составных элементов цепей в различных комбинациях и сочетаниях в новых компоновках, обеспечивает рациональное построение кинематики станка с наименьшим числом механических звеньев, т. к. возможно прямое непосредственное соединение исполнительного силового шагового гидродвигателя с исполнительными узлами инструмента и заготовки без применения коробок подач, редукторов или промежуточных передач.

4. Повышает точность кинематических цепей за счет уменьшения накопленной погрешности. Общая погрешность механической кинематической цепи при замене ее гидравлической связью между согласуемыми рабочими органами, обуславливающая накопление ошибки за счет увеличения угла закручивания по ее длине, в случае применения гидравлической связи предельно сокращается. Погрешность гидравлической связи независимо от расстояния между задающим устройством и исполнительным шаговым гидромотором определяется точностью изготовления шагового гидродвигателя и его элементов, точностью заготовки и инструмента.

5. Уменьшает металлоемкость и массу станка за счет исключения из механической цепи до возможного минимума промежуточных звеньев (шестерен, валов, подшипников и т. п.) при замене ее гидравлической связью. Это существенно упрощает кинематику станка и одновременно приводит к увеличению жесткости и точности, а также позволяет сблизить узел инструмента и узел заготовки при сложном пространственном расположении рабочих органов станка.

6. Обеспечивает конструктивную преемственность при создании станков благодаря типизации конструктивных решений внутренних кинематических цепей, выполненных в виде гидравлических связей на основе шагового гидропривода, состоящего из функционально и конструктивно завершенных агрегатов (модулей). Они имеют унифицированные габаритно-установочные и присоединительные элементы и выполняют заданные функции либо самостоятельно, либо совместно с аналогичными модулями в зависимости от назначения, сложности внутренней цепи, количества формообразующих движений, точности цепи.

7. Позволяет не конструировать внутренние кинематические цепи станков различного технологического назначения и разных типоразмеров одного назначения каждый раз заново, а компоновать их из функционально и конструктивно завершенных агрегатов (модулей), взятых в таком сочетании, что обеспечивает необходимые формообразующие движения, рациональную компоновку станка и точность кинематических связей

Гаращук А.О.


Комментарии (0)