3. Анализ кинематики станков с чпу
При проведении анализа кинематической схемы станка определяется состав приводов главного движения и подач. При этом указывается тип применяемого электродвигателя.
Составляются уравнения кинематического баланса для характерных вариантов работы привода, например, для наименьших и наибольших частот вращения шпинделя и для скорости быстрого перемещения исполнительных органов станка.
С помощью этих уравнений с учетом значений частоты вращения вала электродвигателя nэ и параметров кинематики проверяются значения частоты вращения шпинделя nшп, рабочей подачи S или скорости быстрого перемещения Vб, указанные в основных технических характеристиках станка.
Например, в состав модуля главного движения токарного станка с ЧПУ могут входить: регулируемый электродвигатель, зубчатая ременная передача, шпиндель.
Расчетные перемещения конечных звеньев кинематической цепи
nэ , мин-1 nшп , мин-1.
Уравнение кинематического баланса цепи главного движения
,
где z1 и z2 – числа зубьев ведущего и ведомого шкивов соответственно зубчатой ременной передачи.
После подстановки числовых значений z1, z2 и nэ находится nшп.
При подстановке в формулу значения nэ max можно определить возможную максимальную частоту вращения шпинделя nшп max. Аналогично после подстановки в формулу nэ min определяется значение nшп min. Можно при необходимости решить обратную задачу, то есть при известных из расчета режимов резания значении nшп и передаточных отношений кинематической цепи возможно уточнение требуемого значения частоты вращения вала электродвигателя nэ.
Подобным образом анализируются и другие кинематические цепи приводов исполнительных органов станка.
Модуль продольных подач токарного станка с ЧПУ может содержать: регулируемый электродвигатель, муфту, соединяющую вал двигателя с ходовым винтом, пару «винт-гайка», исполнительный орган – продольные салазки (каретку).
В этом случае расчетные перемещения конечных звеньев кинематической цепи
nэ , мин-1 Sпрод , мм/мин,
уравнение кинематического баланса цепи
,
где Sпрод – скорость (подача) продольного поступательного движения суппорта, tхв – шаг ходового винта тягового устройства.
После подстановки числовых значений tхв и nэ находится величина подачи Sпрод. При подстановке минимального значения частоты вращения электродвигателя nэ min определяется наименьшее значение подачи Sпрод min , при подстановке значения nэ max - скорость быстрого хода Vб.
При необходимости можно решить обратную задачу, то есть при известном из расчета режимов резания значении Sпрод возможно уточнение требуемого значения частоты вращения вала электродвигателя nэ.
Контрольные вопросы
Для заданной модели станка с ЧПУ:
- указать состав привода главного движения;
- указать состав привода продольных (или поперечных) подач;
- составить уравнения кинематического баланса привода главного движения и определить предельные значения частоты вращения шпинделя;
- составить уравнения кинематического баланса привода подач и определить значение наибольшей скорости поступательного перемещения шпиндельной бабки (стола, салазок и т.п.).