Материал: Синтез и анализ компоновок металлорежущих станков (90

Общие сведения

Под компоновкой металлорежущего станка понимается система расположения узлов и направляющих, отличающаяся структурой, пропорциями, свойствами и обеспечивающая требуемый процесс формообразования.

Решение задачи синтеза и анализа компоновок с учётом заданной схемы процесса формообразования является наиболее рациональным, так как основывается на использовании модели процесса формообразования, определяющего основное назначение станка.

Компоновка станка рассматривается как блочная структура, состоящая из одного стационарного и нескольких подвижных блоков (узлов), разделённых линейными или круговыми направляющими [1]. Каждый подвижный блок совершает определённое формообразующее движение относительно соответствующей оси системы координат станка.

Для выполнения синтеза возможных компоновок и их анализа, компоновки обозначают краткими структурными формулами [1]. Структурная формула компоновки – определённая последовательность символов, обозначающих блоки компоновки, характеризующая их координатную принадлежность и относительное расположение. Синтез возможных компоновок станка предусматривает получение множества компоновок, каждая из которых,

обеспечивает одинаковые формообразующие возможности станка в соответствии с заданной схемой процесса формообразования.

Подход к разработке и исследованию компоновок с обозначением их структурными формулами позволяет раскрыть структуру компоновки станка с точки зрения его формообразующих возможностей, выполнить качественный отбор наиболее предпочтительных компоновок, выбрать из них оптимальную применительно к конкретным условиям и эффективно использовать САПР для решения указанных задач.

Синтез возможных компоновок станка

Синтез возможных компоновок станка выполняется в следующей последовательности:

-составление формулы схемы формообразования (ФСФ);

-определение системы координат станка;

-составление первичного кода компоновки;

-синтез возможных кодов компоновок;

-синтез возможных формул компоновок.

Составление формулы схемы формообразования

Процесс формообразования, а, следовательно, и формообразующие возможности станка можно характеризовать формулой схемы формообразования [2]. ФСФ записывается в виде упорядоченной последовательности символов

Q = q1 q2 … qi …qn ,

где qi – символ, характеризующий одно из формообразующих движений; n –

число основных движений.

Символ qi (за исключением q1) определяет вид движения и расположение его оси относительно оси предыдущего движения. Символ q1 характеризует только вид движения узла, несущего заготовку. Для обозначения символов qi

рекомендуется применять следующие буквы латинского алфавита [2]:

-T, H – прямолинейные движения;

-R, C – вращательные движения.

При этом:

-T – прямолинейное движение, направление которого перпендикулярно направлению предыдущего прямолинейного движения или перпендикулярно оси предыдущего вращательного движения;

-H – прямолинейное движение, направление которого параллельно

направлению предыдущего прямолинейного движения или параллельно оси предыдущего вращательного движения;

- R – вращательное движение, ось которого перпендикулярна направлению предыдущего прямолинейного движения или перпендикулярна оси предыдущего вращения;

-С – вращательное движение, ось которого, параллельна направлению предыдущего прямолинейного движения или параллельна оси предыдущего вращения.

Формулу схемы формообразования составляют с учётом формообразующих движений станка аналога и при этом необходимо выполнять следующее:

-запись ФСФ начинать с символа (q1), определяющего вид абсолютного движения узла, несущего заготовку. Если это движение прямолинейное, то его обозначают буквой Т, если вращательное – буквой R;

-заканчивать запись ФСФ символом (qn), определяющим вид и расположение оси движения узла несущего инструмент;

-применять свойства цепей формообразования [2].

Определение системы координат станка

При синтезе и анализе блочных структур компоновок станков для определения координатной принадлежности блоков используют систему обозначения координат станка, отвечающей рекомендациям международной организацией по стандартизации (ISO) [3]. В соответствии с этим стандартом применяют прямоугольную систему основных осей координат X, Y, Z. Положение осей координат и положительные направления перемещений относительно них определяют по правилу «правой руки» (см. рис.1):

а) большой палец соответствует положению – оси X, указательный – оси Y,

средний – оси Z;

б) если расположить большой палец вдоль положительного направления оси, то положение других сжатых в кулак пальцев укажет положительное направление вращения вокруг этой оси.

Рис. 1. Положение осей координат и положительные направления перемещений относительно них по правилу «правой руки»

Кроме перемещений относительно основных осей координат, возможны перемещения относительно вторичных (U, V, W), параллельных основным.

Ось Z – всегда параллельна оси вращения основного шпинделя.

В многошпиндельных станках основным шпинделем является тот, ось которого, перпендикулярна поверхности установки заготовки. Положительное направление оси Z соответствует направлению удаления инструмента от заготовки (независимо от того перемещается ли узел с инструментом или нет).

Для станков с вращением заготовки (например, токарных) ось X

параллельна направлению движения поперечной подачи, а + X по направлению удаления инструмента от оси вращения заготовки.

Для станков с вращением инструмента ось X расположена горизонтально. Для горизонтальных станков (ось Z – горизонтальная) ось + X всегда вправо если смотреть со стороны шпинделя на заготовку. Для вертикальных одностоечных станков ось + X всегда вправо, если смотреть от шпинделя на стойку. Для вертикальных двухстоечных станков ось + X вправо, если смотреть от основного шпинделя на левую стойку.

Положение оси Y и её положительное направление определяют по правилу

«правой руки» или правилу «правого винта». Правило «правого винта»: если мысленно вращать ось +X в направлении к оси +Y, то винт с правой резьбой будет вкручиваться вдоль положительного направления оси Z.

Составление кода компоновки

Код компоновки записывается на основе ФСФ, принятой системы координат и составляется в виде последовательности символов

k = g1g2…gi…gn ,

где gi – символ, обозначающий i-й подвижный блок (узел), совершающий определённое формообразующее движение относительно соответствующей оси; n – число подвижных блоков.

В качестве символов gi используют буквы аналогичные буквам,

применяемым для обозначения движений узлов относительно соответствующих осей координат при программировании станков с ЧПУ. Блоки, совершающие движения относительно основных осей обозначают:

Блоки, совершающие вторичные движения относительно осей (U, V, W) параллельных основным обозначают: