Основные и вспомогательные движения в станках
Для образования на детали винтовых поверхностей различного профиля инструменту и заготовке сообщаются необходимые движения: основные и вспомогательные. К основным движениям относят главное движение и движение подачи.
Главным движением в станке является то движение, которое определяет скорость резания, т. е. скорость снятия стружки с заготовки. Главное движение может быть вращательным или прямолинейным. В резьбонарезных станках его совершает либо инструмент, либо заготовка.
Движение подачи, совершаемое заготовкой или инструментом, или тем и другим вместе, — это такое движение в станке, которое обеспечивает подвод к инструменту все новых и новых участков заготовки для снятия с них стружки. Движение подачи так же, как и главное движение, может быть вращательным или прямолинейным. При этом движений подач в станке может быть несколько и среди них может быть, например, продольная, поперечная, круговая, тангенциальная подача.
Главное движение и движение подачи осуществляются путем перемещения соответствующих исполнительных звеньев станка, несущих инструмент и заготовку. Перемещения исполнительных звеньев связаны между собой (часто жесткой кинематической цепью).
Вспомогательные движения в станках не связаны непосредственно с процессом резания, но обеспечивают подготовку к его осуществлению. К вспомогательным относятся движения, связанные с установкой, закреплением, освобождением и снятием заготовки и инструмента со станка, подводом и отводом инструмента, управлением станком, ускоренными перемещениями узлов станка, перемещением приборов, контролирующих обрабатываемые размеры и др.
Главное движение и движение подачи связаны с перемещением соответствующих исполнительных звеньев станка. Скорость перемещения этих звеньев задают исходя из условий, в которых происходит резьбонарезание. Обработку детали на станке необходимо вести с оптимальной скоростью резания, при которой достигается наибольшая производительность, обеспечивается выполнение технологических требований к качеству обработанной поверхности, наилучшим образом используются инструмент и станок. Оптимальная скорость резания определяется многими факторами: материалом заготовки и инструмента, геометрией режущих кромок инструмента, его стойкостью, требованиями к точности и шероховатости обработанной поверхности, величиной подачи и глубиной резания и др.
В каждом конкретном случае сочетания перечисленных факторов получается вполне определенная скорость резания. Для того чтобы на станке можно было всегда установить оптимальную скорость резания, в нем, очевидно, должен быть механизм для плавного (бесступенчатого) изменения скорости главного движения. Однако по ряду причин механизмы главного движения, особенно когда они вращательные, чаще выполняют со ступенчатым регулированием скоростей. В результате приходится считаться со следующим фактом. Дело в том, что для оптимальной расчетной скорости резания на станке со ступенчатым регулированием скорости главного движения, как правило, не найдется требуемой частоты вращения (или числа двойных ходов) исполнительного звена. Поэтому исходя из необходимости сохранения стойкости инструмента приходится устанавливать на станке ближайшую к оптимальной, но меньшую частоту вращения. В результате потеря скорости резания приводит к потере производительности процесса резания. При произвольном ступенчатом регулировании частот вращения исполнительного звена механизма главного движения потеря производительности процесса резания на разных ступенях регулирования будет различной, что нерационально при эксплуатации. Для того чтобы наибольшая потеря производительности процесса резания на любом участке ступенчатого регулирования скорости резания не превышала одной и той же величины (например, 10%), необходимо ступенчатый ряд частот вращения исполнительного звена строить по геометрической прогрессии со знаменателем ряда φ:
ni+1 = niφ ,
где ni и ni+1— соответственно предыдущая и последующая в ряду частоты вращения исполнительного звена.
Из формулы следует, что n2=n1φ, n3=n2φ, n4=n3φ и т. д., где n1, n2, n3, n4 — частоты вращения исполнительного звена.
Подачи в станке тоже могут быть расположены по геометрической прогрессии, но нередко их регулируют бесступенчато, а в резьбонарезных станках, особенно в цепи, обеспечивающей получение требуемого шага резьбы, ступени подач могут быть расположены по арифметической прогрессии или другой какой-либо закономерности.
Ступенчатое регулирование скоростей и подач в металлорежущих станках осуществляют с помощью сменных шкивов или сменных зубчатых колес, шестеренных коробок скоростей и сочетанием коробок скоростей со сменными зубчатыми колесами, с помощью многоскоростных электродвигателей, храповых механизмов и др.
Регулирование частоты вращения и скорости перемещения исполнительных звеньев главного движения и движения подачи осуществляют механизмами главного движения и движения подачи. В зависимости от назначения и конструкции станка механизмы главного движения и подачи выполняют различно. Однако любой сложный механизм состоит из отдельных элементов, которые обеспечивают исполнительным звеньям станка необходимые движения. Передача этих движений исполнительным звеньям от источника движения (электродвигателя) происходит в резьбонарезных станках в основном с помощью механических и гидравлических передач.