Большая Советская Энциклопедия (МЕ)

Примечание. Во втором ряду указаны допускаемые округления.

Основной показатель любой кинематической цепи — общее передаточное отношение:

где n_k и n_н — числа оборотов соответственно конечного и начального звеньев в об/мин; U₁ , U₂ , U₃ — передаточные отношения отдельных пар кинематической цепи. Значение U_oбщ позволяет определить значения конечных перемещении звеньев, связанных кинематической цепью, т. е. заготовки и режущего инструмента. Соответствующие функциональные связи называют уравнениями кинематического баланса. Эти уравнения в 20—30-е гг. 20 в. выведены советским учёным Г. М. Головиным, предложившим единые формулы настройки для всех станков.

Для вращающихся конечных звеньев уравнение кинематического баланса: n_k = n_н · U_oбщ ; для вращающегося начального звена и поступательно-движущегося конечного: n_н · U_oбщ · Н = s_mмм/мин, 1об · U_oбщ · Н = sмм/об, где Н — величина хода кинематической пары, преобразующей вращательное движение в прямолинейное, равная перемещению прямолинейно движущегося звена за один оборот вращающегося звена (для токарного, сверлильного, фрезерного и др. станков).

Для М. с. с прямолинейным главным движением (строгальный, долбёжный, протяжный и др.) различаются рабочий ход, в течение которого происходит резание, и холостой (обратный) ход, в течение которого движущиеся части станка возвращаются в исходное положение. Скорость холостого хода V_x = V_p · X , где V_p — скорость рабочего хода; Х = 1,5... 2,5 — коэффициент, выбираемый в зависимости от типоразмера станка.

Рабочий и холостой ходы составляют двойной ход. Время двойного хода:

где L — длина хода (в мм ). Число двойных ходов (в 1 мин ):

Для токарного станка с простой кинематической схемой ступенчатого главного привода (рис. 2 ), согласно уравнению кинематического баланса, возможны следующие варианты числа оборотов шпинделя в 1 мин:

т. е. возможно 12 вариантов (h — коэффициент, учитывающий проскальзывание в ремённой передаче).

Для облегчения кинематических расчётов коробок скоростей применяется графоаналитический метод. Зависимость чисел оборотов и передаточных отношений изображается в виде графиков и структурных сеток.

Конструктивные особенности М. с. Все кинематические цепи и рабочие органы М. с. выполняются в виде конструктивных узлов (механизмов), состоящих из различных деталей. Узлы и детали М. с. можно разделить на 2 группы. Группа несущей и направляющей системы обеспечивает правильное направление прямолинейных и круговых перемещений узлов с изделиями и с режущими инструментами. К ней относятся станины и основания; детали и узлы для поддержания и обеспечения прямолинейных перемещений изделий (консоли, салазки столов, столы); детали и узлы для поддержания и обеспечения прямолинейных и качательных перемещении режущих инструментов (суппорты, салазки и поперечины суппортов, револьверные головки); детали и узлы для обеспечения вращения изделий и режущих инструментов (шпиндели, опоры шпинделей, планшайбы, вращающиеся колонны, задние бабки); детали и узлы для поддержания и направления вращающихся деталей М. с. (корпуса коробок скоростей, коробок подач и шпиндельных бабок). Группа привода и управления осуществляет формообразование деталей и движения управления. К ней относятся механизмы главного движения, движения подачи и делительных движений; механизмы вспомогательных движений (транспортирующих, зажимных, установочных, стружкоотводящих); механизмы управления (пуском и остановом, скоростью и реверсированием равномерных движений), копировальные, программные, адаптивные, самоподстраивающпеся системы. Конструктивные компоновки М. с. различных типов могут быть самыми различными в соответствии с рассмотренной ранее классификацией (рис. 3 , а—т).

В развитии конструкций узлов М. с. существуют следующие тенденции: оптимальное использование возможностей механических, электрических и гидравлических приводов и их сочетаний; разработка прецизионных узлов и механизмов; уменьшение трения в узлах станков; применение средств управления и автоматизации; обеспечение высокой статической и динамической жесткости; повышение долговечности за счёт выбора оптимальных материалов и методов упрочнения деталей; применение унификации, нормализации, стандартизации и агрегатирования.

Надёжность М. с. Надёжность М. с. — его свойство выполнять заданные функции, т. е. обрабатывать изделия с сохранением в необходимых пределах эксплуатационных показателей, главным образом точности и производительности, в течение требуемого промежутка времени (наработки ). Надёжность М. с. определяется его безотказностью , долговечностью , ремонтопригодностью и сохраняемостью.

На надёжность М. с. прежде всего влияют режимы и методы обработки, которые предопределяют точность и качество обработанных поверхностей, а следовательно, эксплуатационные характеристики изделий. Повышение надёжности М. с. обеспечивается увеличением точности изготовления М. с.; созданием специальных устройств для повышения точности обработки; применением систем автоматического регулирования для восстановления точности, снижающейся от действия процессов, протекающих с различной скоростью, т. е. создание М. с. с автоматической подналадкой режимов обработки. Системы автоматического регулирования — наиболее современный способ создания М. с. с высокой надёжностью. Автоматическое регулирование может быть простым по заданной программе; прямым с учётом факторов, вызывающих отклонение от программы; по замкнутому циклу с обратной связью. Последний способ приводит к созданию адаптивных саморегулирующихся (самоподстраивающихся) систем, дающих наибольшую надёжность М. с. Адаптивные системы управления М. с. разделяются на следующие группы: стабилизирующие контролируемые параметры резания; самоизменяющие управляющую программу; компенсирующие динамические и температурные деформации системы СПИД (станок — приспособление — инструмент — деталь); оптимизирующие режимы обработки по точности и производительности. Использование адаптивных систем управления М. с. обеспечивает снижение (и даже исключение) отказов из-за перегрузок, уменьшение зависимости результата обработки от рабочего, упрощение программирования обработки, автоматический контроль получаемых размеров деталей, повышение экономичности обработки, облегчение освоения новых методов обработки.

М. с. с числовым программным управлением. Числовое программное управление (ЧПУ) М. с. экономически выгодно в серийном производстве, где происходит сравнительно частая смена обрабатываемых изделий, а также при производстве крупногабаритных деталей и деталей с криволинейными профилями и поверхностями. ЧПУ позволяет автоматизировать процессы подготовки производства и обработки, быстро производить переналадку станка. В М. с. с ЧПУ информация о необходимых перемещениях режущих инструментов относительно заготовки сообщается механизмам управления М. с. в виде закодированной программы, представляющей собой условную систему числовых обозначений. Эта программа вводится в считывающее устройство М. с., которое преобразует её в соответствующие командные импульсы (электрические сигналы), а они при помощи механизмов управления передаются на исполнительные органы М. с. (суппорты, салазки, столы и т.п.). Все действия, выполняемые узлами М. с. по сигналам системы ЧПУ, разделяются на две группы: включения и выключения для изменения режимов резания, смены действующих режущих инструментов и т.п.; перемещения исполнительных органов.

Системы ЧПУ, применяемые в М. с., классифицируются: по назначению — для позиционного, ступенчатого и функционального управления; по числу потоков информации — разомкнутые, замкнутые и самонастраивающиеся; по виду программоносителя — внутренние (панели с переключателями, штеккерные и кнопочные панели и др.) и внешние (перфорированные карты и ленты, магнитные ленты, киноленты и др.); по принципу ограничения перемещений исполнительных органов — импульсные, аналоговые, путевые, временные, на схемах совпадения; по физическому принципу контроля перемещений исполнительных органов — с механическими, оптическими, электрическими и смешанными измерительными устройствами. Применяется также цикловая система программного управления, при которой программируются (полностью или частично) цикл работы М. с., режимы обработки и смена инструмента.

Системы ЧПУ М. с. состоят обычно из следующих основных автоматических элементов (рис. 4 ): устройство для ввода программы — «читает» программу и преобразовывает её в сигналы управления; промежуточная «память» — «запоминает» и в течение необходимого времени хранит полученные сигналы управления; сравнивающее устройство (узел активного контроля) — при помощи системы обратной связи сопоставляет перемещения, заданные программой и фактически реализованные М. с. (при обнаружении разницы вырабатывает дополнительный сигнал для исправления ошибки); исполнительный механизм, который реализует через соответствующие приводы (гидроцилиндры, винтовые пары, шаговые двигатели и др.) полученные сигналы управления в необходимые перемещения исполнительных органов М. с.

Лит.: Машиностроение. Энциклопедический справочник, т. 9, М., 1949; Шувалов Ю. А., Веденский В. А., Металлорежущие станки, 2 изд., М., 1959; 3агорский Ф. Н., Очерки по истории металлорежущих станков до середины XIX века, М. — Л., 1960; Металлорежущие станки, под ред. Н. С. Ачеркана, т. 1—2, М., 1965; Агурский М. С., Вульфсон И. А., Ратмиров В. А., Числовое программное управление станками, М., 1966; Шаумян Г. А., Кузнецов М. М., Волчкевич Л. И., Автоматизация производственных процессов, М., 1967; Резание конструкционных материалов, режущие инструменты и станки, М., 1967; Проников А. С., Расчёт и конструирование металлорежущих станков, 2 изд., М., 1967; Кучер И. М., Металлорежущие станки, 2 изд., Л., 1969; Самоподнастраивающиеся станки, [Сб. ст.1, под ред. Б. С. Балакшина, 3 изд., М., 1970; Налчан А. Г. (сост.), Металлорежущие станки, М., 1970; Металлорежущие станки, М., 1970; Ратмиров В. А., Сиротенко А. П., Гаевский Ю. С., Самонастраивающиеся системы управления станками, М., 1971; Технологическая надёжность станков, М., 1971; Детали и механизмы металлорежущих станков, под ред. Д. Н. Решетова, т. 1—2, М., 1972.