Кинематическая схема станков и механизмов

Приложение В (рекомендуемое)

Буквенные
коды наиболее распространенных групп элементов

Таблица
В.1

Ключевые
слова: конструкторская документация, кинематическая схема, принципиальная схема,
структурная схема, функциональная схема

Строение и применение ЧПУ

Современный токарный станок имеет числовое программное управление (ЧПУ). Применение электрической схемы и видоизменение основных узлов позволяет добиться высокой точности обработки.

Особенности станков с ЧПУ:

1. При выборе оборудования нужно учитывать данные, указанные в ГОСТе. Там указываются класс точности и другие параметры.
2. Устройство имеет сложную электрическую схему и мини-блок управления.
3. Несмотря на свои небольшие размеры и вес, модели могут выдерживать большую нагрузку.
4. Прибор имеет блок, на который выводится вся информация. Для этого применяются языки программирования, установленные стандартом.
5. Оборудование небольших размеров и высокой точности востребовано. На нем производятся детали для электроники и бытовой техники.

Кинематическая схема и передачи токарного станка

Кинематическая схема представляет собой относительное расположение всех основных элементов привода и передач станка в упрощенном виде. Она показывает пути передачи движения от первого элемента в кинематической цепи ко всем остальным и дает возможность определять все кинематические зависимости в станке. На ней условно изображаются источники движения и элементы передач станка: валы, шкивы, зубчатые колеса, муфты, подшипники, а также даются числа оборотов и мощность электродвигателей, диаметры шкивов, числа зубьев, модули зубчатых колес и т. д.

При разборе кинематических схем часто встречается термин «передаточное отношение». Передаточным отношением называется отношение числа об/мин ведомого вала к числу об/мин ведущего вала. Общее передаточное отношение всей кинематической цепи равно произведению передаточных отношений всех отдельных его кинематических звеньев.

Передачей в станках называется механизм который передает и преобразует движение от одного элемента к другому. Главнейшими передачами, применяемыми в металлоре­жущих станках, являются: ременная, цепная, зубчатая, червячная, реечное зацепление и передача винтом и гайкой.

Ременная передача осуществляется плоскими или клиновидными ремнями.

Зубчатая передача осуществляется цилиндрическими или коническими зубчатыми колесами.

Реечная передача осуществляется зубчатым колесом и рейкой или червяком и рейкой. Эта передача служит для преобразования вращательного движения колеса или червяка в поступательное движение рейки.

Передача винт—гайка служит для превращения вращательного движения в поступательное.

Кинематическая цепь. Зная число оборотов ведущего вала и имея заданную кинематическую цепь, можно определить число оборотов любого вала в цепи. Например, для данной цепи при заданном.

Разновидности и конструктивные особенности

Станком на самом деле очень много и выполняют они всевозможные операции по обработке металла, но мы наведем самые известные виды

Многорезцовые

Предназначены для обработки сложных деталей, сделанных из труб, фасонного профиля или прутков разного сечения. Многорезцовые или многошпиндельные станки в основном используются при серийном производстве.

Производимые операции:

• сверление;
• резьба;
• точение;
• подрезка;
• растачивание;
• зенкерование;
• развертывание.

Многорезцовые станки обладают высокой производительностью благодаря большой площади приводного механизма, жесткости конструкции, способности выполнять несколько операций одновременно.

Карусельные

Группа станков для работы с крупногабаритными деталями и заготовками. Детали, обрабатываемые на них, отличаются небольшой длиной, но значительной массой и диаметром.

Особенности карусельных моделей:

• используются для обработки поверхностей конической или цилиндрической формы;
• выполняются пазы различной конфигурации;
• также можно сделать шлифовку, фрезеровку, подрезку торцов;
• нарезка резьбы.

Помимо основных элементов любого токарного станка, данный вид имеет дополнительное оборудование:

• стол с планшайбой;
• стойки для передвижения траверсы.

Затыловочные

Станки предназначены для обработки задних поверхностей зубьев инструментов. Также на нем можно выполнять и другие токарные работы. Отличает затыловочный станок особая конструкция суппорта. Затылование детали производится следующим образом:

• вращательное движение детали;
• возвратно-поступательное движение режущего инструмента к детали.

Винторезные

Наиболее распространенная группа станков. Широко используются в серийном и единичном производстве. Винторезные модели можно встретить и в мастерских, и в школах, и на любом производстве. Они отличаются простотой эксплуатации и обслуживания.

СПРАВКА! Токарно-винторезный станок является универсальной моделью для всевозможных обработок металлических заготовок. На нем можно выполнять различные виды резьбы: модульную, дюймовую, метрическую.

Конструктивные элементы:

• станина;
• передняя и задняя бабка;
• суппорт;
• фартук;
• коробка подач.

Револьверный

Станки револьверной группы рассчитаны на обработку деталей из калиброванного прутка. Операции, которые могут выполняться на данном оборудовании:

• точение;
• расточка;
• фасонное точение;
• зенкерование;
• сверление;
• формирование резьбы;
• развертывание.

СПРАВКА! Название станков данной группы происходит из-за специального держателя. Он может быть приводным или статическим. Приводной тип дает больше возможностей для проведения различных операций.

Универсальный

К универсальным токарным станкам относятся винторезные станки, так как на них можно выполнять практически любые операции по металлу.

Основные технические характеристики универсального станка:

• скорость вращения (количество оборотов);
  класс точности; он указывается в маркировке изделия буквами С, В, Н, А, П;
• число передач;
• каких размеров детали можно устанавливать;
• вес и габариты станка;
• величина подачи и максимального перемещения по оси.

Кинематическая схема токарно-винторезного станка 1К62

Кинематическая схема токарно-винторезного станка 1к62

Условные обозначения

Мф6 — обгонная муфта для выключения цепи подач от электродвигателя М2 при быстром перемещении суппорта;

Мф7 — предохранительная муфта, пробуксовывающая при перегрузке механизма подач;

Мф8, Мф9 — муфты для включения подачи суппорта влево или вправо;

z — число зубьев ступенчатого конуса (блок Б10, z = 26, 28, 32, 36, 40, 44, 48), с накидной шестерней z=36;

u₂ — передаточные отношения передачи от вала XII валу XIV, которая переключается блоками Б11 и Б12;

Б1..Б — блоки зубчатых колес;

a/b·c/d — сменные зубчатые колеса гитары (приклона);

Р — шаг резьбы в мм.

Винторезная кинематическая цепь токарно-винторезного станка 1к62

При нарезании всех видов резьб на станке продольное перемещение суппорта осуществляется уже ходовым винтом XV. Для этого включается муфта Мф5, а шестерня z=10 выводится из зацепления с зубчатой рейкой. Подача суппорта производится при включении гайки ходового винта XV.

Нарезание метрических резьб

Настройка механизма подач для нарезания этой резьбы производится путем установки блоков гитары Б8 и Б9 так, чтобы передача осуществлялась через колеса с передаточным отношением u_VIII-IX = (42/95)·(95/50) включением муфт Мф2, Мф3 и Мф5. Блок Б10 становится в этом случае ведущим.

Уравнение баланса винторезной цепи запишется так:

Подставляя семь значений z (26, 28, 32, 36, 40, 44, 48) и четыре значения u₂ (1/8; 1/4; 1/2; 1), можно получить 28 значений шагов резьбы в пределах от Р = 26/4 · 1/8 = 0,8125 до P₂₈ = 48/4 = 12 мм. Из 28 только 19 значений шагов совпадают с применяемыми метрическими резьбами.

Нарезание модульных резьб

Настройка механизма подач для нарезания модульных резьб производится так же, как для нарезания метрических, только блоки гитары Б8 и Б9 устанавливаются так, чтобы передача осуществлялась через колеса с передаточным отношением u’_VIII-IX = (64/95) · (95/97), при этом получаемый шаг резьбы изменяется в число раз, равное (64/95 · 95/97) : (42/95 · 95/50) = 64/97 · 50/42 = 3200 / 4074 = 0,78552. Поэтому получаемый шаг модульной резьбы P’ = 0,78552 · zu₂/4, а модуль m = P/ /π = 0,78552 / 3,14 · zu₂/4 = 1/4 · zu₂/4.

Нарезание дюймовых резьб

Настройка механизма подач для нарезания этих резьб производится так же, как и на метрические, но при этом включается только муфта Мф5, а все остальные выключаются. В результате этого блок Б10 зубчатых колес становится ведомым.

Уравнение баланса кинематической цепи в этом случае запишется так:

Дюймовые резьбы характеризуются не шагом, а числом ниток К на один дюйм длины резьбы. Число ниток находят из формулы:

Подставляя в формулу семь значений z и четыре значения u₂, получают 28 различных значений К, из которых 20 стандартных значений.

Нарезание питчевых резьб

При нарезании питчевых резьб пользуются такой же кинематической цепью, как и при нарезании дюймовых резьб, только на гитару вместо колес 42/95 · 95/50 устанавливают сменные зубчатые колеса 64/95 · 95/97. При этом полученный шаг резьбы изменяется в 0,78552 раза и равен Р = 0,78552 · 16 · 25,4 (u₂/z), а К = z/0,78552 · 16.

Известно, что между питчем Dp и числом ниток К на один дюйм существует соотношение Dр = Кπ. Поэтому Dp = Кπ = πz / 0,78552 · 16u₂ = 4z/16u₂ = z/4u₂.

Нарезание резьбы с увеличенным шагом

Все кинематические цепи, написанные ранее, относились к резьбам с нормальным шагом.

Для получения увеличенного шага резьбы шестерня z=46 блока Б6 вводится в зацепление с шестерней z=45 вала III. В этом случае передача от вала VI на вал VII осуществляется через валы V, IV и III со следующими передаточными отношениями:

а) при частоте вращения шпинделя в диапазоне n = 12,5..40 об/мин (u перебора = 1/16)

б) при частоте вращения шпинделя в диапазоне n = 50..160 об/мин (u перебора = 1/4)

В результате получаемый шаг метрических и модульных резьб увеличивается в 8 или 32 раза, а число ниток на один дюйм и питч уменьшается в то же число раз.

При нарезании резьб с увеличенным шагом более высокой частотой вращения шпинделя чем 160 об/мин не пользуются.

Нарезание точных резьб

При нарезании этих резьб включаются муфты Мф2, Мф4, Мф5. В этом случае передача осуществляется от шпинделя через сменные шестерни гитары u_VIII-IX = a/b·c/d на вал IX и далее напрямую на ходовой винт XV.

Уравнение баланса винторезной кинематической цепи в этом случае запишется так:

Из уравнения получаем формулы для подбора чисел зубьев сменных колес гитары:

для метрической резьбы: a/b·c/d = P/12;

для модульной резьбы Р=πт получаем a/b·c/d = πт/12 = 11m/42;

для дюймовой резьбы P=25,4 /К получаем a/b·c/d = 25,4/12К = 127/60К;

для питчевой резьбы P=25,4π /Dp получаем a/b·c/d = 25,4π/12Dp = 127·11 / 30·7Dp.

Комплект сменных зубчатых колес, нужных для нарезания точных резьб, поставляется к станку 1К62 по особому заказу.

Общие требования к составлению электросхем

На электрических схемах станка с ЧПУ (речь идет про принципиальные) обычно изображают каждый элемен­т электрооборудования, участвующий в технологическом процессе или контролирующего его течение. Принято слева размещать силовые цепи, обозначая жир­ной линией, а для цепей управления место на схеме – с правой стороны они изображены в виде тон­кой линии. Составляя схему, условно считают, что все элементы цепей в отключенном состоянии.

У элементов – схематическое представление, им даны позиционные обозначения в виде букв. В случае одного электродвигателя – М, а если их несколько – М1, М2, М3 (в буквенном и числовом выражении). Если строят схемы расположения, на них (в масштабном изображении) фиксируют все, что относится к электрооборудованию. Там, где место для элементов соединения – проводов и кабелей, – тонкая линия. Такие схемы строятся, изображая конкретные узлы фрезера, их имеет электрошкаф и пульт управления станком.

Как пример схемы силового оборудования устройства с числовым управлением, можно представить такую:

Современное электрооборудование имеет весьма сложные схемы, и читать их не всегда просто. А объясняется ситуация тем, что помимо элек­тродвигателей, реле, пускателей и контакторов, станок включает немало автоматических средств, вычи­слительную технику, блоки микроэлектронной аппаратуры. Разные станки, в совокупности, имеют общий электрический компонент и, в то же время, отличаются особенностями функционала блоков.

Основные узлы, из которых состоит токарный станок по металлу

Любой токарный станок по металлу включает в себя основные конструктивные узлы и элементы.

Станина

Основной и самый крупный элемент, на котором крепятся все остальные детали. Это неподвижная деталь, представляющая собой две параллельные стенки, неподвижно соединенные между собой поперечинами. Станина имеет ножки-тумбы, в которых хранится инструмент.

Верхние рейки служат направляющими, по которым двигаются суппорт и задняя бабка. Они могут быть плоского и призматического вида. Направляющие выполнены строго параллельно друг другу.

Передняя бабка

Эта деталь по-другому может называться шпиндельная бабка. Внутри нее находятся следующие детали:

• шпиндель;
• подшипники (два);
• шкив;
• коробка скоростей.

Передняя бабка поддерживает заготовку и придает ей вращение.

Шпиндель

Шпиндель является основной деталью передней бабки. Он представляет собой металлический вал конусообразной формы. В нем фиксируются различные инструменты, оправки и другие приспособления.

Шпиндель, шейка и подшипники должны быть гладкими, чисто отшлифованными, без люфтов, потому что это влияет на качество расточки деталей. Шпиндель имеет резьбу, а в некоторых станках еще и специальную канавку для того, чтобы патрон самопроизвольно не открутился.

Механизм поперечной и продольной подачи

Суппорт может двигаться вдоль и поперек, благодаря механизму подачи. Направление задает трензель, находящийся в корпусе передней бабки. Снаружи станка есть рукоятки, которыми можно изменять направление и амплитуду движения суппорта.

Важно!
Если станок с автоматической подачей, то в нем есть ходовые винт и валик. Они используются для выполнения работ высокой сложности.. https://www.youtube.com/embed/SNAKlrlLhR8

Суппорт

Суппорт – это характерный элемент любого токарного станка, с помощью которого осуществляется перемещение режущего инструмента в продольном, поперечном и наклонном направлении. Продольное движение по салазкам станины производит каретка, поперечное совершает верхняя часть суппорта. Резцедержатели (одно или многоместные) устанавливаются в верхнюю часть суппорта.

Фартук

За корпусом фартука находятся механизмы, связывающие суппорт с зубчатой рейкой и ходовым винтом. Управление фартуком вынесено на корпус станка, что упрощает регулировку хода суппорта.

Задняя бабка

В заднюю бабку закрепляется деталь на шпинделе, поэтому этот элемент подвижный. Деталь состоит из двух частей: нижней – плиты и верхней – держателя шпинделя. Задняя бабка движется по станине и может быть зафиксирована в любом месте благодаря рычажной рукоятке. Конус задней бабки называется пиноль. В нем крепится инструмент или приспособление. Также задняя бабка служит второй опорой при обработке длинных деталей.

Каретка

Каретка предназначена для продольного движения суппорта по салазкам станины. От ее исправности зависит свободное движение этого элемента.

Вал

Вал вращения шпинделя имеет две ручки включения. При среднем положении ручек он выключен. Положение вверх – вал вращается против часовой стрелки (рабочее движение), положение вниз – вал вращается по часовой стрелке (обратное движение).

Кинематическая схема привода

В любом приводе все элементы, связанные между собой, оказывают определенное влияние друг на друга

То есть изучения движения только одного звена будет недостаточно, важно учитывать и их взаимное влияние. Для этого все силы в конструкции приводят к единой точке, как правило, это вал двигателя

Кинематическую схему привода называют эквивалентной, а параметры – приведенными.

Схемы этого оборудования состоят из таких основных элементов, как:

• электродвигатель;
• открытая передача;
• редуктор;
• приводной вал машины;
• муфта.

Это классический состав кинематической схемы, некоторые элементы могут отсутствовать.

Приложение В (рекомендуемое). Буквенные коды наиболее распространенных групп элементов

Приложение В (рекомендуемое)

Таблица В.1

Электронный текст документа подготовлен АО «Кодекс» и сверен по: официальное издание М.: Стандартинформ, 2019

4.2 Правила выполнения структурных схем

4.2.1 На структурной схеме изображают все основные функциональные части изделия (элементы, устройства) и основные взаимосвязи между ними.

4.2.2 Структурные схемы изделия представляют либо графическим изображением с применением простых геометрических фигур, либо аналитической записью, допускающей применение электронной вычислительной машины.

4.2.3 На структурной схеме должны быть указаны наименования каждой функциональной части изделия, если для ее обозначения применена простая геометрическая фигура. При этом наименования, как правило, вписывают внутрь этой фигуры.

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает правила выполнения кинематических схем изделий всех отраслей промышленности. На основе настоящего стандарта допускается, при необходимости, разрабатывать стандарты, устанавливающие выполнение кинематических схем изделий конкретных видов техники с учетом их специфики.

4.1 Правила выполнения принципиальных схем

4.1.1 На принципиальной схеме изделия должна быть представлена вся совокупность кинематических элементов и их соединений, предназначенных для осуществления, регулирования, управления и контроля заданных движений исполнительных органов; должны быть отражены кинематические связи (механические и немеханические), предусмотренные внутри исполнительных органов, между отдельными парами, цепями и группами, а также связи с источником движения.

4.1.2 Принципиальную схему изделия изображают, как правило, в виде развертки (см. приложение А).

Допускается принципиальные схемы вписывать в контур изображения изделия, а также изображать в аксонометрических проекциях.

4.1.3 Все элементы на схеме изображают условными графическими обозначениями (УГО) или упрощенно в виде контурных очертаний.

Примечание — Если УГО стандартами не установлено, то разработчик выполняет УГО на полях схемы и дает пояснения.

4.1.4 Механизмы, отдельно собираемые и самостоятельно регулируемые, допускается изображать на принципиальной схеме изделия без внутренних связей.

Схему каждого такого механизма изображают в виде выносного элемента на общей принципиальной схеме изделия, в которое входит механизм, или выполняют отдельным документом, при этом на схеме изделия помещают ссылку на этот документ.

4.1.5 Если в состав изделия входит несколько одинаковых механизмов, допускается выполнять принципиальную схему для одного из них в соответствии с требованиями раздела 6, а другие механизмы — изображать упрощенно.

4.1.6 Взаимное расположение элементов на схеме кинематической должно соответствовать исходному, среднему или рабочему положению исполнительных органов изделия (механизма).

Допускается пояснять надписью положение исполнительных органов, для которых выполнена схема.

Если элемент при работе изделия меняет свое положение, то на схеме допускается показывать его крайние положения тонкими штрихпунктирными линиями.

4.1.7 На схеме кинематической, не нарушая ясности схемы, допускается:

— переносить элементы вверх или вниз от их истинного положения, выносить их за контур изделия, не меняя положения;

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие межгосударственные стандарты:

ГОСТ 2.051-2013 Единая система конструкторской документации. Электронные документы. Общие положения

ГОСТ 2.303-68 Единая система конструкторской документации. Линии

ГОСТ 2.701-2008 Единая система конструкторской документации. Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению

Примечание – При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования – на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

Виды и типы

Электромонтажные схемы — это специальные чертежи, на которых обозначены определенные связи между электрическими элементами и устройствами, которые подключены к сети и потребляют электроэнергию. Соединение описывается и организуется по стандартам и правилам, которые определены и действуют согласно физическим законам. Схема призвана научить электромонтажеров и прочих специалистов понимать принцип строения сети и строение устройств, из каких именно деталей оно состоит.

Пример электромонтажного чертежа

Важно! Основное предназначение электросхем состоит в том, чтобы помочь устанавливать электрические устройства и настраивать их, производить их ремонт на основе быстрого и легкого обнаружения неисправностей. Чтобы углубиться в тему, следует понять, какие виды монтажных схем существуют и по каким принципам они разделяются, каковы их характерные особенности

Электросхемы, как документы, делятся на несколько типов и видов, разделенных по некоторым стандартам. В первую очередь нужно разобрать основные типы электросхем, которые бывают:

Чтобы углубиться в тему, следует понять, какие виды монтажных схем существуют и по каким принципам они разделяются, каковы их характерные особенности. Электросхемы, как документы, делятся на несколько типов и видов, разделенных по некоторым стандартам. В первую очередь нужно разобрать основные типы электросхем, которые бывают:

• Структурные. Наиболее простой вариант, который самыми простыми «словами» дает понять, как работает то или иное устройство, из чего оно состоит. Порядок чтения таких документов обозначается стрелками от блока к блоку, а непонятные моменты обозначаются поясняющими надписями;
• Монтажные. Часто используются в пособиях или интернет-ресурсах, где предлагается выполнить монтаж электрической проводки или других элементов самостоятельно. В такой схеме нужно показать точное месторасположение каждого отдельного элемента цепи (розеток в доме и так далее);

Структурный документ

• Объединенные. Как понятно из названия, этот документ совмещает в себе несколько видов и типов схем. Обычно такие электросхемы использует в случае, где без огромного количества различных элементов можно показать все важные особенности цепи;
• Схемы расположения. Документы, определяющие относительное расположение некоторых составных частей изделия или электроустановки, а при необходимости, также жгутов (проводов, кабелей), трубопроводов, световодов и т.п.;
• Общие. Те, которые определяют части, из которых состоит комплекс, а также их соединения;
• Функциональные. Мало чем отличаются от структурных, но более подробно описывают все составляющие и узловые элементы сети. В них больше не очевидных связей и компонентов;

Принципиальный чертеж

• Принципиальные. Наиболее часто применяются в сетях распределения, так как они дают точное понимание того, как работает то или иное электрооборудование. На такого рода схемах в обязательном порядке должны быть обозначены все функциональные блоки цепи и виды связей между ними;
• Подключения. Своеобразные документы, обозначающие способы внешних подключений устройства к другим сетям и прочим аппаратам.

Вам это будет интересно Выбор генератора для дома

Полный принципиальный чертеж

Видовая особенность схем подразделяет их на:

• Электрические. Документы, показывающие составные части изделий, работающих на электрической энергии;
• Газовые. Бумаги, которые отображают строение и основные узловые компоненты газовой системы какого-либо оборудования, помещения и т.д.;
• Гидравлические Документы, показывающие составные части изделий и их строение, использующие энергию сжатой жидкости для работы;

Функциональная электросхема

• Схемы деления Конструкторские документы, которые определяют состав устройства, его составные части их целевое назначение и взаимосвязь;
• Пневматические. Документы, показывающие составные части изделий и их строение, использующие энергию сжатых газов для работы;
• Кинематические. Схемы, на которых с помощью специальных условных рисунков обозначаются звенья механизмов и кинематические пары для их кинематического анализа;

Монтажная схема проводки в квартире

• Комбинированные. С их помощью отображается основное и вспомогательное оборудование устройства или цепи, их взаимосвязь и средства автоматизации, которые показывают техпроцесс;
• Вакуумные. Схемы, позволяющие дать описание устройствам, действие которых (и их составных частей, основано на изменении давления и достижении вакуума;
• Оптические. Представляют собой УГО процесса изменения света в оптической системе.

Пневматический принципиальный чертеж