2. Układ funkcjonalny maszyny

Transkrypt

1 2. Układ funkcjonalny maszyny 2.1. Układ roboczy maszyny roces roboczy maszyny (obrabiarki) obejmuje wszystkie czynności niezbędne do ukształtowania obrabianego przedmiotu. od względem metodycznym w procesie tym można wyodrębnić dwa składniki, występujące jednocześnie, ale częściowo niezależne, a mianowicie (rys.2.1): - kształtowanie powierzchni, - zdejmowanie naddatku obróbkowego. a) owierzchnia obrabiana iór b) O O ręt łyta Rys Kształtowanie powierzchni przez skrawanie naddatku obróbkowego z przedmiotu wyjściowego w postaci: a) walcowanego pręta, b) płyty Kształtowanie powierzchni jest zasadniczym celem procesu roboczego i stanowi jego jakościową stronę, która decyduje o prawidłowości kształtu i wymiarach obrabianego przedmiotu. Zdejmowanie naddatku obróbkowego np. przez skrawanie polega na usuwaniu z przedmiotu wyjściowego (surówki lub półwyrobu) mate-

2 riału w postaci wiórów i stanowi ilościową stronę procesu roboczego, gdyż decyduje o jego wydajności. Z przeznaczenia obrabiarki wynika, że główną rolę w procesie roboczym odgrywają przedmiot obrabiany O oraz narzędzie, które stanowią tzw. parę roboczą (technologiczną). rzedmiot obrabiany O, narzędzie oraz obrabiarka O tworzą podstawowe człony układu roboczego obrabiarki oznaczanego skrótowo O (rys. 2.2). Często do tego układu zalicza się również uchwyt U i wtedy stosuje się oznaczenie skrótowe OU. O U O Rys Układ roboczy obrabiarki Rozpatrując proces kształtowania na obrabiarce, przyjmuje się powierzchnię kształtowaną jak twór geometryczny nominalnie zgodny z rysunkiem przedmiotu (tzn. bezbłędny). Ukształtowana na obrabiarce powierzchnia rzeczywista D rz różni się od powierzchni teoretycznej D na skutek błędów własnych samej obrabiarki i błędów spowodowanych zjawiskami towarzyszącymi procesowi obróbki. Różnica ta nie może przekraczać określonych tolerancji wykonania T wymiarów, kształtu i chropowatości powierzchni (rys. 2.3). a) b) Drz D T Drz T/2 D T/2 c) Rys. Rys Błędy obróbki: a) a) wymiaru, b) b) kształtu 18

3 2.2. Kształtowanie powierzchni celu zaistnienia procesu kształtowania powierzchni są niezbędne określone ruchy narzędzia względem obrabianego przedmiotu. ynika to z faktu, że narzędzie styka się z kształtowaną powierzchnią najczęściej punktowo lub, co najwyżej liniowo i aby móc tę powierzchnię ukształtować musi się względem niej przemieszczać. Liczba i rodzaj ruchów potrzebnych do ukształtowania powierzchni zależą od rodzaju narzędzia i kształtu powierzchni. procesie kształtowania powierzchnie kształtowane określa się za pomocą tzw. linii charakterystycznych. onieważ każdą powierzchnię można określić za pomocą dwóch linii, przyjęto więc linie charakterystyczne powierzchni oznaczać jako i. Linie charakterystyczne mogą być proste lub złożone oraz stałe lub zmienne. Do prostych linii charakterystycznych zalicza się linię prostą i okrąg, a do złożonych wszystkie pozostałe. rzykłady powierzchni z zaznaczonymi liniami charakterystycznymi i przedstawiono na rys roste Linie charakterystyczne stałe Złożone owierzchnia walca prostego roste łaszczyzna owierzchnia zęba koła walcowego Linie charakterystyczne zmienne Złożone owierzchnia krzywki tarczowej owierzchnia stożkowa owierzchnia wałka kształtowego owierzchnia zęba koła stożkowego owierzchnia dowolna Rys rzykłady powierzchni i ich linii charakterystycznych: - pierwsza linia charakterystyczna, - druga linia charakterystyczna 19

4 przypadku stałych linii charakterystycznych powierzchnię można wyznaczyć jako ślad jednej z tych linii podczas jej ruchu po torze będącym drugą linią, jak to zaznaczono na rys. 2.4 strzałkami. Gdy jedna z linii charakterystycznych jest zmienna, powierzchnię można wyznaczyć tylko jako ślad linii stałej po linii zmiennej. Jeśli obydwie linie charakterystyczne są zmienne, powierzchnię można wyznaczyć za pomocą siatki tych linii. Oznaczenie linii charakterystycznych jest umowne. Jako linię charakterystyczną przyjmuje się tę, której powstanie jest uzależnione od rodzaju zastosowanego narzędzia. Są to, więc linie zgodne z zarysem krawędzi skrawających narzędzi kształtowych, linie powstające w wyniku ruchu tocznego narzędzi obwiedniowych oraz linie powstające w wyniku ruchu posuwowego narzędzi punktowych. rzykłady oznaczania linii charakterystycznych dla trzech rodzajów narzędzi, z zaznaczeniem niezbędnych do ukształtowania powierzchni ruchów, pokazano na rys a) b) c) 1 O O O 2 Rys rzykłady obróbki powierzchni z oznaczeniem linii charakterystycznych i niezbędnych ruchów kształtowania: a) toczenie nożem punktowym, b) toczenie nożem kształtowym, c) toczenie nożem obwiedniowym Kształtowanie powierzchni następuje w wyniku ruchu narzędzia po torze zgodnym z przyjętym układem linii charakterystycznych. onieważ są dwie linie charakterystyczne, więc do ukształtowania powierzchni są potrzebne dwa ruchy po torach zgodnych z i linią charakterystyczną, nazywane ruchami kształtowania. Ruchy te może wykonywać zarówno narzędzie, jak też i przedmiot obrabiany. przypadku zastosowania narzędzi kształtowych wystarcza jeden ruch kształtowania, gdyż zarys kształtowanej powierzchni jest odwzorowaniem kształtu krawędzi skrawającej narzędzia. 20

5 iększość wykonywanych powierzchni można podzielić na trzy następujące grupy (rys. 2.6): a) powierzchnie obrotowe, których liniami charakterystycznymi są okrąg i linia prosta lub dwa okręgi, b) powierzchnie płaskie, których liniami charakterystycznymi są linie proste ciągłe lub łamane, c) powierzchnie mające jedną lub obydwie linie charakterystyczne złożone, którymi mogą być np. linia śrubowa, spirala Archimedesa lub ewolwenta. a) b) c) Rys rzykłady najczęściej występujących powierzchni: a) powierzchnie obrotowe, b) powierzchnie płaskie, c) powierzchnie, których jedna z linii charakterystycznych jest linią złożoną Do powierzchni grupy a) należą głównie zewnętrzne lub wewnętrzne powierzchnie cylindryczne, stożkowe i kuliste, które występują we wszystkich elementach obrotowych, stanowiących znaczną liczbę części maszyn. Do powierzchni grupy b) należą płaszczyzny oraz powierzchnie płaskie kształtowe, które występują w elementach wykonujących ruchy prostoliniowe oraz w elementach ustalających części nieruchome. 21

6 Do powierzchni grupy c) należą powierzchnie śrubowe, większość powierzchni krzywkowych oraz powierzchnie uzębień kół zębatych. owierzchnie grup a) i b) są stosunkowo łatwe do wykonania, gdyż wymagają prostych ruchów kształtowania. owierzchnie grupy c) wymagają zastosowania złożonych ruchów kształtowania, które są zazwyczaj realizowane na obrabiarkach specjalizowanych, np. obrabiarkach do gwintów i uzębień. ajwiększe trudności wykonawcze sprawiają powierzchnie nie mieszczące się w żadnej z wymienionych grup, a więc te, które mają złożone i zmienne linie charakterystyczne. owierzchnie takie wymagają zastosowania ruchów kształtowania o skomplikowanych torach i są wykonywane na obrabiarkach kopiarkach lub na obrabiarkach sterowanych numerycznie Ruchy w maszynie odział ruchów szystkie występujące w obrabiarce ruchy można podzielić na dwie następujące grupy: - ruchy podstawowe, tj. ruchy, które są niezbędne do przeprowadzenia procesu roboczego obrabiarki, - ruchy pomocnicze, tj. ruchy, które uzupełniają proces roboczy obrabiarki. Do ruchów podstawowych zalicza się ruchy, które są potrzebne do ukształtowania przedmiotu oraz skrawania naddatku obróbkowego. Ruchami podstawowymi, które decydują o ukształtowaniu powierzchni, są: - ruchy kształtowania, - ruchy podziałowe, - ruchy nastawcze. Ruchami podstawowymi, które wpływają na proces skrawania, są: - ruchy główne, - ruchy posuwowe. Do ruchów pomocniczych zalicza się: - ruchy dosuwu i odsuwu narzędzia oraz obrabianego przedmiotu, 22

7 - ruchy zakładania i mocowania oraz zdejmowania narzędzia i obrabianego przedmiotu, - ruchy włączania i wyłączania czynności roboczych obrabiarki, - pozostałe ruchy pomocnicze Ruchy kształtowania Ruchy kształtowania decydują o prawidłowym wykonaniu przedmiotu i ich zadaniem jest przemieszczenie narzędzia względem obrabianej powierzchni po torach zgodnych z przyjętymi liniami charakterystycznymi. Ruchy kształtowania mogą być proste lub złożone. Do prostych ruchów kształtowania zalicza się ruch obrotowy i prostoliniowy, a do ruchów złożonych wszystkie pozostałe. Za pomocą prostych ruchów kształtowania można wykonać wszystkie powierzchnie określone liniami charakterystycznymi, będącymi prostą lub okręgiem, a więc powierzchnie grupy a) i b), (rys. 2.6), oraz te powierzchnie, których złożona linia zarysu ( linia charakterystyczna) jest wykonana narzędziem kształtowym. Złożony ruch kształtowania jest geometryczną sumą ruchów składowych (elementarnych), którymi są ruchy obrotowe i prostoliniowe, wykonywane przez zespoły prowadnicowe obrabiarki, przemieszczające narzędzie lub obrabiany przedmiot. celu uzyskania złożonego ruchu kształtowania obrabiarka musi być wyposażona w mechanizmy zapewniające takie sprzężenie ruchów, składowych, aby ruch złożony odbywał się po zamierzonym torze. Do najczęściej występujących ruchów złożonych należą: - ruchy składające się z elementarnego ruchu obrotowego i prostoliniowego ; jako ruchy śrubowe lub toczne są one stosowane do obróbki gwintów i uzębień, tj. do wykonywania powierzchni zaliczanych do grupy c), (rys. 2.6), - ruchy składające się z dwóch ruchów prostoliniowych 1 i 2 ; są one stosowane do obróbki złożonych zarysów powierzchni obrotowych i płaskich, a więc powierzchni zaliczanych do grupy c). rzykłady kształtowania powierzchni z zastosowaniem ruchu złożonego utworzonego z ruchów składowych i oraz ruchów składowych 1 i 2 przedstawiono na rys

8 a) b) c) 1 2 Rys rzykłady obróbki powierzchni wymagających zastosowania ruchów złożonych: a) ruchu złożonego - w przypadku linii śrubowej, b) ruchu złożonego - w przypadku spirali Archimedesa, c) ruchu złożonego 1-2 w przypadku powierzchni walcowej o złożonym kształcie Ruchy podziałowe Ruchy podziałowe są ruchami, które występują wtedy, gdy kształtowana powierzchnia składa się z powtarzalnych elementów cząstkowych, których obróbka jest dokonywana kolejno (w sposób nieciągły). Ruchy te występują podczas obróbki kół zębatych, gwintów wielokrotnych, narzędzi wieloostrzowych itp. Ruchy podziałowe służą do uzyskiwania podziału kątowego lub liniowego (rys. 2.8). b) c) a) ϕ p ϕp =3ϕ p p 24 Rys rzykłady ruchów podziałowych: a) podział kątowy kolejny, b) podział kątowy mijany, c) podział liniowy praktycznych zastosowaniach występuje najczęściej podział kątowy, który może być realizowany jako tzw. podział kolejny albo podział mijany. przypadku podziału kolejnego podziałkę ϕ p przemieszczenia kątowego określa zależność:

9 360 o 2π ϕ = = z z p = 1 z [ rad] [ obr] gdzie: z - liczba podziału (liczba powierzchni cząstkowych). przypadku podziału mijanego przemieszczenie kątowe ϕ' p jest nastawiane na wybraną liczbę podziałek z i według zależności: ϕ p = ϕ p zi = zi z [ obr] w której z - liczba podziału nie może być podzielna przez z i, gdyż w przeciwnym razie nie mogą być obrobione wszystkie powierzchnie cząstkowe. przypadku podziału liniowego następuje przemieszczenie liniowe narzędzia lub obrabianego przedmiotu o wartość podziałki p Ruchy nastawcze Ruchy nastawcze (ruchy nastawienia wymiarowego) są to ruchy, za pomocą których uzyskuje się żądane nastawienie wymiarowe narzędzia względem obrabianego przedmiotu (rys. 2.9). a) O b) x c) O x y x O Rys rzykłady ruchów nastawczych w procesie: a) toczenia, b) frezowania, c) wiercenia otworów; x, y - nastawiane wymiary 25

10 onieważ od prawidłowego położenia wyjściowego narzędzia (określonego wymiaru nastawczego) zależy bezpośrednio dokładność wymiarowa kształtowanej powierzchni, ruchy te są zaliczane do grupy ruchów podstawowych Ruchy skrawania Ruchy skrawania - obrotowe lub prostoliniowe - służą do usunięcia z kształtowanej powierzchni naddatku obróbkowego. ystępujące w maszynach ruchy skrawania są albo ruchami głównymi, albo ruchami posuwowymi (rys. 2.10). a) n b) H d c) n [obr/min] v f [mm/obr] v d) n [obr/min] f z [mm/ostrz.] f t [mm/min] f [mm/obr] f t [mm/min] Rys Ruchy skrawania i ich podstawowe parametry: a) ruch główny obrotowy, b) ruch główny prostoliniowy, c) ruch posuwowy narzędzia jednoostrzowego, d) ruch posuwowy narzędzia wieloostrzowego Ruchem głównym jest ruch narzędzia lub przedmiotu obrabianego warunkujący istnienie procesu skrawania. arametrem tego ruchu, który decyduje o wydajności procesu obróbki, jest prędkość skrawania. przypadku najczęściej występującego ruchu głównego obrotowego (rys. 2.10a) prędkość skrawania określa zależność: 26

11 π d n v = 1000 m min lub π d n m v = s gdzie: n - prędkość obrotowa przedmiotu obrabianego lub narzędzia, [obr/min], d - średnica przedmiotu obrabianego lub narzędzia, [mm]. Jeśli ruch główny jest ruchem prostoliniowym (rys. 2.10b), to prędkość skrawania określa zależność: 2 H n v = 1000 m min gdzie: H - skok, czyli droga narzędzia lub przedmiotu obrabianego, [mm], n - liczba podwójnych skoków na minutę, [p.sk/min]. Ruchem posuwowym jest ruch narzędzia lub przedmiotu obrabianego niezbędny do usunięcia warstwy naddatku obróbkowego z całej powierzchni obrabianej. arametrem ruchu posuwowego, który decyduje o wartości sił występujących podczas skrawania oraz jakości obrabianej powierzchni, jest posuw. zależności od zastosowanego narzędzia oraz sposobu obróbki parametr ten jest określany i oznaczany następująco: a) w przypadku narzędzi jednoostrzowych rozróżnia się: - posuw na jeden obrót f [mm/obr], określany jako długość liniowego przemieszczenia narzędzia lub przedmiotu obrabianego podczas jednego obrotu elementu pary roboczej wykonującego ruch główny, - posuw na podwójny skok f [mm/p.sk], określany jako długość liniowego przemieszczenia narzędzia lub przedmiotu obrabianego podczas podwójnego skoku elementu wykonującego ruch główny, b) w przypadku narzędzi wieloostrzowych rozróżnia się: - posuw na jedno ostrze (ząb) f z [mm/ost.], określany jako długość liniowego przemieszczenia przedmiotu obrabianego podczas obrotu narzędzia o kąt podziałki międzyostrzowej, - posuw na jeden obrót f [mm/obr], określany jako długość liniowego przemieszczenia narzędzia lub przedmiotu obrabianego podczas jednego obrotu narzędzia lub przedmiotu. 27

12 Między prędkością posuwu f t a posuwem na obrót f oraz posuwem na ostrze f z występuje następująca zależność: f t = f n = f z z n [ mm min] gdzie: f - posuw na jeden obrót lub na podwójny skok, f z - posuw na ostrze, n - prędkość obrotowa narzędzia lub przedmiotu obrabianego, z - liczba ostrzy narzędzia. Ruch skrawania jest jednocześnie ruchem kształtowania wtedy, gdy jego tor jest identyczny z linią charakterystyczną kształtowanej powierzchni. ystępuje to najczęściej w przypadku prostych ruchów kształtowania (rys. 2.10a, b). Odrębne ruchy skrawania i kształtowania występują w przypadku ruchów złożonych oraz zastosowania takich narzędzi, jak frezy lub ściernice, których ruch obrotowy jest ruchem skrawania, ale z reguły nie jest ruchem kształtowania. ynika to z tego, iż kątowy tor ruchu skrawania tych narzędzi jest zazwyczaj inny niż linia charakterystyczna toru ruchu kształtowania (rys. 2.11). a) O b) n O n v O n v O Rys rzykłady obróbki, w których ruch główny narzędzia nie jest ruchem kształtowania: a) szlifowanie wałka, b) frezowanie płaszczyzny 28

13 2.4. Układ kształtowania maszyny Układ kształtowania obrabiarki stanowią elementy i mechanizmy, które zapewniają uzyskanie wymaganego kształtu wykonywanych przedmiotów. odstawowymi elementami układów kształtowania są zespoły prowadnicowe ruchu obrotowego lub prostoliniowego, w których są mocowane narzędzia i przedmioty obrabiane. Zespoły te stanowią pary kinematyczne o jednym stopniu swobody, które wyznaczają tory prostych ruchów kształtowania. Zespoły prowadnicowe są usytuowane przestrzennie za pomocą korpusów, tworząc układ geometryczny obrabiarki. przypadku obrabiarek o prostych ruchach kształtowania ich układ geometryczny jest zarazem ich układem kształtowania. takich obrabiarkach zmianę kształtu przedmiotu (wykonywanej powierzchni) można uzyskać tylko przez zmianę wzajemnego usytuowania zespołów prowadnicowych. a przykład na tokarce mającej poziomo usytuowany zespół prowadnicowy ruchu obrotowego (wrzeciono przedmiotu obrabianego), zmieniając położenie zespołu prowadnicowego ruchu prostoliniowego narzędzia, można wykonywać następujące powierzchnie (rys. 2.12): a) powierzchnię walcową, gdy zespół prowadnicowy jest usytuowany równolegle do osi wrzeciona, b) powierzchnię płaską, gdy zespół prowadnicowy jest usytuowany prostopadle do osi wrzeciona, c) powierzchnię stożkową, gdy zespół prowadnicowy narzędzia jest usytuowany pod kątem do osi wrzeciona. a) b) c) O O O Rys rzykłady powierzchni kształtowanych na tokarce w wyniku zmiany usytuowania zespołu prowadnicowego narzędzia: a) powierzchnia walcowa, b) powierzchnia płaska, c) powierzchnia stożkowa 29

14 Do obrabiarek o prostych ruchach kształtowania zalicza się tokarki, wiertarki, frezarki, wytaczarki, przeciągarki, szlifierki, strugarki itp. Schematyczne przedstawienie układów kształtowania niektórych z tych obrabiarek pokazano na rys a) b) c) d) e) 2 1 Rys Układy kształtowania obrabiarek o prostych ruchach kształtowania: a) tokarka, b) wiertarka, c) wytaczarka, d) szlifierka do otworów, e) strugarka wzdłużna przypadku obrabiarek o złożonych ruchach kształtowania tory tych ruchów powstają w wyniku sprzężenia prostych ruchów składowych wykonywanych przez zespoły prowadnicowe narzędzia i przedmiotu obrabianego. Układ kształtowania w takich obrabiarkach składa się z układu geometrycznego, który wyznacza tory ruchów składowych, oraz układu kinematycznego kształtowania, który realizuje odpowiednie sprzężenia między ruchami składowymi. Sprzężenia te są realizowane przez tzw. wewnętrzne łańcuchy kinematyczne o przełożeniu (, ), układy kopiowe oraz sterowane elektronicznie układy serwonapędowe. Schematyczne przedstawienie układów kształtowania niektórych z tych obrabiarek pokazano na rys

15 a) O h b) S O K c) d) O X O Z 1 2 S K Rys Układy kształtowania obrabiarek o złożonych ruchach kształtowania: a) tokarka do gwintów, b) tokarka zataczarka, c) obrabiarka do uzębień, d) tokarka kopiarka Układy kształtowania wraz z mechanizmami napędowymi i silnikami stanowi układ roboczy obrabiarki. Układ ten zapewnia kształtowanie przedmiotu obrabianego z zastosowaniem określonych parametrów obróbki, tj. prędkości skrawania i posuwów. rzykład układu kształtowania, układu napędowego i układu roboczego tokarki pokazano na rys a rysunku tym zaznaczono parę roboczą O- oraz kierunki ruchów kształtowania i, które są niezbędne do wykonania powierzchni walcowej. okazano również przebieg napędu od silnika elektrycznego E v,p przez skrzynkę prędkości S r do wrzeciona R oraz od wrzeciona przez skrzynkę posuwów S p do suportu SU. skrzynce prędkości i skrzynce posuwów są nastawiane przełożenia i v oraz i p, za pomocą których uzyskuje się żądane wartości prędkości skrawania v i posuwu f. 31

16 a) b) S r i v i p S p Z KZ SU. c) i v R O i p Z KZ E v,p SU. Rys Tokarka: a) układ kształtowania, b) układ napędowy, c) układ roboczy 2.5. Układ konstrukcyjny maszyny odstawowe zespoły maszyny Obrabiarka jako maszyna technologiczna stanowi zespół mechanizmów, których konstrukcja i spełniane funkcje zależą od przeznaczenia produkcyjnego oraz od stopnia automatyzacji i wyposażenia. każdej maszynie technologicznej można wyodrębnić zespoły, mechanizmy i urządzenia, które spełniają podobne zadania (rys. 2.16). Silnik napędowy E, w sposób ciągły lub okresowy, przetwarza energię elektryczną na mechaniczną, która jest źródłem energii układu napędowego maszyny U. Energię silnik pobiera z sieci elektroenergetycznej. 32

17 E Rys odstawowe zespoły maszyny technologicznej: 1 - zespoły robocze, 2 - zespoły napędowe, 3 - korpus, 4 - uchwyty, 5 - elementy sterowania, 6 - mechanizmy nastawcze i pomiarowe Układ napędowy U maszyny jest to układ składający się z różnych mechanizmów i przekładni. rzenosi on ruch ze źródła napędu na zespoły robocze maszyny ZR, najczęściej z jednoczesną wymaganą zmianą prędkości przenoszonego ruchu. Zespoły robocze ZR są to zespoły, które realizują w procesie pracy maszyny niezbędne ruchy narzędzia i przedmiotu. Do zespołów tych zalicza się wrzeciona robocze R, suporty SU, stoły ST itp. Zespoły te mogą wykonywać ruchy obrotowe lub posuwowe. oza tymi głównymi zespołami występują ponadto w każdej maszynie inne zespoły pomocnicze. Zespół uchwytowy służy do połączenia narzędzia lub przedmiotu obrabianego z odpowiednim zespołem roboczym maszyny. Do zespołów tych należą np. imaki narzędziowe, uchwyty, imadła itd. Zespoły nośne (korpusy) są to zespoły łączące w całość wszystkie zespoły maszyny, w określonym położeniu względem siebie. Zespół sterowania zapewnia kierowanie ruchami i czynnościami zespołów roboczych maszyny, np. włączaniem i wyłączaniem sprzęgieł, hamulców, uchwytów zaciskowych itp. 33

18 Urządzenia nastawne i pomiarowe służą do nastawiania i mierzenia położenia narzędzia względem obrabianego przedmiotu. Urządzenia smarujące tworzą układ smarowania maszyny, który ma na celu zmniejszenie tarcia, strat energii i zużycia elementów ze sobą współpracujących. Urządzenia chłodzące mają za zadanie chłodzenie narzędzia i obrabianego przedmiotu Zespoły zabezpieczające i ochronne maszyny spółczesne maszyny technologiczne są wyposażone w dodatkowe zespoły eliminujące sytuacje zagrażające operatorowi maszyny oraz grożące uszkodzeniem maszyny. Sprzęgła przeciążeniowe mają za zadanie samoczynne rozłączenie sprzęgniętych wałów, gdy moment obrotowy występujący na wale napędzanym przekroczy wartość dopuszczalną. Blokady mechaniczne lub elektryczne zabezpieczają zespoły maszyny przed wykonaniem ruchu w niewłaściwej kolejności. Bezpieczniki zabezpieczają maszynę przed skutkami przeciążenia mechanicznego siłą czy momentem lub przeciążenia elektrycznego prądem lub napięciem. Zawory bezpieczeństwa samoczynnie zabezpieczają przewody lub zbiorniki przed nadmiernym wzrostem ciśnienia czynnika roboczego (oleju, powietrza). Hamulce służą do zmniejszenia prędkości lub zatrzymania ruchomych części maszyny i uniemożliwiają ich ruch po zatrzymaniu. Osłony oddzielają operatora maszyny przed szkodliwymi oddziaływaniami ze strefy roboczej, np. ostrymi i rozgrzanymi wiórami w procesie skrawania. oza tym osłony ochraniają zespoły maszyny przed szkodliwymi wpływami np. kurzu, wilgoci, wysokiej temperatury, korozyjnego działania czynników chemicznych itp. Urządzenia odprowadzające usuwają wióry w procesie skrawania, pyły itp. Urządzenia sygnalizacyjne to urządzenia przekazujące sygnał, stanowiący umowny odpowiednik informacji. 34

19 2.6. Układ kinematyczny maszyny Układ kinematyczny obrabiarki stanowią mechanizmy służące do nadawania zespołom roboczym obrabiarki ruchów niezbędnych do wykonania procesu roboczego. Mechanizmami, z których składa się układ kinematyczny obrabiarki, są najczęściej łańcuchy kinematyczne. Stanowią one zbiór połączonych ze sobą par kinematycznych, takich jak przekładnie pasowe, przekładnie zębate, przekładnie śrubowe, przekładnie zębatkowe itp. każdym łańcuchu kinematycznym można wyróżnić jego element początkowy (wejściowy), np. silnik i element końcowy (wyjściowy), którym jest zazwyczaj człon roboczy (wrzeciono robocze, suport), (rys. 2.17). a) b) c) E n p n k i z 2 z 1 n 1 n 2 n p i 3 i 2 i 1 d 2 Rys rzykłady oznaczania łańcuchów kinematycznych: a) całego łańcucha, b) pojedynczej przekładni, c) kilku przekładni pojedynczych odstawową wielkością łańcucha jest jego przełożenie, które jest oznaczane literą i określane jako stosunek parametru kinematycznego elementu biernego p kb do parametru kinematycznego elementu czynnego p kc : pkb = p kc d 1 E z 1 z 2 z 3 z 4 n k Do najczęściej występujących parametrów kinematycznych zalicza się: - drogę liniową l [mm], - drogę obrotową ϕ [obr], 35

20 - prędkość liniową v [m/min], [mm/min], - prędkość obwodową v [m/min], [m/s], - prędkość obrotową n [obr/min]. rzyjmując dla łańcucha kinematycznego przedstawionego na rys. 2.17c jako parametr kinematyczny prędkość obrotową n, położenie tego łańcucha określa się stosunkiem: = n n k p gdzie: n k - prędkość obrotowa wału wyjściowego (końcowego), n p - prędkość obrotowa wału wejściowego (początkowego). Analogicznie do przełożenia łańcucha kinematycznego, nazywanego także przełożeniem całkowitym, określa się przełożenie pojedynczej przekładni (rys. 2.17b) i zapisuje się je jako stosunek: i = n n 2 1 onieważ przełożenie całkowite łańcucha jest równe iloczynowi przełożeń poszczególnych przekładni (rys. 2.17c), więc wartość liczbową tego przełożenia można wyznaczyć z zależności: = i1 i2 i3... gdzie: i 1, i 2, i przełożenia poszczególnych przekładni. Łańcuch kinematyczny może realizować następujące funkcje: - przeniesienia napędu, - zmiany prędkości przenoszonego ruchu (zależy od przełożenia ), - zmiany rodzaju przenoszonego ruchu (np. obrotowy na prostoliniowy), - zmiany kierunku ruchu. Ze względu na spełniane w obrabiarce funkcje łańcuchy kinematyczne dzieli się na: napędowe i kształtowania. Zadaniem łańcuchów kinematycznych napędowych jest doprowadzenie napędu od silnika do zespołów roboczych obrabiarki. apędowymi łańcuchami kinematycznymi są: 36

21 - łańcuch ruchu głównego, który nadaje napędzanemu zespołowi roboczemu określoną prędkość skrawania v, - łańcuch ruchu posuwowego, który nadaje napędzanemu zespołowi roboczemu określoną prędkość posuwu f t i związaną z nią wartość posuwu f. Łańcuchy te stanowią układ napędowy obrabiarki, który decyduje o wydajności obrabiarki. Zadaniem łańcuchów kinematycznych kształtowania (nazywanych także łańcuchami wewnętrznymi - rys. 2.14) jest sprzęganie ze sobą dwóch składowych ruchów kształtowania w celu uzyskania ruchu złożonego. Za pomocą tych łańcuchów uzyskuje się sprzężenia kinematyczne, które zapewniają ścisłą więź między przemieszczeniami zespołów roboczych wykonujących ruchy składowe. onieważ w procesie kształtowania nie jest istotna prędkość ruchu, tylko wartość wywołanego tym ruchem przemieszczenia, więc przełożenia tych łańcuchów najczęściej określa się jako stosunek przemieszczeń (drogi), np. ϕ k = ϕ p gdzie: ϕ k - droga obrotowa wału końcowego, ϕ p - droga obrotowa wału wejściowego. onieważ łańcuchy kinematyczne kształtowania nie obejmują źródła napędu, więc przy wyznaczaniu ich przełożeń przyjmuje się umownie jeden z ostatnich elementów łańcucha za początkowy (napędzający), a drugi za końcowy (napędzany). Rzeczywisty kierunek przeniesienia ruchu w łańcuchu kształtowania zależy od miejsca doprowadzenia do niego napędu. ie wpływa to jednak na wartość przełożenia. Układy kinematyczne obrabiarek przedstawia się rysunkowo w postaci schematów kinematycznych, na których ich poszczególne elementy są oznaczone za pomocą umownych symboli graficznych (s. 161). zależności od przeznaczenia schematy kinematyczne obrabiarek są rysowane w postaci uproszczonej lub pełnej. Uproszczony schemat kinematyczny podaje w sposób ogólny rozwiązania układu kształtowania i układu napędowego obrabiarki. ełny schemat kinematyczny, na którym są podane liczby zębów kół zębatych, średnice kół pasowych, skoki śrub pociągowych, prędkości obrotowe silników itp., umożliwia dokonywanie obliczeń niezbędnych do projektowania i użytkowania obrabiarek. 37

22 rzykłady schematów kinematycznych tokarki, w postaci uproszczonej i pełnej, przedstawiono na rys a) R h p i 1 i 2 Z i p KZ(m,z) i st2 i st1 i v E b) R KZ (3,12) z a S (6) z b E /32 za = lub zb n E =1410 [obr/min] 1/1 Rys Schematy kinematyczne tokarki produkcyjnej: a) uproszczony, b) pełny 38