Вспомогательные устройства станков и механизмы могут быть разделены на функциональные механизмы, выполняющие: а) только вспомогательные движения; б) как вспомогательные, так и рабочие движения.
В общем цикле работы любого автомата или станка с ЧПУ важное значение имеет время вспомогательных движений, влияющее на производительность станка, а в общем балансе точности и жесткости - погрешности и упругие перемещения поверхностей и стыков механизмов, влияющие на точность и устойчивость обработки.
К механизмам и устройствам вспомогательных движений с этой точки зрения предъявляют два противоречивых требования: быстродействие и точность.
Вследствие сокращения времени вспомогательных движений увеличиваются динамические нагрузки и снижается точность. Кроме того, время вспомогательных движений зависит от конструктивных особенностей механизмов и устройств; условий изготовления и эксплуатации (в частности, шума).
Вспомогательные устройства станков не участвующие в процессе резания, предназначены для:
- автоматической загрузки прутковых, трубных и штучных заготовок;
- автоматического позиционирования; автоматического останова и упора подаваемых в рабочую зону прутков и труб;
- хранения и автоматической передачи режущего инструмента из инструментальных магазинов в рабочую зону;
- автоматической переналадки режущего инструмента и т. д.
Такие механизмы, выполнив свои функции, не входят в замкнутую динамическую систему станка и не оказывают влияния на динамическую жесткость технологической системы.
Механизмы и устройства, выполняющие вспомогательные движения и участвующие в процессе резания, предназначены для:
- автоматического зажима прутков, труб и штучных заготовок;
- автоматического поворота и фиксации рабочих органов в зоне резания (шпиндельные барабаны, поворотные столы, револьверные головки и др.);
- автоматического зажима режущего инструмента;
- автоматического позиционирования и угловой фиксации шпинделя;
- автоматического зажима рабочего органа и т. д.
Такие вспомогательные устройства станков с ЧПУ входят в замкнутую динамическую систему станка, например зажимные механизмы, и оказывают влияние на его динамическую жесткость и виброустойчивость.
Для получения требуемой точности и производительности формообразования в технологической системе станка должна обеспечиваться координатная связь его элементов и сохраняться их заданное положение при различных возмущениях. Для сохранения заданного положения элементов в системе координат станка XYZ (рис. 1) служат зажимные механизмы, устройства и приспособления, которые при определенном законе формообразования фиксируют заданную связь в виде вектора р между деталью (с системой координат ХдҮдZд) и режущим инструментом (с системой координат XиYиZи ), которые расположены на подвижных рабочих органах с системами координат соответственно X1Y1Z1 и X2Y2Z2.
Рис. 1. Координатная связь основных элементов в технологической системе металлорежущего станка
Во всех случаях вспомогательные движения устройств станков связаны с перемещением (поворотом) какого-то объекта (заготовки, рабочего органа, инструмента) из одного положения в другое; остановом или базированием его на упоре или без упора; закреплением (фиксацией) положения таким образом, чтобы при действии внешних возмущений его состояние не изменилось.
Таким образом, вспомогательные движения по автоматическому манипулированию с объектом выполняют по типовому циклу: снятие натяга (разжим, расфиксация) перемещение объекта из одного положения в другое (передвижение, поворот, подача) - останов (базирование) создание натяга (зажим, фиксация) - участие в резании.
Объекты закрепления в станках с ЧПУ подвергаются внешним возмущениям fі(t) и последовательно воздействиям f1(t)...f4(t) по циклу от механизмов (рис. 2): перемещения (загрузка, позиционирование, ввод в рабочую зону); остановки (установка в требуемое положение, останов на упоре); зажима (закрепление, фиксация); рабочих ходов (резание).
Время движений вспомогательные устройства станков с ЧПУ tx может составлять значительную долю от общего времени автоматического цикла Tц. При обработке несложных де талей в короткоцикловых автоматах tx/Tц = 0,4...0,5 и более. В многооперационных станках tx/Тц = 0,28...0,4 и в основном связано с автоматической сменой и закреплением инструментов и заготовок. В многошпиндельных токарных автоматах время поворота и фиксации шпиндельного барабана составляет 2...3 с, а подачи и зажима прутка 1...2 с, в то же время в токарно револьверных станках с ЧПУ с гидравлическим приводом время подачи и зажима прутка достигает 3...5 с и более.
Тенденция сокращения машинного времени за счет многоинструментальной и многопозиционной обработки требует уменьшения времени tx.
Рис. 2. Обобщенная структура взаимодействия типовых механизмов станка с ЧПУ с объектом манипулирования
