KATEDRA SYSTEMÓW WYTWARZANIA

Instytut Technologii Maszyn i Automatyzacji Produkcji

Politechniki Krakowskiej

Wm.

Laboratorium przedmiotu

„MASZYNY TECHNOLOGICZNE I ROBOTY”

„OBRABIARKI I ZAUTOMATYZOWANE SYSTEMY”

Studia Dzienne, Zaoczne, rok III, IV

Cwiczenie nr. 1

Temat ćwiczenia:

„Charakterystyka układów kinematycznych napędu i sterowania obrabiarek ogólnego przeznaczenia”

1.      Cel i zakres ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest zapoznanie studentów ze sposobami opisu i analizy układów kinematycznych napędu i sterowania obrabiarek ogólnego przeznaczenia.

2.      Sposób osiągnięcia założonego celu

Omówienie stosowanych znaków graficznych i oznaczeń uwzględnianych na schematach kinematycznych i schematach strukturalnych łańcuchów kinematycznych napędu i sterowania obrabiarek. Układ funkcjonalny i konstrukcyjny obrabiarek: układ geometryczny UG, układ kinematyczny kształtowania UkinKszt, układ kształtowania UKszt, układ roboczy UR, układ konstrukcyjny UKon obrabiarki. Klasyfikacja ruchów występujących w obrabiarkach. Podstawowy sposób obróbki wybranych działów obrabiarek. Przegląd typowych, ważniejszych przekładni i mechanizmów obrabiarek oraz ich schematy kinematyczne. Definicja i przykłady przełożenia łańcucha kinematycznego (przekładni, mechanizmów), ich równania równowagi kinematycznej rrk, Analiza schematów kinematycznych obrabiarek ogólnego przeznaczenia na przykładzie tokarki kłowej pociągowej, wiertarki kadłubowej lub promieniowej, frezarki wspornikowej, itp.:

-          opracowanie schematu strukturalnego napędu ruchu głównego i napędu ruchów posuwowych,

-          napisanie rrk. łańcuchów kinematycznych ww. napędów,

-          rozwiązanie wskazanego jednego z sześciu zadań analizy schematu kinematycznego z przekładnią planetarną (obiegową lub mechanizmem sumującym) – sprawdzian pisemny.

3.      Środki, oprzyrządowanie, aparatura pomiarowo-kontrolna....

Schematy kinematyczne wybranych obrabiarek.

4.      Zalecana literatura, pomoce

[1]    K. Paderewski – „Obrabiarki”. Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne. Warszawa 1993,

[2]    L., T. Wrotny –„Obrabiarki skrawające do metali”. WNT, Warszawa 1974, 1978,..

[3]    Notatki z wykładów itp.

Prowadzący: dr inż. Longin Gondek

OBRABIARKI I ZAUTOMATYZOWANE SYSTEMY (OiZS)

Tematy sprawdzianów wiadomości z ćwiczenia nr. 1.

„Analiza budowy, działania i możliwości użytkowych obrabiarek do obróbki metali (na przykładzie konwencjonalnych obrabiarek ogólnego przeznaczenia)”

1.      Podstawowy sposób obróbki tokarki, wiertarki, strugarki, frezarki....- sformułowanie oraz ilustracja graficzna (szkic, schemat) układu geometrycznego obrabiarki oraz jej ruchów podstawowych.

2.      Opis układu roboczego (UR) tokarki kłowej pociągowej:

a.)      schemat strukturalny układu roboczego obrabiarki,

b.)      równania równowagi kinematycznej (rrk) napędu ruchu głównego i napędu ruchów posuwowych,

c.)      rrk kształtowania linii śrubowej gwintów metrycznych (M), modułowych (m), calowych (C) i diametral pitch (DP),

d.)      podstawowe zabiegi obróbkowe trokarek.

3.      Opis układu roboczego (UR) frezarki wspornikowej

a.)      schemat strukturalny układu roboczego obrabiarki,

b.)      równania równowagi kinematycznej (rrk) napędu ruchu głównego i napędu ruchów posuwowych,

c.)      podstawowe zabiegi obróbkowe frezarek.

4.      Opis układu roboczego (UR) wiertarki kadłubowej, promieniowej

a.)    schemat strukturalny układu roboczego obrabiarki,

b.)   równania równowagi kinematycznej (rrk) napędu ruchu głównego i napędu ruchów posuwowych,

c.)    podstawowe zabiegi obróbkowe wiertarek.

OBRABIARKI I ZAUTOMATYZOWANE SYSTEMY (OiZS)

Tematy sprawdzianów wiadomości z ćwiczenia nr. 1.

„Analiza budowy, działania i możliwości użytkowych obrabiarek do obróbki metali (na przykładzie konwencjonalnych obrabiarek ogólnego przeznaczenia)”

1.      Podstawowy sposób obróbki tokarki, wiertarki, strugarki, frezarki....- sformułowanie oraz ilustracja graficzna (szkic, schemat) układu geometrycznego obrabiarki oraz jej ruchów podstawowych.

2.      Opis układu roboczego (UR) tokarki kłowej pociągowej:

a.)      schemat strukturalny układu roboczego obrabiarki,

b.)      równania równowagi kinematycznej (rrk) napędu ruchu głównego i napędu ruchów posuwowych,

c.)      rrk kształtowania linii śrubowej gwintów metrycznych (M), modułowych (m), calowych (C) i diametral pitch (DP),

d.)      podstawowe zabiegi obróbkowe trokarek.

3.      Opis układu roboczego (UR) frezarki wspornikowej

a.)      schemat strukturalny układu roboczego obrabiarki,

b.)      równania równowagi kinematycznej (rrk) napędu ruchu głównego i napędu ruchów posuwowych,

c.)      podstawowe zabiegi obróbkowe frezarek.

4.      Opis układu roboczego (UR) wiertarki kadłubowej, promieniowej

a.)    schemat strukturalny układu roboczego obrabiarki,

b.)   równania równowagi kinematycznej (rrk) napędu ruchu głównego i napędu ruchów posuwowych,

c.)    podstawowe zabiegi obróbkowe wiertarek.

Katedra Systemów Wytwarzania                                                                      ....................................................................

Instytut   M-6                                                                                                          (NAZWISKO, IMIĘ – duże litery)

Laboratorium z przedmiotu:                                                                                                  Gr...................................

OBRABIARKI I ZAUTOMATYZOWANE SYSTEMY (OiZS)                                          dnia.................................

Sprawozdanie z ćwiczenia nr......na temat:

...........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

...........................................................................................................................................................

Wytyczne:

1.       Podstawowy sposób obróbki obrabiarki....................................................................... i ważniejsze jej cechy techniczno-użytkowe.

2.       Charakterystyka układu roboczego (układ geometryczny, kinematyczny kształtowania, układy napędowe, ruchy i parametry procesu roboczego – uproszczone rysunki szkice, schematy strukturalne, opis.

3.       Charakterystyka ważniejszych możliwości obróbkowych (np.: sposoby toczenia powierzchni stożkowych, toczenia gwintów itp.) - uproszczone rysunki szkice, schematy strukturalne, opis.

4.       Charakterystyka układu napędu i sterowania,..........(np.: równania równowagi kinematycznej, przełożenia określonych łańcuchów kinematycznych, przekładni, mechanizmów, schematy blokowe itp.)

5.      Zestawienie i analiza wyników pomiarów (badań)........................................................................................

6.       Wnioski.

1.    Układ funkcjonalno-konstrukcyjny obrabiarki.

Istotne cechy funkcjonalno-konstrukcyjne obrabiarki mogą być ujęte w tzw. jej układach, które są zilustrowane, przedstawione na rys. 1.

UG – układ geometryczny

d.)   stanowią zespoły „prowadnicowe”, robocze ściśle rozmieszczone (usytuowane) w przestrzeni realizujące określone ruchy zasadnicze PO (przedmiotu obrabianego) i N (narzędzia) podczas trwania procesu skrawania,

e.)    wyznacza kierunki i tory ruchów kształtowania, a więc wpływa decydująco na proces kształtowania powierzchni obrabianych PO; ruchy realizujące linie charakterystyczne powierzchni I i II (okrąg O i prosta P – powierzchnie obrotowe grupy A, dwie proste PP, prosta P i okrąg O – powierzchnie płaskie grupy B, powierzchnie złożone – powierzchnie grupy C).

UKinKszt – układ kinematyczny kształtowania obrabiarki - złożone ruchy kształtowania uzyskuje się za pomocą układów kinematycznych kształtowania UKinKszt, do których zalicza się wewnętrzne łańcuchy kinematyczne (np. kształtowania linii śrubowej gwintów, obwiedniowego kształtowania ewolwentowego zarysu zęba kół zębatych...), układy kopiowe oraz elektroniczne układy serwonapędowe

UKinKszt

   UG

    UN       

   UKszt       

  UKon      

    ZF      

    UR 

Rys. 1. Układ funkcjonalno-konstrukcyjny obrabiarki

UKszt – układ kształtowania obrabiarki składa się zarówno z układu geometrycznego UG jak i układu kinematycznego kształtowania UkinKszt, jeżeli obrabiarka taki układ posiada; . Jeżeli nie, to obrabiarka posiadając tylko układ geometryczny UG jako układ kształtowania Ukszt jest zarazem obrabiarką o prostych ruchach kształtowania: wiertarki, tokarki kłowe produkcyjne, frezarki, strugarki i dłutownice, szlifierki do wałków i otworów, itp... Podstawową rolę w układzie kształtowania obrabiarki stanowią pary kinematyczne zespołów (prowadnicowych), roboczych, ruchu obrotowego (zespoły wrzecionowe, ułożyskowane wrzeciona) i ruchu prostoliniowego (prowadnice – np. płaskie, „jaskółczy ogon” - zespołów suportów, sań, wsporników, wrzecienników), na których są mocowane PO i N,

UR – układ roboczy – jest to układ kinematyczny Ukin obrabiarki uzupełniony o wszystkie układy napędowe UN ruchu głównego i ruchów posuwowych zawierające źródła energii, a więc silniki; , Układy napędowe oprócz silników zwykle zawierają układy przeniesienia ruchu, tzn. mechanizmy, łańcuchy kinematyczne napędowe,

UKon – układ konstrukcyjny obrabiarki – dla określonej konstrukcji obrabiarek, układ konstrukcyjny stanowi granice (wartości granicznych dolnych i górnych parametrów funkcjonalnych, i wskaźników eksploatacyjnych) wszelkich struktur (konstrukcyjnych) np.: geometrycznych, kinematycznych, dynamicznych, materiałowych itp. elementów, zespołów funkcjonalnych ZF jak i całej (zmontowanej, rozważanej) obrabiarki. Układ konstrukcyjny UKon stanowi układ roboczy UR uzupełniony o wszystkie zespoły i elementy funkcjonalne ZF; , takie jak np.: część bazowa (korpus, kadłub, łoże,..), uchwyty i przyrządy PO i N, układ sterowania, układy pomiarowe, układ smarowania, blokady i zabezpieczenia, układu diagnostyczne, monitorowania i prognozowania itp.

2.   Klasyfikacja ruchów w obrabiarkach.

Klasyfikacja ruchów występujących w obrabiarkach jest przedstawiona na rys. 2.

Ruchy w obrabiarkach

Ruchy pomocnicze:

-       związane z PO (załadowczo-wyładowcze),

-       obsługowe,

-       sterowania, np. skrzynkam przekładnowym,

-       mocowania i odmocowania,

-       pomiarowe itp

Ruchy przestawiania N wzgl. PO ( ruchy decyd. o kształcie i dokł. geometr, PO):

-       przesuwowe,

-       ustawcze,

-       ...