Общие требования
Несущие конструкции (НК) – конструктивные элементы воспринимающие основные механические нагрузки машин и приборов и обеспечивающие их прочность жесткость и устойчивость.
НК делят на вертикальные и горизонтальные. Вертикальные НК воспринимают главным образом сжимающие усилия (панели, кронштейны, стойки и т.п.). Горизонтальные НК – работают преимущественно на изгиб и растяжение (балки, панели, шасси, кронштейны, перемычки и т.п.).
Компоновка (от лат. compono – составляю) – взаимное расположение различных элементов изделия, устанавливаемое на основе закономерностей и приемов художественной композиции с учетом технико-экономических и потребительских требований. Компоновка подразумевает определенную последовательность расположения базовых узлов и деталей (рабочая головка, станина, рабочая камера, стол) между инструментом и обрабатываемой деталью и размещение их в пространстве. Оптимальной компоновкой достигаются правильное соотношение и связи между элементами, частями изделия, его максимальная компактность и художественная целостность, зрительное и функциональное разнообразие. Среди всех базовых деталей одна должна быть неподвижной (это обычно станина, основание), а ее расположение в цепочке базовых деталей НК определяет ориентацию в пространстве и структурную компоновку изделия. Для оборудования реализующего Э/Ф и Э/Х методы обработки характерна вертикальная компоновка, хотя встречается горизонтальная и наклонная, но это в основном в специальных станках.
Вертикальные компоновки делят в свою очередь на пормальные и консольные. В пормальных компоновках несущая система выполнена в виде буквы П, в консольных в виде буквы Г. Основные виды вертикальных компоновок оборудования изображены на рисунке.
|
|
Рисунок 1 - Консольная конструкция оптико-механического устройства.
1 – рабочая головка,
2 – координатный стол,
3 - несущий кронштейн,
4 – основание,
5 – амортизаторы.
Величина наклонения рабочей головки определяется уравнением:
, (1)
где m – масса рабочей головки,
θ – (рассеяние) в точке изгиба кронштейна О,
К - жесткость кронштейна в точке О’,
ξi – амплитуды гармонических составляющих,
ωi – частота отклонения точки О’ вызванная вибрациями,
L – расстояние от точки О до О’ – центра масс рабочей головки.
Решение этого уравнения для одной составляющей колебаний точки О’ близкой к резонансной частоте дает выражение максимального отношения изображения
. (2)
Из этого выражения видны пути уменьшения погрешностей:
1. Приближение точки закрепления рабочей головки к плоскости обработки (уменьшение H).
2. Удаление точки упругого перегиба системы рабочая головка – кронштейн.
Применение портала вместо консольного кронштейна позволяет добиться в одном, а иногда и в нескольких направлениях 
. Расширение нормали по двум направлениям позволяет свести практически к нулю ΔS, однако при этом затрудняется доступ к загрузочным позициям координатного стола. Следует отметить еще один недостаток консольной направляющей системы – погрешность позиционирования обусловленная изменением температуры определенных участков конструкции или всего устройства в целом. Ее можно оценить величиной:
, (3)
|
|
где αТ – коэффициент линейного расширения рассматриваемого участка несущей системы,
ΔТ – изменение температуры этого участка,
γ – угол между отрезком dl линии интегрирования MN к соответствующим координатным осям. В этом выражении не учитывается температурные деформации координатных столов, которые рассчитываются отдельно. При ΔТ→0 величина температурных стремится к нулю, если коэффициент линейного расширения всех частей направляющей системы на пути интегрирования одинаков.
Основные характеристики несущих систем