Скорости резания и подачи

Графическое изображение уравнений

Для кинематических расчетов коробок скоростей и по­дач в металлорежущих станках применяют два метода: аналити­ческий и графоаналитический. Оба метода позволяют находить величины передаточных отношений. Однако, как правило, ис­пользуют только графоаналитический метод. Достоинством его является то, что он позволяет быстро находить возможные вари­анты решения, что дает большую наглядность и облегчает срав­нение вариантов. При графоаналитическом методе последова­тельно строят структурную сетку и график частоты вращения.

Структурная сетка дает ясное представление о структуре привода станка. По структурной сетке легко проследить связи между передаточными отношениями групповых передач (групповой передачей называют совокупность передач между двумя последовательными валами коробки скоростей или по­дач). Однако, сетка не дает конкретных значений этих величин. Она наглядно характеризует ряд структур в общей форме. Структурная сетка содержит следующие данные о приводе: чис­ло групп передач, число передач в каждой группе, относитель­ный порядок конструктивного расположения групп вдоль цепи передач, порядок кинематического включения групп, диапазон регулирования групповых передач, число частот вращения ве­дущего и ведомого валов групповой передачи.

График частоты вращения позволяет определить кон­кретные величины передаточных отношений всех передач при­вода и частоты вращения всех его валов. Его строят в соот­ветствии с кинематической схемой привода, При разработке кинематической схемы коробки скоростей или подач с враща­тельным главным движением, должны быть известны: число ступеней частоты вращения z шпинделя, знаменатель геометри­ческого ряда φ, частоты вращения шпинделя от n1 до nz и часто­та вращения электродвигателя nэл.

Число ступеней частоты вращения шпинделя z при на­ладке последовательно включенными групповыми передачами (в многоваловых коробках) равно произведению числа передач в каждой группе т.е, Z=PaPbPc…Pk. Например, для привода, пока­занного на рисунке, Z=PaPbPc=3x2x2=12.

При заданном или выбранном числе ступеней ряда час­тоты вращения шпинделя число групп передач в каждой группе и порядок расположения групп можно выбирать различными. Этот выбор в основном и определяет конструкцию коробки скоростей или подач.

Для наиболее часто применяемых значений могут быть использованы следующие конструктивные варианты:

Z=4=2x2;

Z=6=2x3;

Z=8=2x2x2=4x2=2x4;

Z=12=3x2x2=2x3x2=2x2x3=3x4=4x3; Z=l6=2x2x2x2=4x2x2=2x4x2=2x2x4=4x4;

Z=18=2x3x3=3x2x3=3x3x2;

Z=24=3x2x2x2=2x3x2x2=2x2x3x2:=2x2x2x3=2x3x4=2x4x3=3x2x4=3x4x2==4x2x3=4x3x2.

В станках с изменением вращения шпинделя по геомет­рическому ряду передаточное отношение передач в группах об­разуют геометрический ряд со знаменателем φ^x, где х - целое число, которое называют характеристикой группы. Характери­стика группы равна числу ступеней скорости, кинематически предшествующих данной группе. Общее уравнение наладки групповых передач имеет следующий вид:

i1xi2xi3…ip=1xφ^xxφ^2xx φ^(p-1)x

Для последовательного получения всех частот вращения шпинделя сначала переключают передачи одной группы, затем другой и т.д. Если в коробке скоростей, показанной на рисунке использовать с этой целью, прежде всего, передачи группы (а), затем группы (с) и, в последнюю очередь, группы (в), то соот­ветственно этому порядку переключения группа (а) будет основной, группа (с) - первой переборной, группа (в) - второй переборной.

Для основной группы передач характеристика Х0=1; для первой переборной группы X1=P1, для второй переборной груп­пы X2=P1P2 и т.д., где P1 и Р2 - соответственно числа передач основной и первой переборной группы.

Для конструктивного варианта привода, показанного на рисунке, и принятого порядка переключения скоростей мож­но записать структурную формулу Z=3(l)2(6)2(3). В формуле цифрами в скобках обозначены характеристики групп. Основ­ной и различными по номеру переборными группами может быть любая группа передач в приводе. Поэтому наряду с кон­структивными вариантами привода возможны также различные его кинематические варианты.

Во избежание чрезвычайно больших диаметров зубчатых колес в коробках скоростей, а также для нормальной их работы, установлены следующие предельные передаточные отношения между валами при прямозубом зацеплении: 2>i>(1/4); отсю­да наибольший диапазон регулирования групповой передачи бу­дет (imax/imin)пред=2/(l/4)=8.

Отношение (imax/imin)пред имеет наибольшую величину для последней переборной группы привода, Следовательно, для коробок скоростей, где Хmах - наибольший показатель для по­следней переборной группы, Р - число передач в этой группе.

Для графического изображения частот вращения шпин­деля станка обычно используют логарифмическую шкалу чисел.

Рассмотрим построение структурной сетки и графика частот вращения для коробки скоростей, кинематическая схема которой показана на рисунке. Для принятого конструктивно­го варианта привода возможны два варианта структурной фор­мулы: Z=6=3(l)2(3) и Z=6=3(2)2(l). В первом случае основой группы будет первая в конструктивном отношении группа пере­дач, а первой переборной - вторая группа передач; для второго случая наоборот.

На рисунке показана структурная сетка по первой структурной формуле привода. Она построена следую­щим образом. На равном расстоянии друг от друга проводят вертикальные линии, число которых должно быть на единицу больше, чем число групповых передач. Также проводят ряд го­ризонтальных параллельных прямых с интервалом, равным ло­гарифму (число горизонтальных прямых равно числу Z сту­пеней частоты вращения шпинделя). На середине первой слева вертикальной линии наносят точку О, из которой симметрично, в соответствии с числом передач в группах, по заданной струк­турной формуле проводят лучи, соединяющие точки на верти­кальных линиях.

Графики частоты вращения строят в следующей после­довательности: на равном расстоянии друг от друга проводят вертикальные линии, число которых равно числу валов коробки скоростей; на равном расстоянии друг от друга с интервалами проводят горизонтальные линии, которым присваивают (снизу вверх) порядковые номера частот вращения, начиная с n1. Луч, проведенный между вертикальными линиями, обозна­чает передачу между двумя валами с передаточным отношением. Дальнейшее по­строение ведем, используя принятый вариант структурной се­тки. Построенный график частоты вращения позволяет опреде­лить передаточные отношения всех передач коробки. По найденным передаточным отношениям определяют числа зубьев зубчатых колес.

ТИПОВЫЕ МЕХАНИЗМЫ МЕТАЛЛООБРАБАТЫВАЮЩЕГО

ОБОРУДОВАНИЯ

Несущие системы металлорежущих станков. Несущие или базовые детали металлорежущих станков служат для создания требуемого пространственного размещения узлов, несущих ин­струмент или обрабатываемую заготовку, и обеспечивают точ­ность их взаимного расположения под нагрузкой. Совокупность базовых деталей между инструментом и заготовкой образуют не­сущую систему станка.

К базовым деталям относят станины, основания, колон­ны, стойки, поперечины, ползуны, траверсы, столы, каретки, суппорты, планшайбы, корпуса шпиндельных бабок и т.п.

По форме базовые детали металлорежущих станков условно разделены на три группы: брусья - детали, у ко­торых один габаритный размер больше двух других; пластины - у которых один размер значительно меньше двух других; короб­ки - габаритные размеры одного порядка.

Направляющие обеспечивают правильность траектории движения заготовки или инструмента и точность узлов станка. Во многих случаях направляющие выполняют как одно целое с базо­выми деталями. Базовые детали и направляющие должны иметь:

высокую первоначальную точность изготовления всех ответственных поверхностей для обеспечения требуемой геомет­рической точности станка;

высокие демпфирующие свойства, т.е., способность га­сить колебания между инструментом и заготовкой от действия различных источников вибраций;

высокую жесткость, определяемую конкретными де­формациями подвижных и неподвижных стыков, местными де­формациями и деформациями самих базовых деталей;

долговечность, которая выражается в стабильности формы базовых деталей и способности направляющих сохранять первона­чальную точность в течение заданного срока эксплуатации.

Кроме того, базовые детали должны иметь малые темпе­ратурные деформации, из-за которых могут происходить отно­сительные смещения заготовки и инструмента, а направляющие должны обладать малой величиной и постоянством сил трения, т.к. от этого зависит точность позиционирования узлов станка.

Станины и направляющие станин. Основными базовыми деталями станков являются станины. В зависимости от положе­ния оси шпинделя станка и направления перемещения подвиж­ных частей, они делятся на горизонтальные /станины/ и верти­кальные /стойки/.

Станина является основанием станка, от прочности, жесткости и износостойкости которой зависит качество его ра­боты. Станина должна обеспечивать правильное взаимное по­ложение узлов и частей станка на его базирующих поверхно­стях. Последние несут на себе неподвижные и подвижные узлы. Поверхности, несущие подвижные части станка, называются направляющими. Форма и конструкция станка зависят от рас­положения направляющих /горизонтальные, вертикальные, на­клонные/, от веса, размеров и длины ходов основных частей и узлов станка, необходимости размещения внутри станины раз­личных механизмов и агрегатов.

Станины большинства станков получают литьем из серо­го чугуна различных марок /СЧ-32; СЧ-21; СЧ-15/. Получает распространение также модифицированный чугун МСЧ-38 и МСЧ-28.

Применяют также сварные конструкции станин. При равной жёсткости с чугунными литыми станинами они имеют меньший вес, большую износостойкость. Сварные станины дешевле литых. Для сварных станин применяются стали марок Ст 3, Ст 4. Для снятия внутренних напряжений станины перед механической обработкой подвергаются естественному или искусственному старению.

Направляющие являются наиболее ответственной частью станины и служат дня обеспечения прямолинейного или круго­вого перемещения подвижных элементов станка. Различают на­правляющие скольжения и качения. Они делятся на охватываемые и охватывающие. Охватываемые направляющие имеют выпуклый профиль, на котором плохо удерживается смазка, но они просты в изготовлении и на них не задерживается стружка. Поэтому их применяют для перемеще­ния со скоростью подачи суппортов, столов, бабок в токарных, фрезерных, сверлильных и других станках. Охватывающие на­правляющие имеют вогнутый профиль, который хорошо удер­живает смазку, но требует хорошей и надежной защиты от по­падания стружки и загрязнений. Их применяют при высоких скоростях скольжения в шлифовальных, карусельных, продоль­но-строгальных и других станках. По профилю направляющие делятся на прямоугольные, призматические, типа "ласточкин хвост'' и круглые. В станках часто используют комбинированные направляющие, одна из которых выполнена плоской, а другая призматической, при этом, для восприятия опрокиды­вающих моментов, они снабжены прижимными планками, ко­торые крепятся к каретке.

Все большее распространение находят направляющие качения в средних и легких станках с ЧПУ, в координатно-расточных станках, в шлифовальных, копировальных и др. Основным преимуществом направляющих является малая сила сопротивления движению, в 15-20 раз меньше, чем в направ­ляющих скольжения, отсутствие скачков при скоростях движения менее 12 мм/мин, высокая точность установочных переме­щений, беззазорность и долговечность. Однако, при изготовле­нии они требуют значительных затрат, качественной и точной обработки рабочих поверхностей и надежной их защиты.

Направляющие качения в зависимости от вида тел каче­ния делятся на шариковые и роликовые; от расположения тел качения - на незамкнутые и замкнутые. В незамкнутых направляющих разъ­единению основных сопрягаемых поверхностей препятствует, в основном, сила тяжести подвижного узла, Роликовые направ­ляющие имеют жесткость в 2,5-3,5 раза и несущую способность в 20-30 раз больше шариковых при тех же размерах.

Наибольшее распространение получили закаленные на­правляющие из цементируемой стали 20Х и хромистых шарико­подшипниковых сталей ШХ9, ШХ15, ШХ15СГ, с твердостью 60-62 HRC и из чугуна СЧ21 с твердостью 200 - 250 НВ.

Для защиты направляющих от механических поврежде­ний и попадания на рабочую поверхность загрязнений приме­няют защитные устройства.

Направляющие, у которых к сопряженным поверхностям в специальной проточке подается масло или воздух под давле­нием с целью создания постоянного масляного или воздушного слоя по площади контакта, называют гидро- или аэростатиче­скими направляющими.

Коробки скоростей. Коробкой скоростей называют меха­низм, предназначенный для ступенчатого изменении частоты (скорости) вращения ведомого вала при постоянной частоте вращения ведущего путем изменения передаточного числа. Это изменение достигается вращением различных зубчатых кинема­тических пар между валами. Коробки скоростей должны обес­печивать стандартный ряд частот вращения шпинделя.

Коробки скоростей компактны, удобны в управлении и надежны в работе. К недостаткам коробок скоростей относятся трудность или невозможность бесступенчатого регулирования частот вращения, возникновения вибраций и шума на некото­рых частотах. Существует большое число различных конструк­ций коробок скоростей, однако все они представляют собой со­четание отдельных типов механизмов.

По компоновке коробки скоростей разделяются на ко­робки с зубчатыми колесами, встроенными в шпиндельную баб­ку, и коробки скоростей с раздельным приводом, когда шпин­дельная бабка и коробка скоростей выполняются в виде отдель­ных узлов, соединенных ременной передачей.

По способу переключения коробки скоростей бывают со сменными зубчатыми колесами между валами и неизменным межосевым расстоянием, с передвижными колесами или блока­ми колес, с непередвигаемыми вдоль валов колесами и кулачко­выми муфтами, с фрикционными муфтами, с электромагнит­ными муфтами и с комбинированным переключением. Коробки скоростей выполняются в закрытом корпусе, зубчатые колеса работают в масляной ванне. Такая конструкция предохраняет механизмы от загрязнения, обеспечивает обильное смазывание и хорошее охлаждение механизмов, повышает КПД коробки скоростей.

Коробки скоростей со сменными зубчатыми колесами применяют для ступенчатого регулирования частот вращения выходного вала.

Коробки скоростей характеризуются следующими основными характеристиками: диапазоном регулирования, чис­лом ступеней и знаменателем геометрического ряда.

Передачи в коробках скоростей обычно проектируют в виде ряда двухваловых механизмов с переключаемыми муфтами и с блоками из двух или трех зубчатых колес.

Диапазоном Д регулирования коробки скоростей назы­вается отношение максимальной частоты вращения ведомого вала к минимальной частоте вращения ведомого звена: Д=Nmах/Nmin.

Шпиндельные механизмы. Шпиндель - вал металлоре­жущего станка, передающий вращение режущему инструменту, закрепленному в нем или обрабатываемой заготовке. Средненагруженные шпиндели изготавливают обычно из стали 45 с улучшением /закалка и высокий отпуск/. При повышенных си­ловых нагрузках применяют сталь 45 с низким отпуском. Для шпинделей, требующих высокой поверхностной твердости и вязкой сердцевины, применяют сталь 45 с закалкой ТВЧ и низ­ким отпуском.

Конструктивная форма шпинделей зависит от способа установки на нем зажимных приспособлений для крепления режущего инструмента или обрабатываемой заготовки, посадок элементов привода и типов применяемых опор. Шпиндели, как правило, изготовляют со сквозным отверстием для прохода прутка. Передние концы шпинделей станков общего назначения стандартизированы.

В качестве опор шпинделей станков применяют под­шипники качения и скольжения. Шпиндельные узлы должны обладать высоким качеством. Поэтому подшипники качения, используемые в опорах шпинделей, должны быть высоких клас­сов точности. Выбор класса точности подшипника определяется допуском на биение исполнительных поверхностей шпинделя /коническое отверстие и базирующие поверхности для установ­ки патронов, для крепления инструмента и заготовок/, который зависит от требуемой точности обработки. Обычно в передней опоре используют более точные подшипники, чем в задней. Конструктивное оформление шпиндельных узлов разно­образно.

Коробки подач. Коробки подач предназначены для со­общения вращения ходовому валику и ходовому винту токарно­го станка, фрезерного станка и др.

Коробка подач в большинстве случаев получает движе­ние от шпинделя станка или от отдельного электродвигателя. Значения подач должны обеспечить требуемые параметры ше­роховатости обрабатываемой поверхности, а также высокую стойкость инструмента и производительность станка.

Коробки подач бывают: с зубчатыми передачами; со сменными колесами при постоянном расстоянии между осями валов; с передвижными колесами и блоками колес; со встроен­ными ступенчатыми конусами /наборами/ колес и вытяжными шпонками; с накладным колесом; с гитарами сменных колес.

Находят применение также коробки подач в виде гитар сменных зубчатых колес. Гитара - узел станка, предназначенный для изменения скорости подачи. Гитары сменных колес дают возможность настраивать подачу с любой степенью точности. Гитары бывают двухпарные и трехпарные. Каждую гитару снаб­жают определенным комплектом сменных зубчатых колес.

КИНЕМАТИЧЕСКИЕ СВЯЗИ В СТАНКАХ

В металлорежущих станках связь движущихся элементов передач и ме­ханизмов бывает довольно сложной, поэтому ее рассмотрение имеет суще­ственное значение. Термином «кинематическая связь» определяется связь движущихся элементов станка между собой. Поскольку такие элементы входят в состав привода для осуществления рабочих движений, то кинема­тическая связь станка означает структуру его привода. Каждая связь со­стоит из одной или нескольких механических, электрических, гидравличе­ских и других кинематических цепей, через которые осуществляются требуемые исполнительные движения. Чтобы обеспечить в станке, например, движение режущего инструмента относительно заготовки, необходимы связь между исполнительными звеньями станка и связь этих звеньев с источником движения.

Кинематические связи исполнительных звеньев между собой будем называть внутренними кинематическими связями. Если исполнительное движение является простым (рис. а), например вращательным, то внутренняя связь осуществляется одной вращательной парой между исполнительным звеном, участвующим в данном движении (в нашем примере шпинделем 1), и исполнительным звеном, не участвующим в рассматриваемом относительном движении (бабкой 2). Внутренняя кинематическая связь опреде­ляет характер исполнительного движения. Скорость последнего такой связью не определяется.

Внешняя кинематическая связь (рис. б) — это связь между подвижным исполнительным звеном (шпинделем 1) и источником движения (электродвигателем 3). Связь осуществляется несколькими, звеньями, и при помощи органа настройки iv производится кинематическая настройка на заданную скорость исполнительного движения при неизменной скорости электродвигателя. Органами настройки могут быть сменные зубчатые колеса (механизм гитары), сменные шкивы, коробки скоростей и подач. В структурных кинематических схемах станков промежуточные звенья кинематических связей будем условно изображать штриховой линией, а органы настройки — ромбом, как это сделано на рис. в.

На рис. а показана внутренняя связь, а на рис. б — структурная схе­ма токарного станка с резьбонарезной цепью. В этом станке сложное ис­полнительное движение по винтовой линии, состоящее из двух простых движений — вращательного (шпинделя) v и прямолинейного (суппорта) s, осуществляется двумя кинематическими связями, которые настраиваются органом настройки is.

На рис.в показана кинематическая связь для обеспечения более сложных исполнительных формообразующих движений, состоящих из трех простых движений. Резьба на конусе нарезается одним сложным движением, составленным из одного вращательного (шпинделя) v и двух прямолинейных (суппорта) — i и sn. Внутренняя кинематическая связь состоит из двух внутренних кинематических цепей. Например, для полу­чения резьбы заданного шага t служит цепь, связывающая простые движения — вращательное (шпинделя) v и поступательное (суппорта в продольном направлении) s, настраиваемая органом настройка is. Для получения заданной конусности кинематическая цепь связывает
продольное и поперечное перемещения суппорта и настраивается органом настройки in. Внутренняя связь соединена с источником движения одной внешней кинематической связью, настраиваемой органом настройки iv. Обе кинематические связи составляют одну кинематическую группу.

Количество кинематических групп, из которых слагается кинематическая структура станка, соответствует количеству относительных движений между заготовкой и режущим инструментом, осуществляющих при обработке процессы врезания, формообразования и деления. Для делительного движения в кинематическую группу вводят отсчетное устройство (звено), которое и соединяют кинематической связью с конечным звеном делительной группы. На рис. показана структурная схема группы деления, где в качестве отсчетного устройства применен делительный диск 1 с фиксатором 2. Кинематическая группа врезания структурно не отличается от группы формообразования. Для осуществления рабочих движений металлорежущий станок должен иметь исполнительные звенья (шпиндель, стол, суппорт и т. п.) и кинематические связи их как между собой, так и с источником движения (электродвигателем).

В схемах, рассмотренных ранее, исполнительные связи осуществлялись механическими средствами, с помощью различных передач. В практике. станкостроения используют и другие средства — гидравлические, электрические, пневматические и т. д.

Гидравлические приводы широко применяют в современных станках. Обеспечивая бесступенчатое регулирование скоростей, автоматическую за­щиту от перегрузки станка и надежную смазку, они позволяют получить значительные усилия при сравнительно небольших размерах привода. Гидравлический привод включает в себя насос, контрольно-регулирующую аппаратуру, гидродвигатели. Последние делятся на две группы: вращательные, называемые гидромоторами, и осуществляющие прямолинейное движение — гидроцилиндры. В качестве рабочей жидкости применяют очищенное минеральное масло.

ПРИВОДЫ И МЕХАНИЗМЫ ДЛЯ БЕССТУПЕНЧАТОГО ИЗМЕНЕНИЯ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ

Для достижения максимальной производительности станка и удобства его обслуживания в станкостроении находят применение различного вида приводы и механизмы для бесступенчатого из­менения скорости (рис. 5). Последние бывают механического (вариаторы), электрического и гидравлического типов.

Вариатор с раздвижными конусами. Этот тип вариатора (поз.1) выполняется с различным видом связи. В качестве свя­зи применяются стандартные или специальные клиновые ремни, специальная цепь или стальное кольцо трапециевидного сечения. Плавное изменение скорости выходного шкива в диапазоне 4—8 достигается путем одновременного раздвигания одной и сбли­жения другой пары конусов. При этом изменяются диаметры ра­бочей части ведущих и ведомых конусов.

Сдвоенный торцовый вариатор. В приводах вспомогательных движений применяются одинарные или сдвоенные (поз.2) торцо­вые вариаторы. Движение от вала 1 через диск подвижной ролик и диск передается валу 3. Бесступенчатое измене­ние скорости вращения вала 3 в диапазоне 20—25 и выше дости­гается за счет перемещения ролика вдоль вала 2.

Тороидный вариатор. Этот вариатор (поз.3) имеет следующий принцип работы. На валу свободно насажены тороидные шкивы — ведущий и ведомый, связанные между собой сфериче­скими дисками. Последние свободно вращаются на поворот­ных цапфах. При указанном на схеме положении сферических дисков вращение от ведущего тороидного шкива на ведомый пе­редается с большего диаметра Dmax меньшему диаметру Dmin. При повороте цапф со сферическими дисками в положение, указанное на схеме штрихами, вращение будет передаваться с меньшего диаметра ведущего шкива большему диаметру ведомого шкива. Бесступенчатое изменение скорости вращения шкива дости­гается поворотом цапф со сферическими дисками.

Вариатор с наружным и внутренним коническими шкивами. Движение от вала 1 (поз.4) через наружный конический шкив и шкив внутренней конической поверхностью пе­редается валу 2 и далее через передачу z1—z2 валу 3. Вал 1 со­вместно со шкивом может перемещаться вдоль образующей своего конуса, благодаря чему рабочий радиус шкива изменяет­ся от Ri min до Ri max. При этом передаточное отношение вариа­тора изменяется в диапазоне 3—4.

Торцоконический вариатор. В этом вариаторе (поз.5) вал 1 с коническим шкивом находится в постоянном контакте с тор­цовой поверхностью диска Д, который передает вращение валу 2 и через коническую передачу z1—z2 ведомому валу 3. Для бес­ступенчатого изменения скорости вращения вала 3 предусмотрена возможность перемещения вала 1 с коническим шкивом вдоль его образующей, что позволяет изменять рабочий радиус кони­ческого шкива от Rmin до Rmax.

Сфероконический вариатор. Отличительным признаком этого вариатора (поз.6) является применение шкива со сфериче­ской рабочей поверхностью, которая имеет контакт с конической поверхностью шкива. При изменении угла наклона оси электродвигателя со сферическим шкивом изменяются рабочие радиусы как сферического, так и конического шкивов, что обеспечивает более широкий диапазон изменения передаточ­ного отношения вариатора в пределах 9—16.

Генератор-двигатель. Система генератор-двигатель (поз.7) состоит из асинхронного электродвигателя, генератора, воз­будителя и рабочего электродвигателя постоянного тока. Возбудитель представляет собой маломощный генератор с само­возбуждением, который предназначен для питания обмотки воз­буждения ОВГ генератора Г и обмотки возбуждения ОВД элект­родвигателя Д. Диапазон изменения скорости равен 10—16.

Электромашинный усилитель. В станкостроении нашли также широкое применение системы электромашинного управления. За счет изменения сопротивления R1 (поз.8) в обмотке 1ЭМУ мож­но менять, величину и направление тока. На обмотку 2ЭМУ по­дается питание с тахогенератора Гт, установленного на валу электродвигателя Д. Таким образом, в цепи создается напря­жение пропорциональное разности потоков в обмотках возбуждения 1ЭМУ и 2ЭМУ. Это напряжение подается на обмотку возбуждения ОВГ генератора. ЭМУ обеспечивает возможность бесступенчатого изменения скорости движения рабочих органов станков в широком диапазоне (400—1000).

Гидравлические приводы. Асинхронный электродвигатель переменного тока Д, (поз.9), соединен с гидравлическим насосом Нр. Последний подает масло в гидравлический двигатель Мр, соединенный с рабочими органами станка. Бесступенчатое изменение скорости осуществляется за счет изменения количества масла как подаваемого насосом, так и потребляемого гидравлическим двигателем на каждый его оборот.

ТИПОВЫЕ МЕХАНИЗМЫ ДЛЯ СТУПЕНЧАТОГО ИЗМЕНЕНИЯ

СКОРОСТИ

В зависимости от назначения станка, требуемого диапазона ре­гулирования, величины передаваемых нагрузок и других условий работы в приводах металлорежущих станков используются раз­личные механизмы для ступенчатого изменения скорости.

Многоскоростные электродвигатели. В современных конструк­циях металлорежущих станков довольно часто встречаются двух-, трех- и даже четырехскоростные асинхронные электродвигатели (поз.1). Двухскоростные электродвигатели выпускают с числом оборотов 3000/1500 или 1500/750, трехскоростные — с числом обо­ротов 3000/1500/1000 и четырехскоростные — с числом оборотов 3000/1500/1000/750.

Ступенчатые шкивы (поз.2). Изменение скорости с помощью ступенчатых шкивов достигается перестановкой ремня с одной ступени на другую. Для того чтобы ремень без специального на­тяжного устройства мог передавать крутящий момент на любой из имеющихся скоростей, сумму диаметров сопряженных шкивов делают постоянной на всех ступенях.

Парносменные колеса. В станках для массового и крупносе­рийного производства, а также в специализированных станках для изменения скорости движения используются парносменные ко­леса А и В (поз.3). В зависимости от желаемого количества ско­ростей к станку прилагается комплект сменных колес, пользуясь которыми получают геометрический ряд чисел оборотов шпинделя. Количество возможных скоростей равно количеству сменных колес.

Шестеренные коробки скоростей. Коробки применяются как самостоятельные узлы в станках с разделенным приводом и как составная часть шпиндельной бабки или механизма подачи (встро­енные коробки). Последние имеют большее применение в станках вследствие их компактности, меньшей стоимости и удобства пере­дачи вращения рабочим органам станка.

Изменение скорости вращения ведомого вала шестеренных ко­робок достигается за счет включения в работу той или иной ком­бинации шестерен. В коробках скоростей применяются различные способы включения зубчатых колес в работу: передвижением блоков шестерен вдоль оси валов (поз.4, 5, 6, 14 и 15), кулачко­выми муфтами Мк (поз.7 и 8), фрикционными муфтами Мф (поз.9), накидыванием шестерни (поз.13 и 16) или выдвижной шпонкой (поз.12). Каждый из указанных способов переключения скоростей коробок обладает своими достоинствами и недостат­ками.

Коробки скоростей с кулачковыми и фрикционными муфтами позволяют использовать зубчатые колеса с косыми и шевронными Зубьями, обеспечивающими при прочих равных условиях боль­шую прочность и долговечность, а также бесшумность в работе.

Однако пониженный к.п.д. делает их менее пригодным для быст­роходных приводов. Коробки скоростей с накидными шестернями, выдвижной шпонкой и множительного типа, в силу недостаточной их прочности и низкого к.п.д. применяются исключительно в ме­ханизмах подачи и вспомогательных движений.

Для изменения скорости движения резания и подачи почти всегда используют не один тип коробки, а определенную комби­нацию из типовых механизмов, являющуюся для данного привода станка наиболее оптимальной. Так, например, для специализиро­ванных и операционных станков используются парносменные ко­леса в сочетании с двух- или трехскоростной коробкой. Коробки подач токарно-винторезных станков обычно состоят из механиз­ма с конусом шестерен и множительного механизма. В коробках скоростей приводов движения резания обычно встречаются ком­бинации из механизмов с подвижными блоками шестерен, кулач­ковыми и фрикционными муфтами, переборными устройствами и т. д.

Переборные устройства (поз.10). В старых конструкциях стан­ков ступенчатошкивные приводы обычно снабжались переборами, которые увеличивали количество скоростей и позволяли переда­вать шпинделю больший крутящий момент. В дальнейшем, в свя­зи с применением шестеренных коробок скоростей, переборные устройства прежней конструкции потеряли свое значение. Однако в настоящее время вследствие повышения быстроходности станков и использования, так называемых разделенных приводов (когда коробка скоростей монтируется отдельно от шпиндельного узла) переборные устройства вновь находят себе применение. Перебор позволяет вдвое увеличить количество скоростей шпинделя и по­низить его число оборотов до 16 раз.

Гитара сменных колес. В тех случаях, когда необходимо обе­спечить изменение скорости в широком диапазоне с большим коли­чеством скоростей и при точном передаточном отношении, исполь­зуют гитару сменных колес (поз.11). Особенно широкое приме­нение этот механизм нашел в приводах делительных цепей и об­катки, реже он встречается в приводах подачи.

Передаточное отношение для каждой настройки привода оп­ределяется соотношением чисел зубьев сменных колес.

К станкам, имеющим гитару, прилагаются наборы сменных колес. Наборы бывают пятковые, четные и универсальные. В пятковом наборе числа зубьев сменных колес от 20 до 100 череду­ются через 5, в четном наборе — через 4 зуба.

ТИПОВЫЕ МЕХАНИЗМЫ ДЛЯ РЕВЕРСИРОВАНИЯ ДВИЖЕНИЯ

Большинство рабочих органов станков в процессе их работы должны изменять направление своего движения. Для этой цели служат различные виды реверсивных механизмов.

Реверсирование электродвигателем. Если допускается реверсирование всей цепи привода, то изменение направления движения рабочего органа может быть осуществлено реверсированием вра­щения ротора электродвигателя. Для асинхронного электродви­гателя трехфазного тока в этом случае достаточно поменять местами две фазы (поз.1, а), а для реверсирования электродвигателя постоянного тока изменить полярность тока (поз.1,б).

Реверс с двумя паразитными колесами. Этот реверс (поз.2) представляет собой механизм, состоящий из четырех цилиндриче­ских колес, смонтированных в подвижной рамке Р, которая может находиться в трех положениях. В первом положении (поз.2, а) вращение от ведущего колеса z1 к ведомому колесу z4 передается через паразитные колеса z2 и z3 и поэтому колесо z4 вращается в направлении, противоположном направлению вращения колеса гл. Во втором положении (поз.2, б) ведущее колесо z1 не зацепляет­ся ни с одним из паразитных колес и поэтому ведомое колесо z4 не вращается. В положении (поз.2, в) паразитное колесо z3 непосредственно входит в зацепление с ведущим колесом z1, а колесо z2 вращается вхолостую, не принимая участия в передаче движения. В этом случае ведущее и ведомое колеса вращаются в одну и ту же сторону.

Реверс с составным зубчатым колесом. В современных зубо­резных станках для нарезания конических зубчатых колес с круговыми зубьями реверсирование обкатной люльки обеспечивается механизмом, имеющим составное зубчатое колесо z5 (поз.3). При вращении шестерни Z1 в одном направле­нии движение посредством вала 1 и конической передачи z2—z3 передается приводному колесу z4, которое также имеет постоянное направление вращения. При зацеплении колеса z4 с сектором внутреннего зацепления составного колеса Z5 последнее получает вращение в одном направлении; далее при проходе колеса z4 через зацепление с одним из соединяющих участков составного ко­леса происходит процесс реверсирования; при зацеплении колеса z4 c сектором внешнего зацепления составного колеса последнее вращается в противоположную сторону. Для обеспечивания возможности зацепления колеса z4 со всеми участками составного зубчатого колеса z5, вал 2 с кареткой К, несущей на себе коническую передачу z2—z3 и колесо z4, может перемещаться в радиальном направлении.

Реверс с одним паразитным колесом. Этот механизм конст­руктивно выполняется в различных вариантах (поз.4, 5 к 6). Однако принцип его работы остается неизменным. В одном случае вращение от ведущего вала к ведомому 3 передается зубчатыми колесами через паразитную шестерню и тогда направления вращения обоих валов совпадают, или вращение передается не­посредственно — без участия паразитного колеса и тогда на­правление вращения ведущего и ведомого валов будет различным.

Реверс с одним паразитным колесом и двусторонней кулачковой муфтой (поз.4) характерен тем, что все его цилиндрические зубчатые колеса могут быть выполнены как с прямыми, косыми, так и с шевронными зубьями. При вклю­чении кулачковой муфты М к влево ведущий и ведомый валы имеют одинаковое направление вращения, при включении муфты Мк вправо — разные.

Реверс с одним паразитным колесом и двой­ным подвижным блоком шестерен (поз.5) может быть выполнен только с цилиндрическими колесами, имеющими прямые зубья. Во всем остальном он не отличается от предыдущего ме­ханизма.

Реверс с одним широким паразитным колесом (поз. 6) отличается от предыдущих механизмов тем, что имеет четыре колеса вместо пяти и что колеса z1, z2 и z4 имеют равные числа зубьев, чем обусловливается одинаковая скорость вращения ведомого вала 3 как в одну, так и в другую сторону. В этом механизме все колеса также должны иметь прямые зубья.

Конические реверсы. Если в кинематической цепи привода от двигателя до рабочего органа имеются конические передачи под прямым углом, то бывает целесообразным применение конических реверсов.

У конического реверса с подвижным блоком конических колес (поз.7) вал 1 имеет постоянное направле­ние вращения. Когда блок конических колес, связанный с валом 1 направляющей шпонкой, находится (как показано на схеме) в левом крайнем положении, в зацеплении участвуют колеса z2—z3 и вал 2 вращается по стрелке б. При перемещении блока кониче­ских колес вправо зацепляются колеса z1—z3 и вал 2 начинает вращаться по стрелке а.

Конический реверс с двусторонней кулачковой муфтой М к (поз.8) работает по аналогичному принципу, только в этом механизме изменение направления вращения ва­ла 2 достигается переключением муфты Мк.

Реверс с колесом внутреннего зацепления. Принципиальным отличием этого механизма (поз.9) является применение зубчатого колеса z3 с внутренним зацеплением. Вал 1 с колесом Z1 вращается в одном постоянном направлении, приводя в движение колеса z2 и z3, которые при этом вращаются в разных направлениях. Перемещением двусторонней кулачковой муфты М к вправо или влево можно сообщить валу 2 вращение в ту или иную сторону.

ТИПОВЫЕ МЕХАНИЗМЫ ПРЯМОЛИНЕЙНОГО

ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ

Для преобразования на последней ступени привода враща­тельного движения в поступательное в станкостроении использу­ются различные типовые механизмы.

Винтовая передача. Наиболее распространенным механизмом для преобразования вращательного движения в поступательное являются винтовые передачи (поз.1). При этом могут быть различные варианты преобразования движения:

винт вращается, а гайка совместно с рабочим органом Р0 движется поступательно — поз. 1, а;

винт неподвижный, гайка вращается и совместно с рабочим органом Р0 совершает поступательное движение — поз. 1,6;

гайка неподвижная, винт вращается и одновременно совместно с рабочим органом Р0 совершает поступательное движение— поз.1,в;

гайка вращается, а винт совместно с рабочим органом Р0 имеет поступательное движение — поз.1, г.

Реечная передача. По варианту (поз.2, а) реечная шестерня только вращается, а поступательное движение получает рейка совместно с рабочим органом Р0 (подача шпинделя сверлильных станков). По варианту (поз.2,б) рейка неподвижна, а реечная шестерня z вращается и двигается поступательно совместно с рабочим органом Р0 (продольная подача суппорта токарного станка при обтачивании).

Червячно-реечная передача. Среднее положение между винто­вой и реечной передачей занимает червячно-реечная передача (поз.3). Она обладает большей жесткостью и достаточно высоким к.п.д., что обеспечивает ей широкое применение в приводах дви­жения резания современных продольно-строгальных станков (поз.3, а) и в приводе подачи тяжелых фрезерных и горизонталь­но-расточных станков (поз. 3,б).

Кривошипно-шатунный механизм. Этот механизм при равномерном вращении кривошипа 01А (поз.4) обеспечивает прямолинейное возвратно-поступательное движение ползуна В, но с переменной скоростью. Причем скорость ползуна при прямом и обратном ходе для каждого его положения будет одинаковой.

Кривошипно-реечный механизм. Этот механизм (поз.5) состоит из четырехзвенника с кривошипом 01А, сектора zc и рейки, закрепленной на рабочем органе Р0. При непрерывном враще­нии кривошипа 01А рабочий орган Р0 будет совершать прямолинейное возвратно-поступательное движение.

Двойной кривошипно-реечный механизм. В зубодолбежном станке для сообщения возвратно-поступательного движения штосселю с долбяком применен двойной кривошипно-реечный механизм (поз.6). При вращении кривошипа Кп шатун-рейка приводит в возвратно-вращательное движение шестерню z1, вал 2 и шестерню z2. Последняя сообщает прямолинейное возвратно-поступательное движение рабочему органу Р0.

Кривошипно-кулисный механизм. При вращении кривошипа 01А (поз.7) кулиса Ка совершает возвратно-качательное движение и через шатун ВС сообщает рабочему органу Р0 прямолинейное возвратно-поступательное движение.

Механизм с вращающейся кулисой. Палец кривошипа Кn1 (поз.8) входит в радиальный паз вращающейся кулисы Кв, за­крепленной на валу 2. Кривошип Кn2 посредством шатуна сое­динен с рабочим органом Р0. При равномерном вращении вала 1 вследствие смещения осей валов I и II вал 2 получает неравномерное вращение, что обеспечивает более равномерную скорость движения рабочего органа Р0 на заданном участке его пути. Механизм с вращающейся кулисой находит применение в дол­бежных станках.

Кулачковые механизмы. Эти механизмы позволяют обеспечить любой закон изменения скорости рабочего органа, получать необходимое соотношение скорости рабочего и обратного ходов и в отличие от других механизмов могут одновременно выполнять функции командно-распределительного устройства. Благодаря этим преимуществам кулачковые механизмы с дисковыми (поз.9), торцовыми (поз.10) и цилиндрическими (поз.11) кулачками нашли широкое применение в станках-автоматах и полуавтоматах для осуществления автоматического цикла работы.

Гидропривод. Для преобразования вращательного движения в прямолинейно-поступательное движение в современных стан­ках особенно широко используется гидропривод (поз.12). Принцип работы гидропривода заключается в следующем: масло из резервуара Р подается насосом Н под давлением через дрос­сель Д к золотниковому крану Кн. В зависимости от положения крана масло подается по правому или левому маслопроводам в соответствующую полость цилиндра и заставляет перемещать­ся поршень Я со штоком Ш и связанный с ними рабочий орган Р0.

Пневмопривод. В современных станках для сообщения рабочим органам поступательных перемещений находят также широкое применение пневмоприводы. Для коротких перемещений используются пневмокамеры (поз. 13, а), а для больших ходов — пневмоцилиндры (поз.13,6).

ТИПОВЫЕ МЕХАНИЗМЫ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПРЕРЫВИСТЫХ

ДВИЖЕНИЙ

Для получения прерывистого движения в станкостроении используют различные типовые механизмы, каждый из которых имеет свою область применения.

Храповые механизмы. Эти механизмы позволяют весьма тонко и в широком диапазоне изменять величину периодических перемещений рабочих органов станков.

Механизм с наружным храповым колесом (поз.1) находит применение в поперечно-строгальных стан­ках. При равномерном вращении кривошипа К, связанный с ним шатуном Ш рычаг Рг получает непрерывное качательное движение относительно точки 02. С рычагом Рг связана собач­ка С, упирающаяся в зубья колеса г. При качании рычага Рг в направлении стрелки а собачка, упираясь в один из зубьев колеса, увлекает его и поворачивает на некоторый угол. При качании коромысла по стрелке б собачка приподнимается, сколь­зит по спинкам зубьев и колесо не поворачивается.

Механизм с внутренним храповым колесом (поз.2) отличается от предыдущего только лишь тем, что храпо­вое колесо z выполнено с внутренними зубьями, а вместо рычага внутри храпового колеса установлен диск Д. При вращении кри­вошипа К диск Д посредством шатуна Ш получает возвратно-вра­щательное движение и через собачку С сообщает колесу z перио­дическое вращательное движение.

Механизм с торцовой храповой муфтой (поз.3) нашел применение в приводе подач продольно-строгальных стан­ков. При непрерывном и равномерном вращении вала 1 с кривошипом К зубчатое колесо Z1 и вал 2 получают через шатун-рейку Ра возвратно-вращательное движе­ние. На валу 2 на направляющей шпонке установлена храповая муфта Мх, которая пружиной Па поджимается к зубчатому ко­лесу Z2, имеющему драповые зубья на торце своей ступицы. При вращении вала 2 по стрелке б храповая муфта Мх, преодоле­вая сопротивление пружины Па, отходит влево и не передает вращение колесу z2. Во время вращения вала 2 по стрелке а храповая муфта Мх находится в зацеплении со ступицей коле­са z2 и передает ему вращение по стрелке в.

Храповой механизм с поршневым приводом (поз.4) применен в приводе радиальных подач. В этом механизме собачка С, находя­щаяся в зацеплении с храповым колесом z, установлена в пазу штока Шк. Последний связан с поршнем П. Когда в цилиндр Ц подается сжатый воздух или жидкость, то поршень П со што­ком Шк и собачкой С перемещается по стрелке б до упора У, поворачивая храповое колесо z на один или несколько зубьев по стрелке в. При обратном ходе штока с собачкой по стрелке а храповое колесо z вращение не получает.

Мальтийские механизмы. В станкостроении для поворота мио-гопозиционных рабочих органов из одной позиции в другую ча­ще всего применяются мальтийские механизмы.

Четырехпозиционный мальтийский механизм с одним кривошипом (поз.5) используется для поворота шпиндельного блока. При равномерном вращении кривошипа К закрепленный на нем ролик Рк, в определенный момент входит в один из четырех пазов мальтийского креста Км и поворачивает его на 90°. Таким образом, за каждый полный оборот кривошипа К вал, на кото­ром закреплен мальтийский крест, сделает только 1/4 оборота. Диск Д, жестко связанный с кривошипом К, служит для фикса­ции положения мальтийского креста в каждом из его четырех по­зиций.

Шести позиционный мальтийский механизм с одним или двумя роликами (поз.6).

Установка второго ролика на кривошипном диске К позволяет в случае необходимости увеличить угол поворота мальтийского креста в два раза.

Секторный механизм. Зубчатый сектор zc (поз.7), закреплен­ный на валу 1, периодически поворачивается только в течение тот го времени, когда его зубья находятся в зацеплении с зубьями ко­леса z, установленного на валу 2. В этом механизме не представ­ляется возможным регулировать величину угла поворота колеса z, поэтому он, как и мальтийские механизмы, используется в основ­ном в многопозиционных устройствах.

Механизм с однооборотной муфтой. Рабочий орган Р0 (поз. 8) в нужный момент получает периодический поворот на определен­ный угол от непрерывно вращающегося вала 1 через колеса Z1—Z2, однооборотную муфту М к и червячную передачу а—z3. Однооборотная муфта Мк срабатывает под действием соленоида Сд, который через рычаг Рг поднимает палец Пц.

Шаговый электродвигатель. Ротор Рр одного из шаговых элект­родвигателей (поз.9) имеет ряд полюсов, а статор состоит из трех независимых секций Сс1, Сс2 и Ссз, которые расположены так, что если одна из них совпадает с полюсами ротора Рр, то две дру­гие секции оказываются смещенными относительно полюсов, при­чем в разные стороны.

При включении обмотки секции Сс1 ротор повернется на не­который угол по стрелке а, а при включении обмотки секций Сс2 он повернется на тот же угол, но по стрелке б.

МЕХАНИЗМЫ ОБГОНА И САМОВЫКЛЮЧЕНИЯ

МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ

Предохранительные устройства. Во избежание поломок деталей станков в приводах последних устанавливаются всевозможные предохранительные устройства.

Механизм падающего червяка (поз.1) применяется для автоматического выключения подачи при перегрузках. Выклю­чение осуществляется тогда, когда суппорт доходит до какого-нибудь препятствия, например, до неподвижного упора, установ­ленного на станке, и дальше не может перемещаться. При этом приводной вал 1 продолжает передавать вращение червяку а через кулачковую муфту Мк. Последняя благодаря скошенным зубьям отходит назад, преодолевая сопротивление пружины Па, и нажимает через упор б на рычаг Рг, который при помощи вы­ступа В поддерживает червяк а в зацеплении с червячным коле­сом Z.

В определенный момент, когда муфта Мк отодвинется назад и выступ В не будет поддерживать червяк а, последний под действием собственного веса упадет вниз и, поворачиваясь отно­сительно оси О, выйдет из зацепления с червячным колесом z.

В другой конструкции падающего червяка (поз.2) вращение от вала 1 через колеса z1—z2, вал 2 и червячную передачу а—z передается валу 3 и далее механизму подачи. Когда упор У на­жмет на рычаг Рг, корпус Кс лишится опоры и упадет вниз вместе с валом 2 и червяком а, расцепив его с колесом z.

Самовыключающиеся кулачковые муфты служат тем же целям, что и падающие червяки. Рассмотрим работу муф­ты (поз.3).

Движение от вала 1 валу 3 передается шестернями Z1—z2, валом 2, кулачковыми муфтами Мк и Мп и зубчатыми колесами z3—z4. Когда в цепи подач станка возникает перегрузка, правая часть кулачковой муфты Мк благодаря наличию скошенных зубь­ев перемещается вправо совместно с кулачковой муфтой Мп и зубчатым колесом z3.

В определенный момент фиксатор Ф зафиксирует ступицу с колесом z3 в крайнем правом положении. Далее, когда вал 2 совместно с левой частью муфты М к повернется на один зуб, правая ее часть под действием пружины Па переместит­ся влево в свое первоначальное положение, расцепив при этом ку­лачки муфты. Передача движения прекратится.

Несколько иначе работает самовыключающаяся ку­лачковая муфта (поз.4). При соприкосновении суппорта с упо­ром возрастает крутящий момент, передаваемый от ходового ва­лика Хв через посредство муфты Мк червяку а. Благодаря нали­чию скосов на кулачках муфты Мк осевое усилие, действующее на муфту, стремится переместить ее влево и разъединить с червяком а. Этому препятствует двуплечий рычаг Рг, один конец которого упирается в скос плунжера Пр. При определенной, заранее отре­гулированной нагрузке плунжер Пр, преодолевая сопротивление пружины Па, утапливается, рычаг Рг поворачивается и муфта Мк отходит влево, разрывая цепь механической подачи суппорта.

Обгонные муфты. Обычная односторонняя обгонная муфта (поз.5) позволяет осуществлять рабочее и быстрое дви­жение только в одном направлении. При рабочем движении вал 1 через червячную передачу а1—Z1 и обгонную муфту М0 передает вращение валу 2 и далее рабочему органу станка. Для осущест­вления быстрых перемещений рабочего органа включается элект­родвигатель Дэ, который через зубчатую передачу z2—z3 сообщает быстрое вращение валу 2. Наличие обгонной муфты М0 допускает быстрое вращение вала 2 при медленном вращении или полной остановке червячного колеса Z1.

Двусторонние обгонные муфты (поз.6) позволяют осуществлять быстрое вращение вала 2 в обоих направлениях. В этом случае электродвигатель Дэ быстрых перемещений свя­зан зубчатыми колесами z2—z3 не с валом 2, а с поводковой муф­той М торцовые пальцы которой входят в соответствующие выре­зы обгонной муфтой М0.

В зависимости от конструкции двусторонней обгонной муфты рабочее движение валу 2 может быть сообщено только в одном или обоих направлениях.

Планетарные механизмы. В металлорежущих станках находят широкое применение различные типы планетарных механизмов.

В планетарном механизме (поз.7) привода быстрых перемещений рабочие перемещения осуществляются от вала 2 через червячную передачу а2—z2 и коническую передачу z3—zс—z4. Быстрые перемещения производятся электродвигателем Д через червячную передачу а1—Z1, Т-образный вал 2 и планетарную ко­ническую передачу zc—z4—z3. Несколько иной вариант привода быстрых перемещений с аналогичным планетарным механизмом показан на поз. 8.

В при­водах подач и быстрых перемещений применен планетарный меха­низм с центральным водилом и цилиндрическими колесами (поз.9). Рабочая подача сообщается от вала 1 че­рез червячную передачу а2—z2 и планетарную передачу z3—z4—В0 и далее через вал 2 рабочему органу станка. Колесо z6 в это вре­мя неподвижно.

При быстрых перемещениях вращение от электродвигателя Д9 передается валу 2 через червячную передачу а1—Z1 и планетар­ную передачу z6—z5—В0.

Вариант планетарного механизма с цилиндрическими колесами, но с вращающимся корпусом показан на поз.10.

ОБЩАЯ МЕТОДИКА НАЛАДКИ

МЕТАЛЛООБРАБАТЫВАЮЩЕГО СТАНКА

Для большинства металлорежущих станков независимо от их сложности методика наладки одинакова. Она заключается в сообщении исполни­тельным органам станка согласованных друг с другом движений для изготовления деталей. Процесс наладки станка требует расчета передаточных отношений органа, наладки скоростей для получения заданной частоты вращения шпинделя и передаточных отношений орга­нов наладки цепей для осуществления необходимых подач.

Для этих целей намечают расчетные кинематические це­пи, составляют расчетные перемещения конечных звеньев этих цепей и уравнения кинематического баланса, из которых выво­дят формулы наладки цепей.

Уравнением кинематического баланса называют уравне­ние, связывающее расчетные перемещения конечных звеньев кинематической цепи. Это уравнение служит основой для опре­деления передаточных отношений органа наладки. Конечные звенья могут иметь как вращательное, так и прямолинейное движение. Если оба конечных звена вращаются, то расчетные перемещения этих звеньев условно записывают следующим об­разом: Nн → Nк. Стрелка в этой записи заменяет слово «соответствует».

По этим расчетным перемещениям составляют уравнения кинематического баланса данных кинематических цепей:

Nн x iпост x iх = Nк,

где Nк - частота вращения в минуту конечного звена органа наладки; Nн - частота вращения в мину­ту начального звена органа наладки; iпост - постоянное переда­точное отношение органа наладки; ix - искомое передаточное отношение органа наладки.

Решая уравнения кинематического баланса относительно ix, получим формулы наладки рассматриваемых кинематических цепей.

Если одно из конечных звеньев в кинематической цепи имеет вращательное движение, а другое - прямолинейное, то при подаче, выраженной в миллиметрах на один оборот начального звена, расчетные перемещения можно записать: 1 оборот начального звена → S мм перемещения конечного звена.

Уравнение кинематического баланса будет иметь вид: 1 оборот начального звена x iпост х iх = S, где S - перемещение кине­матической пары, преобразующей вращательное движение в прямолинейное.

Если одно из конечных звеньев в кинематической цепи имеет вращательное движение, а другое - прямолинейное, то при подаче, выраженной в миллиметрах в минуту, расчетные перемещения можно записать: Nн → S мм/мин перемещения конечного звена.

Уравнение кинематического баланса будет иметь вид: Nн x iпост х iх = S, где S - перемещение кине­матической пары, преобразующей вращательное движение в прямолинейное.

При наладке станков в общем случае необходимо:

1.По технологическому процессу изготовления детали установить характер движений в станке и их взаимосвязь.

2.Определить все кинематические цепи, по которым будет осуществляться необходимое для этого движение.

3.Составить соответствующие уравнения кинематических цепей, связывающих попарно рабочие органы станка.

4.По полученным передаточным отношениям вычислить и подобрать сменные зубчатые колеса и т.п.

СТАНКИ ТОКАРНОЙ ГРУППЫ

Токарные станки предназначены для обработки резцами наружных и внутренних цилиндрических, конических, фасон­ных и торцовых поверхностей тел вращения, для нарезания резьб резцами, метчиками, плашками и другими инструментами; для сверления, зенкерования и развертывания отверстий, для накатывания и т.д.

Эти станки являются самыми распро­страненными из металлообрабатывающих станков. Среди них преобладают универсальные токарно-винторезные станки, применяемые в единичном и серийном производстве. Из универсальных станков выделяют только токарные станки /без ходово­го винта/. На них выполняют все перечисленные виды работ, кроме нарезания резьбы резцами. Выпускают также специали­зированные станки, например, для обработки коленчатых валов, труб и других деталей для автомобилей, тракторов, в условиях массового производства.

Структурная схема токарно-винторезного станка.

Токарные станки характеризуются двумя параметрами: наибольшим диаметром обрабатываемой заготовки над направляющими станины /100...5000 мм/ и наибольшей длиной заготовки /125...24000 мм/.

К группе токарных станков относятся также токарно-револьверные и токарно-карусельные станки.

Токарно-револьверные станки предназначены для изготовления мелких деталей из прутка, а также для обработки в патроне; они позволяют обрабатывать заготовку одновременно несколькими режущими инструментами.

Токарно-карусельные станки позволяют обтачивать заготовки крупных деталей, у которых радиальные раз­меры больше размеров вдоль оси.

К отдельным типам токарных станков относятся одно- и многошпиндельные токарные автоматы и полуавтоматы.

Во всех токарных станках главным движением является вращение заготовки. Движением подачи является прямолинейное перемещение режущего инструмента вдоль или поперек оси обрабатываемой заготовки.

Дата добавления: 2014-01-06