Зубообрабатывающие станки

источниках движения и всех постоянных передачах. Оно составляется в последовательности, определяемой записью расчетных перемещений, и имеет следующую структуру:

РП1 · i1 · i2 …· iнаст · i3 …. = РП2, где i1, i2, i3 – передаточные отношения постоянных передач расчетной цепи.

Передаточное отношение органа настройки может быть записано в уравнении в виде iнаст или 1/ iнаст, если оно соответствует передаче движения от ведомого звена органа настройки к ведущему. Какое из звеньев является ведущим, устанавливается по кинематической схеме, следуя по цепи передачи движения от двигателя к органу настройки. Например, в структуре на рис. 2.3 при записи УКБ для органа настройки iх от В2 к В3 (1 об. долбяка → Zдол / Zзаг об. заготовки) следует указывать iх, а от В3 к В2 (1 об. заготовки → Zзаг. / Zдол .об. долбяка), наоборот, 1/ iх, так как ведущим звеном в органе iх будет звено со стороны точки 3, в которой внешняя связь соединяется с внутренней.

Формула для расчета передаточного отношения iнаст, полученная из УКБ, не должна зависеть от того, какое из конечных звеньев расчетной цепи выбрано первым.

Обратим внимание на характерные ошибки, допускаемые при составлении УКБ.

Знак равенства в уравнении обязывает к совпадению размерностей в его правой и левой частях, и это следует проверять при его составлении. Неправильность может состоять в том, что не учтен механизм преобразования вращательного движения в поступательное (шаг винта, длина окружности реечного колеса - πmZ, шаг спирали кулачка и т.д.).

Другой характерной ошибкой является пропуск в УКБ или указание неправильного передаточного отношения суммирующего механизма, в качестве которого наибольшее распространение в станках получили дифференциалы с цилиндрическими или коническими колесами (рис. 2.8).

Центральные колеса Z1 и Z4 закреплены на соосных валах I и II сцепленных между собой сателлитами Z2 и Z3, ось которых закреплена в корпусе (рис. 2.8, а) или на крестовине (рис. 2.8, б и в). Корпус и крестовина с осями и опорами образуют водило III, вращающееся вокруг той же оси, что и колеса Z1 и Z4. Валы I, II и водило являются тремя входами – выходами дифференциала, и при подключении двух из них к цепям суммируемых вращений третий будет выходом, вращающимся с частотой, равной алгебраической сумме входных вращений с учетом передаточных отношений между каждым входом и выходом в самом дифференциале.

34

Рис. 2.8. Дифференциальные механизмы: а - с цилиндрическими колесами;

б,в - с коническими колесами

Эти передаточные от ношения определяются по формуле Виллиса, которая для конкретного механизма выводится следующим образом.

Записывается передат очное отношение между валами це нтральных колес, например валами I и II на рис. 2.8, а, в предположении, что всему механизму сообщается вращение вокруг центральной оси с частотой, равной частоте вращения водила, но в обратном направлении. При этом водило будет как бы неподвижно и дифференциал превратится в зубчаты й механизм с неподвижными осями, для которого

Эта зависимость при учете направления вращения вало в I и II является формулой Виллиса, предс тавляемой в виде

где m – число наружных заацеплений (в данном случае m = 2)

Для дифференциала на рис.2.8, б, в котором Z1 = Z2 = Z3 = Z4, формула Виллиса принимает вид

n2 − nв = −1 n1 − nв

Знак «+» или «-» в правой части означает, что при останновленном водиле (nв = 0) валы I и II вращщаются соответственно в одном нааправлении или в разных.

35

Чтобы определить передаточное отношение между двумя любыми входами-выходами, достат очно в формуле Виллиса частоту вращения третьего приравнять нулю. Так, в коническом дифференциале на рис. 2.8, б при nв = 0 передаточное отношение между валами I и II равно единице независимо от направления следования через дифференциал, т.е. i1-2 = i2-1 = 1. При остановленном I (или II) в але, т.е. при n1 = 0 (n2 = 0) передаточные отношения nв-2 (nв-1 ) не равны n2-в (n1-в ) и составляют

В заключение отметим, что в качестве суммирующих механизмов используются не только механизмы планетарного типа (дифф еренциалы), но и отдельные передачи – червячные, винтовые, реечные, рычажные и т.п., в которых одно из звеньев передачи имеет две степени свободы.

Настройка движени й на направление, исходное положение и путь

осуществляется в таком составе в движениях с незамкнутой траекторией. В движениях с замкнутой траекторией необходима лишь настройка на направление, которая мо жет быть реализована применение м реверсируемого двигателя, введением в одну из передач паразитного колеса или дополнительной передачи между двумя валами (рис. 2.9). Иногда от теоретически необходимой настройки на направление откаазываются, чтобы исключить, например, при шлифовании отбрасывание шлама или при фрезеровании (см. рис. 2.4 ,б; 2.5, б) стружки в нежелательном направлении.

Рис.2.9. Механизмы изменения направления вращения: а,б - двусторонними фрикционными м уфтами; в,г - передвижными зубчатыми блоками

36

В простом движении с незамкнутой траекторией изменение направления осуществляется теми ж е средствами, что и в движени ях с замкнутой траекторией, а для настройки на путь и исходное полож ение чаще всего применяют регулируемые упоры, воздействующие на конечн ые выключатели. При использовании в пос тупательном движении, например Ф v(П1) на рис. 2.3, кривошипного механизма (рис. 2.10) настройка указанных параметров осуществляется изменением геометрических параметров его отдельных звеньев.

Рис.2.10. Схемы кривошипн ых механизмов зубодолбежных станков: а,б - кривошипношат унный; в - кривошипно-ползунный

Настройка на путь обеспечивается изменением радиуса R кривошипа, а исходное положение – из менением длины ℓ раздвижного шат уна (рис.2.10, а и б) или смещением штосселя долбяка 1 относительно разрез ного хомута 2, в пазу которого перемещается камень 3 (рис. 2.10, в). Органа же настройки на направление не требуется, т.к. возвратно-поступательный х арактер движения ведомого звена механиз ма остается неизменным при любом направлении вращения кривошипа.

Однако иногда возн икает необходимость нарезать зубья при движении долбяка не сверху вниз, а, наоборот, снизу вверх, т.е. поменять местами рабочий ход и холосто й. Так как во время холостого хода отдельным вспомогательным движен ием, согласованным с вращением кривошипного диска, осуществляется ра диальный отвод-подвод долбяка или заготовки, то в случае такой необходимости следует перевести палец 1 в диаметрально противоположную точку кривошипного диска 2 (рис. 2.10, б).

В простом незамкнутом движении деления, например Д(В5) (см. рис. 1.3, ж), настраивают исходн ое положение (для равномерного распределения припуска на обработку) и путь с необходимой точностью. В качестве

37

отсчетного звена, наряду с делительными дисками, часто используются мальтийские механизмы (рис. 2.11), в которых за один оборот кривошипа (поводка) 3 с пальцем (це вкой) 2 осуществляется поворот ма льтийского креста 1 на 1/z часть оборота, где z – число пазов креста.

Рис. 2.11. Схемы мальтийских механизмов с шестью (а) и четырьмя (б) п азами мальтийского креста

Особенностью настр ойки исходного положения слож ных движений с незамкнутой траекторией является то, что для установки в н ужное положение каждого из подвижных звеньев исполнительных кинематических пар иногда требуется прерывание цепей , входящих в состав внутренней связи сложной группы.

2.6. Структурный анализ кинематической схемы станка

Исходными данными для такого анализа являются форма образуемой (обработанной) поверхности и форма режущей кромки инструмента, с помощью которого она получается. Структурный анализ производится в следующей последовательности.

1.По сечениям образуемой поверхности в поперечно м и продольном направлениях определяются формы ее производящих линий.

2.Сравнением фо рм линий и режущей кромки инструмента устанавливается метод получения поверхности и, следовательно, количество и характер необходимых дл я этого движений формообразовани я. При этом важно

представлять, весь ли контур или точка режущей кро мки инструмента участвует в образовании производящей линии, так как при участии контура возможными методами являются метод копирования или обк ата, а при участии точки – следа или касания.

38

3.Выясняется необходимость в движениях деления, врезания и вспомогательных для получения на данном станке обработанной детали.

4.По характеру движения (простое или сложное) и траектории (замкнутая или незамкнутая) определяется количество настраиваемых параметров и соответственно число ожидаемых органов настройки в станке для каждого из установленных движений.

Этим завершается предварительный этап структурного анализа, на основании которого проводится анализ непосредственно кинематической схемы станка.

5. Находятся кинематические группы, определяющие основу кинематической структуры станка, то есть сначала группы формообразования, соответствующие движениям скорости резания и подачи, а затем остальные (если они есть) группы деления, врезания и вспомогательные.

Поиск группы на схеме следует начинать не с двигателя, а с отыскания ее внутренней связи, а затем внешней. В простом движении внутренняя связь - это исполнительная кинематическая пара, подвижным звеном которой является рабочий орган; в сложном – две и более кинематические пары и соответственно одна и более кинематическая цепь с органами настройки сложного движения на траекторию.

Внешняя связь группы скорости резания всегда берет начало от двигателя наибольшей мощности, а у других групп она может быть как от этого же двигателя, так и от отдельного, если их несколько на кинематической схеме станка. Во внешней связи должны располагаться органы настройки всех теоретически ожидаемых параметров, кроме траектории. В большинстве случаев это органы настройки групп на скорость и направление.

6. Проводятся расчеты, связанные с кинематической настройкой станка.

В результате такого анализа может оказаться, что данная структура является общей для данного станка, а может и частной, если на нем можно получать и другие поверхности. Структурный анализ кинематической схемы с другим набором кинематических групп проводится в точно такой же последовательности. Этот же порядок действий может быть использован и при синтезе кинематической структуры, когда разрабатывается новый станок, особенно со сложной кинематикой.

Обработка деталей резанием на станках с немеханическими связями производится теми же инструментами, что и на механических станках, поэтому при одинаковых формах образуемой поверхности и режущей кромки

39

инструмента состав и характер всех необходимых движений на них будет один и тот же, но при использовании разных средств настройки их параметров.

Так, в станках с ЧПУ все исполнительные кинематические пары оснащены отдельными источниками движения (двигателями) независимо от характера движения, в котором участвует подвижное звено данной пары. Перемещения подвижных звеньев поступательных пар задаются в управляющей программе в виде чисел, соответствующих количеству импульсов с определенной ценой дискретного перемещения, поэтому все соединения и передачи между двигателем и парой должны быть беззазорными, а привод в целом должен обладать достаточно высокой жесткостью.

При управлении вращательной парой дискреты задаются в угловых единицах. Количество дискрет определяет путь поступательного или вращательного движения, а частота их следования – скорость. Приводы оснащаются датчиками обратной связи по скорости и положению, сигналы с которых поступают в систему ЧПУ для контроля параметров движений в соответствии с расчетными перемещениями конечных звеньев расчетных цепей.

Конструкции станков с ЧПУ значительно проще механических станков, т.к. сокращается протяженность цепей и меняется характер межгрупповых связей, не нуждающихся в дифференциалах, реверсах, делительных дисках, механических органах настройки параметров и т.д.

40

Лабораторная работа №1

Наладка зубодолбежного станка для нарезания цилиндрического прямозубого колеса (зубодолбежный станок мод. 5122)

1. Задание

1.1.Изучить устройство и работу зубодолбежного станка.

1.2.Произвести полный расчет наладки зубодолбежного станка для нарезания цилиндрического прямозубого колеса.

1.3.Нарезать зубчатое колесо

1.4.Составить отчет по проделанной работе.

2. Цель работы

2.1. Ознакомиться с приемами работы на станке.

2.2. Научиться практическим приемам наладки: требуемой частоты движения долбяка (в мин-1); нужной длины хода долбяка; гитары круговых подач; гитары обката (деления); врезания долбяка в заготовку.

3. Оборудование, приспособления, инструмент, наглядные пособия

3.1. Зубодолбежный станок модели 5122 3.2. Комплект сменных зубчатых колес. 3.3. Долбяки.

3.4. Оправка для заготовки. 3.5. Заготовки деталей.

3.6. Набор необходимого слесарного инструмента.

4. Исходные данные

Модуль нарезаемого зуба, мм_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m Число нарезаемых зубьев изделия _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ __ _ _ _ _ Zзаг Наружный диаметр нарезаемого колеса, мм_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _D Ширина нарезаемого колеса, мм (см. рис. П1.1) _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _b Число зубьев долбяка _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ Zд Материал заготовки _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ алюминий

Конкретные значения m, Zзаг, D и ZД для каждого варианта задания указаны в таблице 1.1.

41