Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

Лекции - Общие сведения о металлорежущих станках №1 - файл омсп№1.doc


Лекции - Общие сведения о металлорежущих станках №1
скачать (47411.3 kb.)

Доступные файлы (1):

омсп№1.doc50890kb.22.11.2009 17:00скачать

содержание
Загрузка...

омсп№1.doc

  1   2
Реклама MarketGid:
Загрузка...
ЛЕКЦИЯ 1.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКАХ

КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ.
1.1. КЛАССИФИКАЦИЯ СТАНКОВ

1.2. ДВИЖЕНИЯ В МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКАХ

1.3. ВИДЫ ГЛАВНОГО ДВИЖЕНИЯ И ДВИЖЕНИЯ

ПОДАЧИ В СТАНКАХ

1.4. КИНЕМАТИЧЕСКИЕ СХЕМЫ СТАНКОВ И УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ ИХ ЭЛЕМЕНТОВ

1.5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЕРЕДАТОЧНЫХ ОТНОШЕНИИ И ПЕРЕМЕЩЕНИЙ В РАЗЛИЧНЫХ ВИДАХ ПЕРЕДАЧ

1.6. ПЕРЕДАТОЧНЫЕ ОТНОШЕНИЯ КИНЕМАТИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ. РАСЧЕТ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ И КРУТЯЩИХ МОМЕНТОВ
Металлорежущий станок является машиной, при помощи которой путем снятия стружки с заготовки (в соответствии с ра­бочим чертежом) получают с требуемой точностью детали задан­ной формы и размеров.

В настоящее время выпускают большое количество металлорежущих станков, различных по назначению, технологическим возможностям и размерам. Совокупность всех типов и размеров выпускаемых станков и станков, намечаемых к выпуску в течение определенного периода времени, например за пятилетие, называется типажом. Типаж станков непрерывно уве­личивается.

По классификации Экспериментального научно-исследователь­ского института металлорежущих станков (ЭНИМС) все станки, выпускаемые серийно, делятся на девять групп. Каждая группа, в свою очередь, включает несколько типов станков (табл. 1).

Модель станка обозначается тремя или четырьмя (иногда с до­бавлением букв) цифрами. Первая цифра указывает группу станка, вторая — тип, последние одна или две цифры указывают на один из характерных его размеров. Буква после первой цифры указы­вает на модернизацию станка, а буква после всех цифр — модифи­кацию (видоизменение) базовой модели. Например, станок 2А135. Цифра 2 означает, что станок относится ко второй группе — свер­лильный; А — модернизированный; цифра 1 указывает на при­надлежность станка к первому типу — вертикально-сверлильный; последние две цифры означают максимальный диаметр сверле­ния — 35 мм.

Модели специализированных и специальных станков обозна­чают одной или двумя буквами, к которым добавляют также цифры, указывающие порядковый номер модели станка. Например, шиф­ром ЕЗ-9 обозначен специализированный станок для нарезания зубчатых реек, выпускаемый Егорьевским станкостроительным заводом «Комсомолец».

^ По степени специализации существуют следующие станки.

1.Универсальные, выполняющие различные операции при об­работке разнообразных деталей. Станки, используемые для осо­бенно большого диапазона работ, называют широкоуниверсаль­ными.

2.Специализированные, обрабатывающие детали, сходные по конфигурации, но имеющие различные размеры.

3.Широкого назначения, выполняющие ограниченный круг операций на деталях широкой номенклатуры.

4.Специальные, обрабатывающие детали только одного типо­размера.

По степени точности различают станки пяти классов. Класс Н — станки нормальной точности; к нему относится большинство уни­версальных станков. Класс П — станки повышенной точности, изготовляемые на базе станков нормальной точности, но при по­вышенных требованиях к точности изготовления ответственных деталей станка и качеству сборки и регулировки. Класс В — станки высокой точности, достигаемой за счет специальной конст­рукции отдельных узлов, высоких требований к точности изготов­ления деталей, к качеству сборки и регулировки узлов и станка в целом. Класс А — станки особо высокой точности; при их изго­товлении предъявляются еще более жесткие требования, чем при изготовлении станков класса В. Класс С — станки особо точные или мастер-станки, предназначенные для изготовления деталей, определяющих точность станков классов А и В. Чтобы станки классов В, А и С обеспечивали соответствующую точность, при работе их устанавливают в помещениях с автоматически регулируе­мой постоянной температурой и влажностью.

По массе различают станки легкие (до 1 т), средние (до 10 т) и тяжелые (свыше 10 т). Тяжелые, в свою очередь, подразде­ляются на крупные (10—30 т), собственно тяжелые (30—100 т) ' и особо тяжелые (уникальные) (более 100 т).

Классификация станков

Наименование

Группа

Тип

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Токарные

1

Автоматы и полуавтоматы

Сверлиль-но-отрезные

Карусель-ные

Токарные и лобовые

Многорез-цовые

Специализи-рованные

Разные

Одношпин- дельные

Много- шпин-дельные

Револь- верные

Сверлильные и расточные

2

Вертикально-сверлильные

Одношпин- дельные полуавтоматы

Много- шпин-дельные полуавтоматы

Координатно-расточные

Радиально-сверлиьные

Расточные

Алмазно-расточные

Горизонтально-сверлильные

Шлифовальные, полировальные, доводочные

3

Круглошлифовальные

Внутришлифовальные

Обдирочно-шлифовальные

Специализированные шлифовальные




Заточные

Плоско-шилфовальные

Приточные и полировальные

Комбинированные

4

Универсальные

Полуавтоматы

Автоматы
















Зубообрабатывающие

5

Зубострогальные для цилиндрических колес

Зуборезные для конических колес

Зубофрейзерные для цилиндрических колес и шлицевых валиков

Для нарезания червячных передач

Для обработки торцовзубьев колес

Резьбофрезерные

Зубоотделочные

Зубо- и резьбошлифовальные

Фрезерные

6

Вертикально-фрезерные, консольные

Фрезерные непрерывного действия




Копировальные игравировальные

Вертикальные бесконсольные

продольные

Широкоуниверсальные

Горизонтальные консольные

Строгальные, долбежные и протяжные

7

Продольные

Поперечно-строгальные

Долбежные

Протяжные горизонтальные




Протяжные вертикальные




Одностояечные

Двухстоечные

Разрезные

8

Отрезные, работающие

Правильно-отрезные

Пилы




токарным резцом

абразивным кругом

фрикционным диском

Ленточные

С дисковой пилой

Ножовочные

Разные

9

Муфто- и трубообрабатывающие

Пилоннасекательные

Правильно- и бесцентрово-обдирочные




Для испытания инструментов

Длительные машины

Балансировочные





^ 1.2. ДВИЖЕНИЯ В МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКАХ

Для получения на металлорежущем станке детали требуемой формы и. размеров рабочим органам станка необходимо сообщить определенный, иногда довольно сложный комплекс согласованных друг с другом движений. Эти движения можно подразделить на основные (рабочие) и вспомогательные. К основным движениям относятся главное движение, называемое также движением реза­ния," и движение подачи. При помощи этих движений осуществ­ляемся процесс снятия стружки с обрабатываемой заготовки. Ско­рость главного движения определяется оптимальной скоростью резания, а величина подачи зависит от требуемого класса чистоты обработанной поверхности.

Вспомогательные движения необходимы для подготовки про­цесса резания, обеспечения последовательной обработки несколь­ких поверхностей на одной заготовке или одинаковых поверхно­стей на различных заготовках, К числу вспомогательных движений относятся:

а) движения для настройки станка на заданные режимы ре­зания;

б) движения для наладки станка в соответствии с размерами и конфигурацией заготовки;

в) движения управления станком в процессе работы;

г) движения соответствующих рабочих органов для подачи и зажима прутка или штучных заготовок;

д) движения для закрепления и освобождения рабочих органов станка.

Вспомогательные движения могут выполняться как автоматиче­ски, так и вручную. В станках-автоматах все вспомогательные движения автоматизированы и выполняются механизмами станка в определенные моменты времени в соответствии с технологиче­ским процессом обработки детали.
^ 1.3. ВИДЫ ГЛАВНОГО ДВИЖЕНИЯ И ДВИЖЕНИЯ

ПОДАЧИ В СТАНКАХ

Главное движение в металлорежущих станках бывает чаще всего двух видов — вращательное и прямолинейное (возвратно-поступательное). В отдельных станках главное движение может иметь и более сложный характер, но определяется оно также через вращательное и поступательное движения. Главное движе­ние может сообщаться либо обрабатываемой заготовке, либо инструменту. Например, у станков токарной группы главным движением является вращение обрабатываемой заготовки; у фре­зерных, шлифовальных и сверлильных — вращение инструмента; у долбежных, протяжных, части зубообрабатывающих и некото­рых других — возвратно-поступательное движение инструмента;

у продольно-строгальных станков — возвратно-поступательное движение заготовки.

В некоторых станках главное движение получается в резуль­тате одновременного вращения заготовки и инструмента (напри­мер, при сверлении отверстий малого диаметра на токарных много-шпиндельных автоматах).

Движение подачи у металлорежущих станков может быть непре­рывным или прерывистым (периодическим), простым или сложным, состоять из нескольких самостоятельных движений или вовсе от­сутствовать. Например, у токарных, фрезерных, сверлильных и других станков движение подачи является непрерывным. Преры­вистым оно бывает, например, у продольно-строгальных станков. Примером сложного движения подачи может служить движение подачи в зубфрезерном станке при нарезании косозубого цилинд­рического колеса. У круглошлифовальных станков несколько дви­жений подачи — вращательное движение детали (круговая по­дача), продольное осевое перемещение детали или шлифоваль­ного круга (продольная подача) и, наконец, поперечная подача, сообщаемая шлифовальному кругу. В протяжных станках дви­жение подачи отсутствует.
^ 1.4. КИНЕМАТИЧЕСКИЕ СХЕМЫ СТАНКОВ И УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ ИХ ЭЛЕМЕНТОВ

Кинематическая схема станка представляет собой условное изображение взаимосвязи отдельных его элементов и механизмов, участвующих в передаче движений различным органам.

Для вычерчивания кинематических схем пользуются услов­ными обозначениями, основные из которых приведены в табл. 2. Кинематические схемы вычерчивают в произвольном масштабе. Однако следует стремиться вписывать кинематическую схему в контуры основной проекции станка или важнейших его узлов, добиваясь сохранения их относительного расположения.

Для станков, у которых наряду с механическими передачами имеются гидравлические, пневматические и электрические устрой­ства, составляются также гидравлическая, пневматическая, эле­ктрическая и другие схемы.
^ 1.5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЕРЕДАТОЧНЫХ ОТНОШЕНИИ И ПЕРЕМЕЩЕНИЙ В РАЗЛИЧНЫХ ВИДАХ ПЕРЕДАЧ

Отношение частоты вращения (числа оборотов в минуту) n2 ведомого вала к частоте вращения n1 ведущего вала называется передаточным отношением:



^ Условные обозначения для вычерчивания кинематических схем (ГОСТ 2.770-68)

Наименование

Обозначение




Наименование

Обозначение

Опора для стержня:

а)неподвижная;

б)подвижная



Муфты сцепления фрик­ционные:

а) общее обозначение (без уточнения типа);

б)конусная односторонняя;

в) конусная двусто­ронняя;

г) дисковая односто­ронняя;

д) дисковая двусто­ронняя



Соединение стержней

а)шарнирное;

б)шаровым шарниром.



Подшипник скольжения



Подшипники качения:

а)радиальный (об­щее обозначение);

б)радиальный роли­ковый;

в)упорный, шарико­вый, одинарный



Тормоза:
а)конусный;
б) колодочный;
в) ленточный;
г) дисковый



Соединение детали с ва­лом:

а) свободное при вра­щении;

б) подвижное при вращении;

в) при помощи вы­тяжной шпонки;

г) глухое




Кулачки барабанные цилиндрические
Цилиндр неподвижный с поршнем и шатуном



Соединение кривошипа с шатуном (с постоян­ным радиусом)



Соединение двух валов:

а) глухое;

б) эластичное;

в) шарнирное



Соединение коленчатого вала с шатуном:

а) с одним колетом;

б)с несколькими коленами



Муфты сцепления ку­лачковые (зубчатые):

а) односторонняя;

б) двусторонняя



Передача клиновид­ным ремнем




Кривошипно-кулисный механизм с вращаю­щейся кулисой





Передача с цепью (общее обозначение без уточнения типа цепи)



Шкив ступенчатый, за­крепленный на валу




Передачи зубчатые (цилиндрические); внешнее зацепле­ние (общее обозна­чение без уточнения типа зубьев)



Храповой зубчатый ме­ханизм с наружным зацеплением, одно­сторонний



Передачи зубчатые с пересекающимися валами (кониче­ские); общее обоз­начение без уточ­нения типа зубьев




Передачи фрикционные:

а) с цилиндрически­ми роликами;
б)с коническими роликами;
в) с коническими роликами, регу­лируемая;
г) торцовая (лобо­вая) регулируе­мая



Передачи зубчатые со скрещивающи­мися валами (чер­вячная с цилиндри­ческим червяком)



Передачи зубчатые реечные (общее обо­значение без уточ­нения типа зубьев)



Винт, передающий движение




Передача плоским рем­нем:
а) открытая;
б) открытая с натяжным роликом;
в) перекрестная



Гайка на винте, пере­дающем движение:

а) неразъемная;

б) разъемная



Эксцентрик



Маховичок




Отводка ремня



Вал трансмиссион­ный в подшипни­ках на подвеске




Ременная передача. Передаточное отношение без учета сколь­жения ремня (рис. 1, а)

,

откуда



или



где d1 и d2 — диаметры соответственно ведущего и ведомого шкивов. Скольжение ремня учитывается поправочным коэффициентом, который равен 0,97—0,985.

Цепная передача. Пе­редаточное отношение (рис. 1, б)



откуда


где Z1 и Z2 — числа зубьев соответствен­но ведущей и ведомой звез­дочек.

Зубчатая передача (рис 1, б), осуществляемая цилиндрическими или ко­ническими зубчатыми ко­лесами. Передаточное от­ношение





где Z1 и Z2 — числа зубьев соответствен­но ведущего и ведомого зубчатых колес.



Рис. 1. Передачи в станках:

а — ременная; б — цепная; в — зубчатая; г — червячная:

д — реечная; е — винтовая; ж — кинематическая цепь
Червячная передача. Передаточное отношение (рис. 1, г)

,

откуда



где к — число заходов червяка;

z — число зубьев червячного колеса.
Реечная передача. Длина прямолинейного перемещения рейки за 1 оборот реечного зубчатого колеса (рис. 1, д)



где — шаг зуба рейки в мм;

Z — число зубьев реечного зубчатого колеса;

т — модуль зубьев реечного зубчатого колеса в мм.
Винт и гайка. Перемещение гайки за 1 оборот винта (рис. 1, е)

мм,

где к — число заходов винта; tв шаг винта в мм.

^ 1.6. ПЕРЕДАТОЧНЫЕ ОТНОШЕНИЯ КИНЕМАТИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ. РАСЧЕТ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ И КРУТЯЩИХ МОМЕНТОВ

Для определения общего передаточного отношения кинематиче­ской цепи (рис. 1, ж) необходимо перемножить между собой пере­даточные отношения отдельных передач, входящих в эту кинема­тическую цепь:



Частота вращения последнего ведомого вала равна частоте вра­щения ведущего вала, умноженной на общее передаточное отно­шение кинематической цепи:

n = 950ioбщ об/мин,

т. е.



Крутящий момент на шпинделе Мшп зависит от величины пере­даточного отношения кинематической цепи от электродвигателя к шпинделю. Если электродвигатель развивает момент Мдв, то


или



где iц — передаточное отношение кинематической цепи отэлектродвигателя к шпинделю;

Nдв и nдв — соответственно мощность (в квт) и частота вра­щения (в об/мин) вала электродвигателя;

η — механический к. п. д. кинематической цепи от электродвигателя до шпинделя.

ЛЕКЦИЯ 2.

^ ТИПОВЫЕ ДЕТАЛИ И МЕХАНИЗМЫ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ.
2.1 ПРИВОДЫ СТАНКОВ

2.2 СТАНИНЫ И НАПРАВЛЯЮЩИЕ

2.3 ШПИНДЕЛИ И ИХ ОПОРЫ

2.4 КОРОБКИ ПОДАЧ

^ 2.5 БЕССТУПЕНЧАТЫЕ ПРИВОДЫ

2.6 МЕХАНИЗМЫ ПРЯМОЛИНЕЙНОГО ДВИЖЕНИЯ
Приводом называется совокупность механизмов, служащих для приведения в движение исполнительных звеньев станка. В привод входит также источник движения. Привод должен обес­печивать возможность регулирования скорости движения испол­нительных звеньев станка.

Приводы станков подразделяются на ступенчатые и бесступен­чатые. К первым относятся приводы со ступенчатыми шкивами, приводы с шестеренными коробками скоростей и приводы в виде многоскоростных асинхронных электродвигателей. Возможны также ступенчатые приводы, являющиеся комбинацией упомяну­тых выше механизмов. К бесступенчатым приводам можно отнести приводы с механическими вариаторами, электродвигатели посто­янного тока с регулируемой частотой вращения, гидравлические приводы и комбинированные, представляющие собой сочетание регулируемого электродвигателя постоянного тока или привода с вариатором со ступенчатой коробкой скоростей, или, наоборот, механического вариатора с многоскоростным асинхронным эле­ктродвигателем переменного тока. _

Современные металлорежущие станки имеют индивидуальные (от отдельного источника движения) приводы. Источником дви­жения в станках обычно является электродвигатель. Электродви­гатель может быть расположен рядом со станком (рис.5, а), внутри него (рис. 5, б), на станке (рис. 5, в), может быть встроен в перед­нюю бабку (рис. 5, г и д) и т. д.

В некоторых станках применяют отдельные электродвигатели для привода главного движения, движений подачи, врезания, вспомогательных движений и др.

Привод с шестеренной коробкой скоростей в настоящее время является наиболее распространенным типом привода главного движения в металлорежущих станках. Их достоинством являются компактность, удобство в управлении и надежность в работе.

Недостатки приводов с шестеренными коробками скоростей за­ключаются в невозможности бесступенчатого регулирования ско­рости, а также в сравнительно низком к. п. д. на высоких часто­тах вращения в случае широкого диапазона регулирования.

Существует большое количество различных конструкций коро­бок скоростей, однако все они представляют собой сочетание от­дельных типовых механизмов. Коробки скоростей различают по способу переключения скоростей и компоновке.

По способу переключения скоростей коробки бывают с перед­вижными (скользящими) колесами; с кулачковыми муфтами; с фрик­ционными муфтами; с электромагнитными муфтами; с комбини­рованным переключением; со сменными колесами.



Рис. 5. Варианты установки индивидуального электродвигателя

На рис. 6 показаны схемы элементарных механизмов наиболее часто применяемых в шестеренных коробках станков для переклю­чения скоростей. Применение того или иного способа переключе­ния в коробках скоростей зависит от назначения станка, от ча­стоты переключений и продолжительности рабочих ходов.

Передачи с передвижными блоками колес обладают тем достоин­ством, что могут передавать большие крутящие моменты при срав­нительно небольших радиальных размерах. Кроме этого, в таких коробках в зацеплении находятся только те зубчатые колеса, которые передают шпинделю мощность. Значит, остальные колеса в это время не изнашиваются. Указанные преимущества позволяют широко применять для изменения частоты вращения шпинделя передвижные блоки зубчатых колес в коробках скоростей глав­ным образом универсальных станков. Как правило, в передвиж­ных блоках используют прямозубые колеса.

К недостаткам этих коробок скоростей относится невозмож­ность переключения передач на ходу; необходимость блокировки, чтобы нельзя было одновременно включить в работу блоки зубча­тых колес, совместная работа которых не предусмотрена; относи­тельно большие осевые размеры.

Для коробок с кулачковыми муфтами характерны малые осе­вые перемещения муфт при переключениях, возможность исполь­зования в передачах косозубых и шевронных колес, а также Меньшие усилия для переключения, тем у передвижных блоков колес. Вместе с тем кулачковые муфты не позволяют переключать передачи на ходу при большой разности скоростей вращения, им присущи потери мощности на вращение неработающей пары колес и их износ.

Использование фрикционных и электромагнитных муфт в ко­робках скоростей дает возможность быстрого и плавного переключения передач на ходу и под нагрузкой. Недостатками таких ко­робок являются потери мощности на вращение неработающей пары колес и их износ; большие радиальные и осевые размеры при передаче больших крутящих моментов; снижение к. п. д. станка вследствие трения в выключенных муфтах; нагревание муфт, необходимость их частой регулировки, передача тепла от муфт шпиндельному узлу.



Рис. 6. Схемы элементарных механизмов двухскоростных (а),

трехскоростных (б) и четырехскоростных (e) коробок скоростей.
При относительно редкой настройке привода шпинделя на опе­рацию в автоматах, полуавтоматах, специальных и операционных станках в массовом и серийном производстве используют сменные колеса (рис. 7). Частоту вращения шпинделя в этом случае наст­раивают путем смены колес А и В между смежными валами при неизменном расстоянии между их осями. Так как расстояние между осями этих колес остается неизменным, то обязательным условием правильного сцепления сменных колес при такой конструкции привода является постоянство суммы их чисел зубьев + В = const). Сменные колеса в при­воде главного движения применяются иногда в сочетании с шестеренными ко­робками скоростей.



Рис. 7. Схема коробки скоростей со сменными зубчатыми колесами

В зависимости от компоновки разли­чают коробки скоростей, встроенные в шпиндельную бабку, и коробки скоростей с раздельным приводом. На рис. 8 по­казана схема коробки скоростей, встро­енной в шпиндельную бабку. Эта коробка



Рис. 8. Схема коробки скоростей, встроенной в шпиндельную бабку
скоростей позволяет получить 24 значения частоты вращения шпинделя. Коробка скоростей, показанная на рис. 9, дает возможность получить три различных значения ча­стоты вращения шпинделя. Если зубчатое колесо Z1 находится в зацеплении с зубчатой муф­той, то движение шпинделю передается непосредственно от приводного шкива, минуя зуб­чатую передачу. В этом случае частота вращения шпинделя равна частоте вращения приводного шкива.



Рис. 9. Схема коробки скоростей на три ступени:

1 — приводной шкив; 2 — зубчатая муф­та; 3 — шпиндель

При зацеплении зубчатого колеса Z1 с колесом Z2 можно полу­чить еще два значения частоты вращения шпинделя путем пере­ключения двойного блока Z3 — Z5:





где nшк — частота вращения приводного шкива в об/мин;

n2 и n3 — частота вращения шпинделя соответственно на вто­рой и третьей ступенях скорости в об/мин.

На рис. 10 показана коробка скоростей вертикально-сверлиль­ного станка. Частота вращения шпинделя у нее изменяется передвижными блоками зубчатых колес. На крышке 3 корпуса 1 ко­робки установлен приводной электродвигатель, соединенный с пер­вым валом коробки муфтой 6. Передвижные блоки колес 7 и8 дают возможность сообщить гильзе 2 шесть (при односкоростном двигателе) различных значений частоты вращения. Гильза 2 имеет внутренние шлицы, по­средством которых вращение передается шпинделю. Зубчатые колеса 4 и 5 яв­ляются сменными.



Рис. 10. Коробка скоростей вертикально-сверлильного станка
Частота вращения шпинделя



где nшп и nдв — частоты вращения со­ответственно шпинде­ля и вала электродви­гателя;

ik*s — передаточное отноше­ние коробки скоро­стей.

У некоторых моделей токарных, ре­вольверных и фрезерных станков ко­робка- скоростей вынесена из шпиндельной бабки, а враще­ние шпинделю передается через ременную передачу (рис. 11). Большие частоты вращения шпиндель 4 получает от коробки ско­ростей 1 через ременную передачу 2, В этом случае муфта 3 включена, а зубчатые колеса Z2 и Z3, жестко закрепленные на пустоте­лой втулке, путем осевого смещения втулки выключены. Малые частоты вращения шпинделя получаются при выключенной муфте и включенных зубчатых колесах Z2 и Z3. В этом случае вращение от коробки скоростей 1 передается шпинделю 4 через ременную пере­дачу 2 и зубчатые колеса



Применение разделенного привода с разгруженным шпинделем обеспечивает более плавное вращение шпинделя и чаще приме­няется в точных станках.



Рис. 11. Разделенный привод
^ 2.2 СТАНИНЫ И НАПРАВЛЯЮЩИЕ

Станина служит для монтажа всех основных узлов станка. Она должна на протяжении длительного времени обеспечивать правильное взаимное положение и перемещение узлов станка при всех предусмотренных режимах работы. К станинам станков предъявляют требования прочности, малой металлоемкости, тех­нологичности и достаточно низкой стоимости. Но важнейшим требованием, предъявляемым к станинам, является требование неизменности их формы. Этого достигают правильным выбором материала станины и технологии изготовления, соответствующей статической и динамической жесткостью станины, а также высокой износостойкостью ее направляющих.

Станины подразделяют на горизонтальные и вертикальные. Форма станины, т. е. ее конструкция, определяется многими фак­торами, в частности видом направляющих (горизонтальные, вер­тикальные, наклонные), необходимостью установки на ней соот­ветствующих неподвижных и подвижных частей и узлов, различ­ных по размерам и весу, размещением внутри станины ряда узлов а механизмов, осуществляющих смазку и охлаждение, отвод стружкии т. д. Станина должна быть удобной для быстрого проведения профилактических и ремонтных работ механизмов, расположенных внутри нее.

Для обеспечения жесткости всей упругой системы станка стремятся связывать основные части станка так, чтобы они обра­зовывали замкнутую раму. Желательно также станину отливать заодно с корпусом передней бабки. Для повышения, жесткости станины применяют ребра (перегородки), соединяющие ее стенки.



Рис. 14. Основные профили горизонтальных станин
На рис. 14 показаны основные профили горизонтальных ста­нин, применяемые:

а) при необходимости отвода вниз стружки и охлаждающей жидкости; обладает пониженной жесткостью по сравнению со станинами, имеющими замкнутый профиль (рис. 14, а);

б) при отсутствии необходимости отвода стружки вниз (рис. 14, б);

в) при необходимости использования станины как резервуара для масла, необходимости значительного места для расположе­ния механизмов привода (рис. 14, в);

г) в тяжелых, в частности, многосуппортных станках (рис. 14,г).

Основным материалом для изготовления литых станин является чугун. Сварные станины изготов­ляют из прокатной стали. Неко­торое применение для изготов­ления станин тяжелых станков получил железобетон. Литые станины обычно применяют при крупносерийном масштабе произ­водства станков, сварные — в случае необходимости быстрого изготовления одного или несколь­ких станков.

Направляющие являются наиболее ответственной частью ста­нины и служат для обеспечения прямолинейного или кругового перемещения инструмента либо обрабатываемой заготовки и свя­занных с ними узлов станка. Направляющие скольжения и направ­ляющие качения с использованием промежуточных тел качения (шариков или роликов) получили значительное распространение в станках.

Направляющие бывают закрытыми (рис. 15, а), когда подвиж­ный узел станка имеет одну степень свободы, и открытыми (рис. 15, б). Основные формы направляющих скольжения пока­заны на рис. 16.



Рис. 15. Направляющие сколь­жения:

а — закрытые; б — открытые

В станках очень часто используют комбинированные направ­ляющие, когда одна из них выполнена как плоская, а вторая — как призматическая, V-образная или в виде половины ласточкина хвоста.



Рис. 16. Основные формы направляющих сколь­жения:

а — плоские; б — призматические; в — в форме ласточкина хвоста; г — цилиндрические (штанговые)
Направляющие, выполненные в виде планок, закрепляемых винтами к литой чугунной станине или привариваемых к стальной сварной станине, называются накладными.

Направляющие, предусматривающие подвод масла к сопря­женным поверхностям под давлением и обеспечивающие создание масляной подушки по 'всей площади контакта, носят название гидростатических направляющих. Иногда в станках применяются аэростатические направляющие, предусматривающие создание воздушной подушки в зазоре между сопряженными поверхно­стями направляющих.



Рис. 17. Схемы наиболее распространенных направляющих качения:

а — открытые; б — закрытые
В последнее время в станках все шире применяют направляю­щие качения, в которых для перемещения узлов станка исполь­зуют тела качения — шарики или ролики. Направляющие каче­ния подобно направляющим скольжения могут быть открытыми (рис. 17, а) и закрытыми (рис. 17, б).

^ 2.3 ШПИНДЕЛИ И ИХ ОПОРЫ

Шпиндель — одна из наиболее ответственных деталей станка. Он передает вращение закрепленному в нем инструменту или обрабатываемой заготовке.

В качестве основного материала для шпинделей применяют среднеуглеродистую конструкционную сталь 45 с последую­щим улучшением (закалкой с высоким отпуском до твердости HRC 22—28). При повышенных требованиях к шпинделю и необ­ходимости обеспечения высокой твердости его поверхности приме­няют сталь 4OX с закалкой и отпуском до HRC 40—50. При особо высоких требованиях к поверхностной твердости шеек шпинделя применяют малоуглеродистые стали типа 2OX с последующей цементацией, закалкой и отпуском до HRC 56—62. Для слабо-нагруженных шпинделей особо точных станков применяют сталь 35ХМЮА, которую подвергают азотированию с последующей закалкой и отпуском до HV 850—1000. Для шпинделей тяжелых станков применяют марганцовистые стали типа 50Г2 с последующей нормализацией или закалкой и высоким отпуском до HRC 28—35. Для изготовления полых шпинделей большого диаметра иногда целесообразно применять серый или высокопрочный чугун с шаро­видным графитом в литой структуре.

Конструктивная форма шпинделей определяется способом крепления на нем зажимных приспособлений или инструмента, посадками элементов привода и типом применяемых опор. Шпин­дели, как правило, изготовляют пустотелыми для возможности прохода прутка, а также для уменьшения веса. Передние концы шпинделей станков общего назначения стандартизованы.

В качестве опор шпинделей станков применяют подшипники качения и скольжения. Так как от шпинделей требуется высокая точность вращения, то подшипники качения, используемые в опо­рах шпинделей, должны быть высоких классов точности. Выбор класса точности подшипника определяется допуском на биение переднего конца шпинделя, который зависит от требуемой точ­ности обработки. Обычно в передней опоре применяются более точные подшипники, чем в задней.

Несмотря на большое разнообразие конструктивного оформ­ления шпиндельных узлов, существует несколько основных конструктивных схем шпиндельных узлов на опорах качения в станках малых и средних размеров. Большим распространением пользуются шпиндельные узлы, в опорах которых применяются Двухрядные роликовые подшипники с коническим отверстием внутреннего кольца (серия 3182100). На этих подшипниках мон­тируют шпиндели токарных, фрезерных, расточных и других станков.

Шпиндельный узел токарно-винторезного станка 1К62 с роли­ковым подшипником серии 3182100 в качестве передней опоры показан на рис. 18. При осевом перемещении внутреннего кольца подшипника коническая шейка шпинделя деформирует кольцо, и его диаметр увеличивается. При этом устраняются радиальные зазоры между роликами и кольцами и создается предварительный натяг.

Подшипники скольжения, применяемые в качестве опор шпин­делей, бывают нерегулируемые (применяются редко, при практи­чески полном отсутствии износа в течение длительного срока эксплуатации), с радиальной, осевой регулировкой зазора (рис. 19), гидростатические (у которых предусматривают подвод масла под значительным давлением в несколько карманов, из которых оно вытесняется через зазор между шейкой шпинделя и подшипником) и с воздушной смазкой.

Большое распространение в станках, в частности шлифоваль­ных, получили многовкладышные подшипники. Двухвкладышные подшипники (рис. 20, а) шпиндельных опор имеют один непод­вижно закрепленный вкладыш 4; второй вкладыш 3 является подвижным и поджимается либо пружиной 1 , либо давлением масла, подаваемого насосом под поршень 2. У трехвкладышного подшипника



Рис. 18. Шпиндельный узел станка 1К62

(рис. 20, б) вкладыши 2 и 3 закреплены неподвижно, а вкладыш 1 при помощи плоской пружины 4 постоянно поджи­мается к шейке шпинделя. Подшипники этого типа обладают невысокой несущей способностью и долговечностью. Это объяс­няется неблагоприятным расположением масляных клиньев. На рис. 20, в показан трехвкладышный подшипник с самоустанавли­вающимися вкладышами. У этого подшипника вкладыши 4 опи­раются на сферические опоры регулирующих винтов 5, что позво­ляет им занимать в процессе работы такое положение, которое способствует образованию масляного клина и исключает появление кромочного давления. Эти подшипники обладают высокой несущей способностью и жесткостью масляного слоя. Надежное уплотне­ние подшипника обеспечивается кольцами 1 и 2, прижатыми друг к другу пружиной 3.

^ 2.4 КОРОБКИ ПОДАЧ

Коробки подач предназначены для получения требуемых вели­чин подач и сил подачи при обработке на станке различных деталей.

Коробка подач в большинстве случаев приводится от шпинделя станка или от отдельного электродвигателя. Значения подач должны обеспечивать требуемый класс чистоты поверхности, а также высокую стойкость инструмента и производительность станка. Подачи в общем случае должны располагаться по геомет­рической прогрессии.

Изменение величины подачи может производиться различными способами: при помощи механизмов с зубчатыми передачами и без применения зубчатых передач (например, электрическим или гидравлическим путем, храповым или кулачково-рычажными меха­низмами и т. д.).

В данном параграфе рассматриваются лишь коробки подач с зубчатыми передачами. Описания остальных механизмов подач даны в дальнейших разделах.

Коробки подач с зубчатыми передачами бывают:

а) со сменными зубчатыми колесами, с постоянным расстоянием между осями валов;

б) с передвижными блоками зубчатых колес;

в) со встречными ступенчатыми конусами колес и вытяжными шпонками;

г) нортоновские;

д) в форме гитар сменных зубчатых колес;

е)с механизмами типа меандра.

Для получения большого количества величин подач коробки часто конструируют, используя сразу несколько из перечисленных механизмов.

Коробки подач со сменными зубчатыми колесами (с постоян­ным расстоянием между осями валов) находят применение в стан­ках для крупносерийного производства при редкой настройке. В частности, такие коробки встречаются в автоматах, полуавто­матах, операционных и специальных станках. Конструкции коро­бок подач, состоящих из одних лишь сменных зубчатых колес, очень просты и не отличаются от аналогичных коробок скоростей.

Коробки подач с передвижными блоками зубчатых колес широко применяются в универсальных станках. Они позволяют передавать большие крутящие моменты и работать с большими скоростями. К недостатку коробок подач этого типа относится невозможность использования в них косозубых колес. По конструкции коробки подач с передвижными зубчатыми колесами аналогичны соответ­ствующим коробкам скоростей.

Коробка подач со встречными ступенчатыми конусами колес и вытяжной шпонкой на четыре различных передаточных отноше­ния (вообще число передач в таких коробках может достигать 8—10 в одной группе) показана на рис. 22, а. На рисунке показана передача движения через пару зубчатых колес z7/ z 8 Механизмы

с вытяжными шпонками обычно используют в качестве основной группы передач коробки подач.

В механизме с вытяжной шпонкой (рис. 22, б) на верхнем веду­щем валу жестко закреплены на шпонке зубчатые колеса Z1, Z3, Z5 и Z7, которые находятся в постоянном зацеплении соответст­венно с зубчатыми колесами Z2, Z4, Z6 и Z8. Одно из зубчатых колес, расположенных на ведомом валу, посредством вытяжной шпонки может быть жестко связано с валом, и тогда вращение валу пере­дается через это колесо. При этом остальные зубчатые колеса вращаются вхолостую. Во избежание одновременного включения двух ведомых зубчатых колес механизм имеет специальные раз­делительные кольца 1.

Недостатком этого механизма является то, что все зубчатые колеса ведомого вала независимо от того, передают они крутящий момент или нет, постоянно вращаются, что ускоряет их износ и требует дополнительной затраты мощности. К недостаткам относят также возможность перекоса вытяжной шпонки, малая Жесткость шпоночного валика, ослабленного продольным пазом, вращение колес с чрезмерно большой скоростью, если шпоночный валик работает как ведущий, и др. Коробки подач с вытяжными шпонками применяют в небольших, а иногда и в средних по раз­меру сверлильных и токарно-револьверных станках.



Рис. 22. Схемы простейших механизмов коробок подач
Механизм Нортона показан на рис. 22, в. Этот механизм позволяет получить арифметический ряд подач, необходимый при наре­зании стандартных резьб; поэтому он широко применяется в коробках подач токарно-винторезных станков. Его достоинствами являются малые размеры вдоль оси возможность свободного выбора передаточных отношений независимо от межцентрового расстояния. Он позволяет получить при небольших размерах большое количество передаточных отношений, необходимых для нарезания разных резьб с различным шагом.

На ведущий вал I свободно надет рычаг 1, с помощью которого зубчатое колесо z1, находящееся постоянно в зацеплении с колесом z2 перемещается вдоль вала. Накидывая колесо z2 на одно из колес ведомого зубчатого конуса, получают соответствующее передаточное отношение. В нашем примере механизм типа Нортона имеет четыре передаточных отношения



Существуют нортоновские передачи, у которых число переда­точных отношений достигает 10—12 при приемлемых осевых раз­мерах коробки.

Ведущим звеном может быть и зубчатый конус, т. е. передача является обратимой.

^ Коробки подач в форме гитар сменных зубчатых колес (рис. 22, г). Гитарой называется устройство, обеспечивающее надлежащее сцепление сменных зубчатых колес. Гитары сменных колес дают возможность настраивать подачу с любой степенью точности. Они позволяют применять передаточные отношения до imin = 1/8. Гитары бывают двухпарные и трехпарные. В основном в станках встречаются двухпарные гитары, лишь в редких случаях, когда необходимы особенно малые передаточные отношения или требуется особенно высокая точность настройки этих отношений, используют трехиарную гитару. Каждая гитара снабжается опре­деленным комплектом сменных зубчатых колес. Например, для токарно-винторезных станков рекомендуется комплект сменных зубчатых колес из z= 20, 24, 25, 28, 30, 32, 36, 40, 44, 45, 48, 50, 55, 60, 65, 68, 70, 71, 72, 75, 76, 80, 85, 90, 95, 100, 110, 113, 120, 127.

Механизм Меандра (рис. 22, д) состоит из трехпарных зуб­чатых колес. Колеса Z1 и z2 жестко закреплены на ведущем валу, a Z3, Z4, Z5 и Z6 свободно вращаются на промежуточном валу. Зуб­чатое колесо Z7 является накидным и всегда находится в зацепле­нии с передвижным колесом Z8. Переключение производится рычагом 1. Показанный механизм дает четыре передаточных отношения



Подобные механизмы могут быть и с большим количеством передаточных отношений.

Числа зубьев колес механизма подбирают так, чтобы Z1 = Z3 = Z5 = 2Z2 = 2Z4 =2Z6 = Z8.

Если подставить эти значения в формулы передаточных отношений, то получим i1=1/4; i2=1/2; i3=1; i4=2,т. е. все переда­точные отношения отличаются друг от друга в 2 раза (следова­тельно, знаменатель ряда φ= 2).

Достоинства механизма Меандра — однорычажное управление, малые осевые размеры и большой диапазон регулирования. Меандр широко применяют в токарно-винторезных станках Для образования первой переборной группы в механизме подач. Основные недостатки механизма Меандра: недостаточно жесткое и точное сопряжение включенных колес, ненадежная смазка и возможность засорения передач через вырезы в корпусе коробки и постоянное вращение всех блоков колес на валах, в том числе и не участвующих в передаче движения.

Существуют механизмы Меандра с передвижным зубчатым колесом вместо накидного. В этом случае жесткость конструкции увеличивается, но так как передвижное колесо может сцепляться только с большими колесами блоков, то для получения того же количества передаточных отношений, что и в механизме с накид­ным колесом, требуется большее количество блоков зубчатых колес.
^ 2.5 БЕССТУПЕНЧАТЫЕ ПРИВОДЫ

Бесступенчатые приводы применяют для плавного и непрерыв­ного изменения частоты вращения шпинделя или подачи. Они позволяют получать наивыгоднейшие скорости резания и подачи

при обработке различных деталей. Кроме того, они дают возможность изменять скорость главного дви­жения или подачу во время работы станка без его остановки.



Рис. 23. Лобовой вариатор



Рис. 24. Схема привода с раздвижными конусами
В станках применяют следующие способы бесступенчатого регулирования скоростей главного движения и движения подачи:

1. Электрическое регулирование производится изменением частоты вращения электродвигателя, который приводит в дви­жение соответствующую цепь станка (способы регулирования частоты вращения электродвигателей различных типов рассматри­ваются в гл. III).

2. Гидравлическое регулирование применяется главным обра­зом для регулирования скоростей прямолинейных движений

(в строгальных, долбежных, протяжных станках), значительно реже — вращательных движений (вопросы гидравлического регу­лирования скоростей движений в станках изложены в гл. IV).

3. Регулирование при помощи механических вариаторов. Большинство механических вариаторов, применяемых в станках, является фрикционными вариаторами. Ниже приводится описание некоторых механических вариаторов, используемых в станках.

Лобовой вариатор показан на рис. 23. При перемещении малого ведущего ролика 1 относительно диска 2 изменяется рабочий радиус последнего и, следовательно, передаточное отношение между ведущим и ведомым валами.

Привод с раздвижными конусами (рис.24) работает так. От шкива 4 на валу 1 вращаются два ведущих конуса 1. На валу 77 находятся два ведомых конуса 6, по диаметру равных ведущим. Передача между валами осуществляется клиновидным ремнем 2 с деревянными накладками 3 с внутренней стороны или широким ремнем соответствующего профиля. Для изменения частоты вра­щения вала II рычагами 8, поворачивающимися вокруг точек О и O1, сближаются или раздвигаются конусы на валу / и соот­ветственно в равной степени раздвигаются или сближаются конусы на валу II. Рычаги 8 поворачиваются маховиком 5 через винт 7 с правой и левой резьбой.

Торовый вариатор системы ЦНИИТМАШа (рис. 25) приме­няется для привода главного движения в токарном станке 1М620. Передаточное отношение вариатора изменяется наклоном роликов, при повороте которых изменяются радиусы контакта роликов с ведущей и ведомой фрикционными чашками.



Рис. 25. Схема вариатора системы ЦНИИТМАШа

^ 2.6 МЕХАНИЗМЫ ПРЯМОЛИНЕЙНОГО ДВИЖЕНИЯ

В современных металлорежущих станках для осуществления прямолинейных движений используют преимущественно следую­щие механизмы: зубчатое колесо-рейка; червяк-рейка; ходовой винт-гайка; кулачковые механизмы; гидравлические устройства, а также электромагнитные устройства типа соленоидов.

Механизм зубчатое колесо-рейка применяют в приводе глав­ного движения и движения подачи, а также в приводе различных вспомогательных перемещений.

Механизм червяк-рейка применяется в виде двух типов передач: с расположением червяка под углом к рейке, что позволяет (в це­лях большей плавности хода передачи) увеличить диаметр колеса, ведущего червяк, и с параллельным расположением в одной

плоскости осей червяка и рей­ки, когда рейка служит как бы длинной гайкой с неполным углом охвата винта-червяка. Условия работы этой передачи значительно благоприятнее ус­ловий работы передачи зубча­тое колесо-рейка.

Ходовой винт-гайка является, широко применяемым механиз­мом для осуществления прямо­линейного движения. С помощью этого механизма можно про­изводить медленные движения в приводе подач.

Винтовые пары качения. Винтовые пары скольжения из-за больших потерь при скольжении в резьбе и связанного с ним износа заменяются винтовыми парами качения. Они имеют малые потери на трение, высокий к. п. д., кроме того, в них могут быть полностью устранены зазоры в резьбе в результате создания пред­варительного натяга.

Замена трения скольжения трением качения в винтовой паре возможна либо использованием вместо гайки роликов, свободно вращающихся на своих осях, либо применением тел каче­ния (шариков, а иногда ро­ликов). На рис. 26 показана шариковая пара, у которой в резьбу между винтом 1 и гайкой 4 помещены шарики 2. Шарики катятся по канавкам закаленного ходового винта и гайки. При вращении вин­та шарики, перекатываясь по канавке, попадают в отвер­стие гайки и, проходя по же­лобу 3, через второе отверстие снова возвращаются в винтовую канавку. Таким образом шарики постоянно циркулируют в про­цессе работы передачи. Как правило, в шариковых парах при­меняют устройства для выборки зазоров и создания предвари­тельного натяга.

Кулачковые механизмы, преобразующие вращательное движе­ние в прямолинейное поступательное, применяются главным образом на автоматах. Различают кулачковые механизмы с плоскими и цилиндрическими кулачками.



Рис. 26. Схема шариковой винтовой пасы



Рис. 27. Плоский кулачковый механизм: а — схема работы; б — общий вид
На рис. 27, а показана схема механизма с плоскими кулач­ками. При вращении кулачка 1 через ролик 2,рычажную передачу и зубчатый сектор движение передается с помощью рейки суп­порту, который совершает возвратно-поступательное движение в соответствии с профилем кулачка. Общий вид плоских кулачков показан на рис. 27, б. На рис. 28 представлены механизмы с ци­линдрическими кулачками.

Устройства для малых перемещений. В тех случаях, когда жест­кость обычных механизмов типа реечной или винтовой пары не . обеспечивает очень точные перемещения (т. е. когда медленное движение узла переходит в скачкообразное с периодически чере­дующимися остановками и скачками), применяются специальные устройства, работающие без зазоров и обеспечивающие очень высокую жесткость привода. К таким устройствам относятся тер­модинамический привод, магнитострикционный и привод с упру­гим звеном.



Рис. 28. Схемы работы кулачков цилинд­рического типа



Рис. 29. Схемы устройств для малых перемещений:

а — термодинамического привода; б — магнитострикционного приво­да;

в — привода с упругим звеном
На рис. 29, а показана схема термодинамического привода. Он представляет собой жесткий полый стержень, один конец которого крепится к неподвижной части станка (станине), а другой соеди­няется с подвижным узлом. При нагревании стержня посредством спирали или пропусканием электрического тока малого напря­жения и большой силы непосредственно через него стержень удлиняется, перемещая подвижный узел станка. Для возврата подвижного узла в начальное положение необходимо стержень охладить.

Магнитострикционный привод (рис. 29, б) работает следующим образом. Стержень, изготовленный из магнитострикционного материала, помещают в магнитное поле, напряженность которого можно менять. Увеличивая или уменьшая напряженность магнит­ного поля, тем самым изменяем длину стержня. Различают поло­жительную магнитострикцию (когда с увеличением напряжен­ности магнитного поля размеры стержня увеличиваются) и отри­цательную (с увеличением напряженности магнитного поля раз­меры стержня уменьшаются). Это зависит от материала стержня.



Рис. 30. Термодинамический привод подачи шли­фовальной бабки

Привод с упругим звеном (рис. 29, е) позволяет получать малые перемещения за счет упругого звена типа рессоры или плоской пружины. В нашем случае рессора предварительно нагружается. Это осуществляется жидкостью из гидросистемы. Затем по мере свободного истечения масла из цилиндра через выпускное отвер­стие малого сечения рессора выпрямляется и свободным концом перемещает шлифовальную бабку.

Рассмотренные приводы находят применение в прецизионных станках, где необходимо обеспечить высокую равномерность малых подач и точность малых периодических перемещений. На рис. 30 показана схема термодинамического привода подачи шлифоваль­ной бабки.
  1   2



Скачать файл (47411.3 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru