Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
СОДЕРЖАНИЕ
1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКАХ ..……………..3
1.1 КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ ……………………3
1.2 ДВИЖЕНИЯ В МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКАХ ……………………………4
1.3 КИНЕМАТИЧЕСКИЕ СХЕМЫ СТАНКОВ И УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ ИХ ЭЛЕМЕНТОВ …………………………………..……….…….7
1.4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЕРЕДАТОЧНЫХ ОТНОШЕНИЙ И ПЕРЕМЕЩЕНИЙ
В РАЗЛИЧНЫХ ВИДАХ ПЕРЕДАЧ …………………………………………………12
1.5 ПЕРЕДАТОЧНЫЕ ОТНОШЕНИЯ КИНЕМАТИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ. РАСЧЕТ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ И КРУТЯЩИХ МОМЕНТОВ ………….…13
1.6 РЯДЫ ЧАСТОТ ВРАЩЕНИЯ ШПИНДЕЛЕЙ, ДВОЙНЫХ ХОДОВ И ПОДАЧ В СТАНКАХ ……………………………………………………………………14
2 ТИПОВЫЕ ДЕТАЛИ И МЕХАНИЗМЫ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ
2.1 СТАНИНЫ И НАПРАВЛЯЮЩИЕ ……………………………………………....23
2.2 ПРИВОДЫ СТАНКОВ ……………………………………………………………..27
2.3 ШПИНДЕЛИ И ИХ ОПОРЫ …………………………….………………………..33
2.4 КОРОБКИ ПОДАЧ ……………………………………….…………………….….37
2.5 БЕССТУПЕНЧАТЫЕ ПРИВОДЫ ……………………………………………….41
2.6 МЕХАНИЗМЫ ПРЯМОЛИНЕЙНОГО ДВИЖЕНИЯ ………….……….…….43
2.7 ХРАПОВЫЕ И МАЛЬТИЙСКИЕ МЕХАНИЗМЫ ………………..…………...44
2.8 МУФТЫ ………………………………………………………………………….…..49
2.9 РЕВЕРСИВНЫЕ МЕХАНИЗМЫ …………………………………………………55
2.10 ПЛАНЕТАРНЫЕ ПЕРЕДАЧИ …………………………………………………...56
2.11 ТОРМОЗНЫЕ УСТРОЙСТВА ………………………………………….………60
2.12 КРИВОШИПНО-КУЛИСНЫЕ МЕХАНИЗМЫ …………………….………..61
2.13 ЭЛЕМЕНТЫ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ СТАНКАМИ ………………..…….62
3 Т0КАРН0-ВИНТ0РЕЗНЫЕ СТАНКИ
3.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ……………………………………………………………...65
3.2 ОСНОВНЫЕ УЗЛЫ И ИХ НАЗНАЧЕНИЕ ………………………………….…67
3.3 Т0КАРН0-ВИНТ0РЕЗНЫЙ СТАНОК 16K20 ……………………………………75
3.4 НАЛАДКА СТАНКОВ НА РАЗЛИЧНЫЕ ОПЕРАЦИИ ……………………...86
4 ЛОБОВЫЕ ТОКАРНЫЕ И КАРУСЕЛЬНЫЕ СТАНКИ
4.1 ЛОБОВЫЕ ТОКАРНЫЕ СТАНКИ ……………………………………………….90
4.2 КАРУСЕЛЬНЫЕ СТАНКИ ………………………………………………………..92
5 ТОКАРНО-РЕВОЛЬВЕРНЫЕ СТАНКИ
5.1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ …………………………………………………………….…93
5.2 ЗАЖИМНЫЕ УСТРОЙСТВА ……………………………………………………..95
5.3 ТОКАРНО-РЕВОЛЬВЕРНЫЕ СТАНКИ С ВЕРТИКАЛЬНОЙ ОСЬЮ РЕВОЛЬВЕРНОЙ ГОЛОВКИ ………….……………………………………………..96
5.4 ТОКАРНО-РЕВОЛЬВЕРНЫЙ СТАНОК 1Г340П ………………………………98
6 ТОКАРНЫЕ ПОЛУАВТОМАТЫ И АВТОМАТЫ
6.1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ……………………………………………………….……104
6.2 МНОГОРЕЗЦОВЫЕ ТОКАРНЫЕ ПОЛУАВТОМАТЫ ……………………106
6.3 ОДНОШПИНДЕЛЬНЫЙ T0KAPKO-РЕВОЛЬВЕРНЫЙ АВТОМАТ1Б140.110
7 СТАНКИ СВЕРЛИЛЬНО-РАСТОЧНОЙ ГРУППЫ
7.1 ТИПЫ СВЕРЛИЛЬНЫХ СТАНКОВ ……………………………………………134
7.2 ВЕРТИКАЛЬНО-СВЕРЛИЛЬНЫЙ СТАНОК 2Н135 …………………………135
7.2 АЛМАЗНО-РАСТОЧНЫЕ СТАНКИ ……………………………..……………..136
7.3 КООРДИНАТНО-РАСТОЧНЫЕ СТАНКИ ……………………………………138
8 ФРЕЗЕРНЫЕ СТАНКИ И ДЕЛИТЕЛЬНЫЕ ГОЛОВКИ
8.1 КОНСОЛЬНО-ФРЕЗЕРНЫЕ СТАНКИ ………………………………………140
8.2 ВЕРТИКАЛЬНО-ФРЕЗЕРНЫЕ БЕСКОНСОЛЬНЫЕ СТАНКИ ………….145
8.3 ПРОДОЛЬНО-ФРЕЗЕРНЫЕ СТАНКИ ………………………………………..146
8.4 ДЕЛИТЕЛЬНЫЕ ГОЛОВКИ ……………………………………………………150
9 СТАНКИ СТРОГАЛЬНО-ПРОТЯЖНОЙ ГРУППЫ
9.1 НАЗНАЧЕНИЕ И РАЗНОВИДНОСТИ СТРОГАЛЬНЫХ И ДОЛБЕЖНЫХ СТАНКОВ ………………………………………………………………………………158
9.2 ПРОТЯЖНЫЕ СТАНКИ ………………………………………………………...159
10 СТАНКИ ШЛИФОВАЛЬНО-ПРИТИРОЧНОЙ ГРУППЫ
10.1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ И РАЗНОВИДНОСТИ ШЛИФОВАЛЬНЫХ СТАНКОВ ……………………………………………………………………………….161
10.2 БЕСЦЕНТРОВО-ШЛИФОВАЛЬНЫЕ СТАНКИ ……………………...…….163
10.3 ПРИТИРОЧНЫЕ СТАНКИ……………..………………………………………165
10.4 ХОНИНГОВАЛЬНЫЕ СТАНКИ ………………………………………………168
10.5 СТАНКИ ДЛЯ СУПЕРФИНИШИРОВАНИЯ ……………………………..…171
11 ЗУБООБРАБАТЫВАЮЩИЕ СТАНКИ
11.1 ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ НАРЕЗАНИЯ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС И КЛАССИФИКАЦИЯ СТАНКОВ ……………………………………………………173
1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКАХ
1.1 КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ
Металлорежущий станок — машина для размерной обработки заготовок в основном путем снятия стружки. В России выпускают большое количество металлорежущих станков, различных по назначению, технологическим возможностям и размерам. Совокупность всех признаков (типов и размеров) выпускаемых станков и станков, намечаемых к выпуску в течение определенного периода времени, например за пятилетие, называют типажом.
Обозначения станков. Модель станка обозначают 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 внутри цифр указывает на модернизацию станка, а буква после всех цифр — модификацию (видоизменение) базовой модели станка или технологические особенности его (например, повышенной точности, причем при нормальной точности букву в шифре не проставляют). Например, станок 2Н135: цифра 2 означает, что станок относится ко второй группе — сверлильный; Н — модернизированный; цифра 1 указывает на принадлежность станка к первому типу — вертикально-сверлильный; последние две цифры означают максимальный диаметр сверления (35 мм).
Буква Ф в шифре говорит о том, что станок имеет числовое программное управление (ЧПУ), а цифра за ней указывает на то, какая система ЧПУ применена. Модель станка 16К20ФЗ расшифровывается так: станок токарно-винторезный с высотой центров над станиной 200 мм; ФЗ означает, что станок оснащен контурной системой числового программного управления.
Модели специализированных и специальных станков обозначают одной или двумя буквами, к которым добавляют также цифры, указывающие порядковый номер модели станка. Например, Московский станкостроительный завод «Красный пролетарий» имеет индекс МК, Горьковский завод фрезерных станков — ГФ и т. д.
По степени специализации различают следующие станки.
1. Универсальные, выполняющие различные переходы при обработке разнообразных деталей. Станки, используемые для очень большого диапазона работ, называют широкоуниверсальными. К универсальным станкам относят, например, токарно-винторезный станок 16К20.
2. Специализированные, обрабатывающие детали, сходные по конфигурации, но имеющие различные размеры, например ступенчатые валики, кольца подшипников качения и т. п. К таким станкам относят, в частности, многорезцовые токарные, токарные для обработки коленчатых валов.
3. Специальные, предназначенные для обработки одной определенной детали или деталей только одного типоразмера, напри мер лопаток газовых турбин.
По степени точности различают станки пяти классов. Класс Н — станки нормальной точности; к нему относят 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 регулированию. Класс В — станки высокой точности, достигаемой за счет специальной кон струкции отдельных сборочных единиц, высоких требований к точ ности изготовления деталей, к качеству сборки и регулированию сборочных единиц и станка в целом. Класс А — станки особо вы сокой точности; при их изготовлении предъявляют еще более жесткие требования, чем при изготовлении станков класса В. Класс С — станки особо точные или
мастер-станки, предназна ченные для изготовления деталей, определяющих точность станков классов А и В.
По массе различают станки легкие (до 1 т), средние (до 10 т) и тяжелые (свыше 10 т). Тяжелые, в свою очередь, делят на круп ные (10—30 т), собственно тяжелые (30—100 т) и особо тяжелые, уникальные (более 100 т).
1.2 ДВИЖЕНИЯ В МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКАХ
Для получения на металлорежущем станке детали требуемых 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 основ ным движениям относят главное движение резания или, иначе, главное движение и движение подачи.
Вспомогательные движения необходимы для подготовки про цесса резания, обеспечения последовательной обработки несколь ких поверхностей на одной заготовке или одинаковых поверх ностей на различных заготовках. К вспомогательным относят движения:
а) для наладки станка на заданные режимы резания;
б) для наладки станка в соответствии с размерами и кон фигурацией заготовки;
в) управления станком в процессе работы;
г) соответствующих рабочих органов для подачи и зажима прутка или штучных заготовок;
д) для закрепления и освобождения рабочих органов станка.
Вспомогательные движения можно выполнять как автомати чески, так и вручную. В станках-автоматах все вспомогательные движения автоматизированы, их выполняют механизмы станка в определенные моменты времени в соответствии с технологиче ским процессом обработки детали.
Главное движение резания (Dr) — прямолинейное поступа тельное или вращательное движение заготовки или режущего инструмента, происходящее с наибольшей скоростью в процессе резания. Главное движение может входить в состав сложного формообразующего движения (например, при точении резьбы). Скорость главного движения (v) — скорость перемещения рассматриваемой точки режущей кромки инструмента или заготовки, участвующих в главном движении. У станков токарной группы главным движением является вращение заготовки; у фрезерных, шлифовальных и сверлильных — вращение инструмента; у дол бежных, протяжных, части зубообрабатывающих и некоторых других — возвратно-поступательное движение инструмента; у продольно-строгальных станков — возвратно-поступательное движение заготовки и т. д.
В некоторых станках главное движение получается в резуль тате одновременного вращения заготовки и инструмента (напри мер, при сверлении отверстий малого диаметра на токарных много шпиндельных автоматах).
Движение подачи (Ds) — прямолинейное поступательное или вращательное движение режущего инструмента или заготовки, скорость которого меньше скорости главного движения, пред назначенное для того, чтобы распространить отделение слоя материала на всю обрабатываемую поверхность. Движение подачи может быть непрерывным или прерывистым. Прерывистое дви жение подачи может входить в состав сложного формообразующего движения, например при шлифовании резьбы. В зависимости от направления различают движения подачи: продольное, поперечное и др.
Скорость движения подачи (vs) — это скорость рассматрива емой точки режущей кромки в движении подачи. Подача (S) — отношение расстояния, пройденного рассматриваемой точкой ре жущей кромки или заготовки вдоль траектории этой точки в дви жении подачи, к соответствующему числу циклов или определен ных долей цикла другого движения во время резания или к числу определенных долей цикла этого другого движения. Под циклом движения понимают полный оборот, ход или двойной ход режу щего инструмента или заготовки. Долей цикла является часть оборота, соответствующая угловому шагу зубьев режущего ин струмента. Под ходом понимают движение в одну сторону при возвратно-поступательном движении. У токарных, фрезерных, сверлильных и других станков движение подачи является не прерывным. Прерывистым оно бывает, например, у продольно-строгальных станков. Примером сложного движения подачи мо жет служить движение подачи в зубофрезерном станке при на резании косозубого цилиндрического колеса. У круглошлифовальных станков несколько движений подачи: вращательное движение заготовки, продольное осевое перемещение заготовки или шлифовального круга и, наконец, поперечное движение шлифовального круга. В протяжных станках движение подачи отсутствует.
1.3 КИНЕМАТИЧЕСКИЕ СХЕМЫ СТАНКОВ
И УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ ИХ ЭЛЕМЕНТОВ
Кинематическая схема станка — изображение с по мощью условных обозначений (табл. 1.1) взаимосвязи отдельных элементов и механизмов, станков, участвующих в передаче дви жений различным органам. Кинематические схемы вычерчивают в произвольном масштабе. Однако следует стремиться вписывать кинематическую схему в контуры основной проекции станка или важнейших его сборочных единиц, добиваясь сохранения их относительного расположения.
Для станков, у которых наряду с механическими передачами имеются гидравлические, пневматические и электрические устройства, составляют также гидравлические, пневматические, электрические и другие схемы.
1.1. Условные графические обозначения для кинематических схем ГОСТ 2.770—68*
1.4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЕРЕДАТОЧНЫХ ОТНОШЕНИЙ И ПЕРЕМЕЩЕНИЙ В РАЗЛИЧНЫХ ВИДАХ ПЕРЕДАЧ
Отношение частоты вращения (угловой скорости) n2 ведомого вала к частоте вращения п1 ведущего вала называют передаточным отношением:
i = n2/n1
Ременная передача. Передаточное отношение без учета сколь жения ремня (рис. 1.1, а)
i = n2/n1 = d1/d2,
откуда
п2 = n1d1/d2
или
п1 = n2d2/d1,
где d1 и d2 — диаметры соответственно ведущего и ведомого шкивов.
Рис. 1.1 Передачи в станках
Скольжение ремня учитывают, введя поправочный коэффи циент, равный 0,97—0,985.
Цепная передача. Передаточное отношение (рис. 1.1, б)
i = n2/n1=z1/z2,
откуда
п2 = n1 z1/z2
где z1 и z2 — числа зубьев соответственно ведущей и ведомой звездочек.
Зубчатая передача (рис. 1.1, в), осуществляемая цилиндри ческими или коническими зубчатыми колесами. Передаточное отношение
i = n2/n1=z1/z2,
откуда
п2 = n1 z1/z2
где z1 и z2 — числа зубьев соответственно ведущего и ведомого зубчатых колес.
Червячная передача. Передаточное отношение (рис. 1.1, г)
i = n2/n1=Z/zк,
откуда
п2 = n1 Z /zк
где Z — число заходов червяка; zк — число зубьев червячного колеса.
Реечная передача. Длина прямолинейного перемещения рейки за один оборот реечного зубчатого колеса (рис. 1.1, д)
L = zp = zπm,
где р = πт— шаг зуба рейки, мм; z — число зубьев реечного зубчатого колеса; т — модуль зубьев реечного зубчатого ко леса, мм.
Винт и гайка. Перемещение гайки за один оборот винта (рис. 1.1, е)
L = Zpв
где Z — число заходов винта; рв — шаг винта, мм.
1.5 ПЕРЕДАТОЧНЫЕ ОТНОШЕНИЯ КИНЕМАТИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ. РАСЧЕТ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ И КРУТЯЩИХ МОМЕНТОВ
Для определения общего передаточного отношения кинематической цепи (рис. 1.1, ж) необходимо перемножить между собой передаточные отношения отдельных передач, входящих в эту кинематическую цепь:
iобщ=32 ×23×23×30×28×23×26 = 1
64 46 46 30 28 23 52 16
Частота вращения последнего ведомого вала равна частоте вращения ведущего вала, умноженной на общее передаточное отношение кинематической цепи:
п =950 iобщ
т. е. п = 950 1 ≈59,4 мин-1
16
Крутящий момент на шпинделе Мшп зависит от передаточного отношения кинематической цепи от электродвигателя к шпин делю. Если электродвигатель развивает момент Mдв, то
Мшп= Mдв,η/ iобщ
Мшп= 9560Nдв η/ iобщ п дв
где iобщ — передаточное отношение кинематической цепи от электродвигателя к шпинделю; Nдв и п дв — соответственно мощ ность (кВт) и частота вращения (мин-1) вала электродвигателя; η — КПД кинематической цепи от электродвигателя к шпинделю.
1.6 РЯДЫ ЧАСТОТ ВРАЩЕНИЯ ШПИНДЕЛЕЙ, ДВОЙНЫХ ХОДОВ И ПОДАЧ В СТАНКАХ
У станков с вращательным главным движением частота вращения шпинделя, мин-1
п = l000v/πd,
где v — скорость резания, м/мин; d — диаметр обрабатываемой заготовки или инструмента, мм.
Для получения наивыгоднейших условий при обработке за готовок из различных материалов инструментами с различными режущими свойствами станки должны обеспечивать изменение скоростей резания от vmin до vmax. Так как обрабатываемые заго товки или устанавливаемые на станке инструменты могут иметь диаметры в пределах от dmin до dmax, необходимо иметь возможность устанавливать различную частоту вращения шпинделя в пределах от пmin до пmax.
nmin = 1000 vmin/ πdmax
пmax = 1000vmax/π dmin
Отношение максимальной частоты вращения шпинделя станка к минимальной называют диапазоном регулирования частоты вращения шпинделя:
Диапазон регулирования шпинделя характеризует эксплу атационные возможности станка. В указанных пределах можно получить любое значение п, если иметь механизм бесступенчатого регулирования скорости главного движения. В этом случае можно установить частоту вращения, соответствующую выбранной наивыгоднейшей скорости резания при заданном диаметре. Однако бесступенчатые приводы, несмотря на их довольно значительное распространение в современных станках, применяют не так широко, как приводы со ступенчатым рядом частоты вращения шпинделя. Большинство станков имеет ступенчатые ряды частот вращения. В этом случае вместо частоты вращения, точно соот ветствующей наивыгоднейшей скорости резания при данном диа метре, приходится брать ближайшую меньшую частоту. Этой действительной частоте пд будет соответствовать действительная скорость резания vд= πdnд/1000, которая меньше расчетной на величину v — vд. Тогда относительная потеря скорости резания при переходе с одной частоты вращения к ближайшей меньшей
А = (v — vд)/v = (π dn — π dnд)/ πdn = (п — пд)/п
Следовательно, относительная потеря скорости резания будет тем меньше, чем меньше разность n — n д.
В интервале между предельными значениями частоты враще ния nтiп и nmax промежуточные частоты можно разместить по различным рядам. Однако не все возможные ряды будут равно ценными. Наиболее рациональным для применения в станко строении является геометрический ряд, в котором каждая после дующая частота отличается от предыдущей в φ раз (где φ— зна менатель ряда).
Главным преимуществом геометрического ряда является то, что максимальная относительная потеря скорости резания остается одинаковой для всех интервалов ряда частоты вращения. Это позволяет обеспечить постоянство максимальной относительной потери производительности формообразования станка, т. е. дает экономические преимущества по сравнению с другими рядами. Производительность формообразования определяется площадью поверхности, обрабатываемой на станке в единицу времени.
Геометрический ряд частот вращения шпинделя со знамена телем φ будет иметь следующий вид:
n1=nmin;
n2 = n1 φ
n3 = n2 φ
n4 = n3 φ
………….
nz= nz-1 φ= n1 φ z-1
Приняв nz= nmax, получим nтах = nтiпφ z-1, откуда где φ= z-1√ nmax/nтiп= z-1√D, z — число ступеней ряда.
Значения знаменателей рядов φ нормализованы. Это позволяет нормализовать ряды частот вращения и подач, а также облегчить кинематический расчет станков. Значения знаменателей φ нор мальных рядов частот вращения шпинделей станков установлены с учетом следующих соображений.
1. В приводе главного движения станков часто применяют многоскоростные электродвигатели трехфазного тока с отноше нием частот вращения, равным 2. Для того чтобы частоты враще ния шпинделя, получаемые при разных частотах таких электро двигателей, были членами геометрического ряда, необходимо иметь
φ = Е1√2 ,
где Е1 — целое число.
2. Обязательно должен быть учтен государственный стандарт предпочтительных чисел и рядов предпочтительных чисел. Ряды предпочтительных чисел построены в виде геометрических про грессий, знаменатели которых должны удовлетворять требованию
φ = Е2√10 ,
где Е2 — целое число.
Таким образом, стандартные значения знаменателя φ рядов частоты вращения могут быть найдены из условия φ = Е1√2 = Е2√10. Следовательно,
Е1 == 3Е' и Е2 =10Е', где Е' — произвольное целое число.
Для предусмотренных стандартом четырех значений Е2 = 40; 20; 10 и 5, которым соответствуют Е'= Е2/10 = 4; 2; 1 и 0,5 и Е1 = ЗЕ' = 12; 6; 3 и 1,5, получают следующие значения φ:
φ40 =40√10= 12√2= 1,06; φ20 =20√10= 6√2= 1,12;
φ10 =10√10= 3√2= 1,26; φ5 =5√10= 1,5√2= 1,58
Для практического применения указанных четырех значений оказалось недостаточно. Поэтому добавлены φ =20/3√10= √2= 1,41; φ =20/6√10= 1√2= 2 и φ =4√10= 1,2√2= 1,78.
Вследствие того, что знаменатель φ связан с числом 2, через определенное количество членов ряда каждое число увеличи вается в 2 раза. Если, например, в ряде имеется число 2, то будут числа 4, 8, 16 и т. д. Этой закономерности не подчиняются ряды с φ = 1,58 и φ = 1,78.
В связи с тем, что φ связан с числом 10, каждое число ряда увеличивается через определенное количество членов ряда в 10 раз. Например, при наличии в ряде числа 2,8 встретятся также числа 28, 280, 2800 и т. д. Эта закономерность десятичного повторения чисел не распространяется на ряды с φ =1,41 и φ = 2.
Ниже приведены значения максимальной относительной потери скорости резания Аmах между двумя соседними частотами вра щения для соответствующих значений φ = 1,06; 1,12; 1,26; 1,41; 1,58; 1,78; 2: Атах =5; 10; 20; 30; 40; 45; 50 %.
Аmах =(v2 — v z-1)/v2 = (nz — nz-1)/nz = 1 - nz-1/nz=1 – n1φz-2/(n1 φz-1) =
=1 - 1/ φ = (φ — 1) φ
или
Аmах =[(φ – 1/φ] 100%
В табл. 1.2 приведены нормальные ряды частот вращения, при меняемые в станкостроении.
У станков с возвратно-поступательным главным движением (строгальных, долбежных, протяжных и др.) вместо частоты вра щения шпинделя определяют числа двойных ходов в минуту. Для этих станков используют те же нормализованные значения знаменателя φ и рядов чисел двойных ходов, что и для станков с главным вращательным движением. Станки с возвратно-посту пательным главным движением можно разделить на две группы. Для первой группы характерно постоянство скоростей рабочего (v, м/мин) и вспомогательного (v0, м/мин) ходов; обычно v0 > v. Станки второй группы (с кривошипным и кулисным приводом) не обеспечивают постоянства скоростей v и v0,
Если обозначить через L длину хода стола (салазок, ползуна), то для станков первой группы время одного двойного хода
Т = L/v + L/v0 =L (v + vo)/vvo.
Отсюда число двойных ходов в минуту
п= 1/Т = 1/Lvv0/(v + v 0) = v 0/L1/(1 + v0 /v).
Предельные значения чисел двойных ходов определяют по формулам
пmin= v0 min . 1 .
L max 1+ v0 min/ v min
пmax= v0 max . 1 .
L min 1+ v0 max/ v max
где vmax и vmln — предельные скорости рабочего хода, м/мин; v0 max и v0 min — предельные скорости вспомогательного хода, м/мин; Lmax и Lmin — предельные длины хода стола (салазок, ползуна), м.
Предельные числа двойных ходов в минуту для станков второй группы могут быть подсчитаны по тем же формулам, если в них подставлять средние значения v и v0. У продольно-строгальных станков скорость рабочего хода постоянна, поэтому для них целесообразно устанавливать геометрическую структуру ряда скоростей рабочего хода. У станков с кулисным кривошипным приводом постоянным является число двойных ходов, которое строится по геометрической прогрессии.
Значения подач в металлорежущих станках также обычно располагаются по геометрическому ряду. Значения знаменателя ряда подач и величины подач берут из действующей нормали станкостроения. Отношение максимальной подачи Smax к минимальной Smin называется диапазоном регулирования подач.
Примечания: 1. ОСТ распространяются на ряды частот вращения, подач, мощностей и других параметров станков. 2. Ряды частот вращения бо лее 1000 и менее 1 получают умножением или делением табличных значений на 1000. 3. Ряды со знаменателями φ, заключенными в скобки, по возможности применять только для частот вращения и подач. 4. Допускается составление производных рядов из нормальных путем пропуска некоторых частот (например, ряд 132, 190, 265, 375, 530 и т. д.). 5. Частота вращения вала не должна отклоняться от табличных значений более чем на ±10 (φ — 1)%. Кроме того, в приводе асинхронного электродвигателя допускается смещение ряда частот вращения в сторону уменьшения до 5 % от частот ряда, подсчитанных по синхронной частоте вращения.
ГЛАВА 2
ТИПОВЫЕ ДЕТАЛИ И МЕХАНИЗМЫ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ
2.1 СТАНИНЫ И НАПРАВЛЯЮЩИЕ
Станина служит главным образом для монтажа всех основных частей станка. Она должна на протяжении длительного времени обеспечивать правильное взаимное положение и пере мещение частей станка при всех предусмотренных режимах работы. Станины станков должны быть прочными, металлоемкими, технологичными и должны иметь достаточно низкую стоимость. Но важнейшим требованием, предъявляемым к станинам, является требование неизменности их формы. Этого достигают правильным выбором материала станины и технологии ее изготовления.
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 соот ветствующих неподвижных и подвижных частей, различных по раз мерам и массе, размещением внутри станины механизмов, осуществ ляющих смазывание и охлаждение, отвод стружки и т.д. Станина должна быть удобной для быстрого проведения ремонтных работ.
Для обеспечения жесткости всей упругой системы станка стремятся связывать основные части станка так, чтобы они обра зовывали замкнутую раму. Желательно также станину отливать заодно с корпусом, передней бабки. Для повышения жесткости станины применяют ребра (перегородки), соединяющие ее стенки.
На рис. 2.1 показаны основные профили горизонтальных станин, применяемые:
а) при необходимости отвода вниз стружки и охлаждающей жидкости; такой профиль обладает повышенной жесткостью по сравнению с жесткостью станин, имеющих замкнутый профиль (рис. 2.1, а);
б) при отсутствии необходимости отвода стружки вниз (рис. 2.1, б);
в) при необходимости использования станины как резервуа ра для масла и при необходимости значительного места для расположения механизмов привода (рис. 2.1, б);
г) в тяжелых, в частности мно госуппортных, станках (рис. 2.1, г).
Рис. 2.1 Основные профили горизонтальных станин
Основным материалом для изго товления литых станин является чугун. Сварные станины изготовляют из прокатной стали. Иногда для из готовления станин тяжелых станков применяют железобетон. Литые станины обычно применяют при крупносерийном производстве станков, сварные — при необхо димости быстрого изготовления одного или нескольких станков.
Направляющие — наиболее ответственная часть станины, слу жащая для перемещения сборочных единиц станка и находящихся на них инструментов и заготовок. В станках применяют направля ющие скольжения и качения для прямолинейного и кругового перемещения.
Рис. 2.2. Направляющие скольжения
Направляющие скольжения бывают закрытыми (рис. 2.2, а), когда подвижная сборочная единица станка имеет одну степень свободы, и открытыми (рис. 2.2, б). Основные формы направля ющих скольжения показаны на рис. 2.3.
В станках очень часто используют комбинированные направля ющие, одна из которых плоская, а вторая — призматическая, V-образная или в виде половины ласточкина хвоста. Направля ющие, выполненные в виде планок, прикрепляемых винтами к литой чугунной станине или привариваемых к стальной сварной станине, называют накладными.
Рис. 2.3. Основные формы направляющих скольжения: а – плоские; б – призматические; в – в форме ласточкина хвоста; г – цилиндрические (штанговые)
Направляющие, предусматривающие подвод масла к сопря женным поверхностям под давлением и обеспечивающие создание масляной подушки по всей площади контакта, носят название гидростатических. Иногда в станках применяют аэростатические направляющие, предусматривающие создание воздушной по душки в зазоре между сопряженными поверхностями направля ющих.
В станках все шире применяют направляющие качения, кото рые подобно направляющим скольжения могут быть открытыми и закрытыми. Схемы наиболее распространенных форм направля ющих качения приведены
в табл. 2.1.
2.2 ПРИВОДЫ СТАНКОВ
Привод — устройство, служащее для приведения в дей ствие исполнительных звеньев станка. В привод входит также источник движения. Привод должен обеспечивать возможность регулирования скорости движения исполнительных звеньев станка.
Приводы станков подразделяют на ступенчатые и бесступен чатые. К ступенчатым относят приводы со ступенчатыми шкивами, с шестеренными коробками скоростей и приводы в виде много скоростных асинхронных электродвигателей. Возможны также ступенчатые приводы, являющиеся комбинацией упомянутых выше механизмов. К бесступенчатым приводам можно отнести приводы с механическими вариаторами, электродвигатели постоян ного 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 элек тродвигателем переменного тока.
Современные металлорежущие станки имеют индивидуальные или многодвигательные приводы.Источником энергии в станках обычно является электродвигатель. Электродвигатель может быть расположен рядом со станком (рис. 2.4, а), внутри него (рис. 2.4, б), на станке (рис. 2.4, в), встроен в переднюю бабку (рис. 2.4, г и д) и т. д.
Привод с шестеренной коробкой скоростей является наиболее распространенным типом привода главного движения в металло режущих станках. Его достоинством являются компактность, удобство в управлении и надежность в работе. Но приводы с ше стеренными коробками скоростей не имеют бесступенчатого регу лирования скорости, у них сравнительно низкий КПД на высоких частотах вращения при широком диапазоне регулирования.
Существует много различных конструкций коробок скоро стей (рис. 2.5), однако все они представляют собой сочетание отдельных типовых механизмов. Коробки скоростей различают по способу переключения скоростей и компоновке.
Рис. 2.4. Установка электродвигателей на станках
Рис. 2.5. Элементарные механизмы коробок скоростей:
а — двухскоростных; б — трехскоростных; в — четырехскоростных
По способу переключения скоростей коробки бывают с пере движными (скользящими) колесами; с кулачковыми, фрикцион ными и электромагнитными муфтами; с комбинированным пере ключением; со сменными колесами.
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 могут передавать большие крутящие моменты при сравнительно небольших размерах зубчатых колес. Кроме того, в таких коробках в зацеплении находятся только те зубчатые колеса, которые передают вращение шпинделю. Значит, остальные колеса в это время не изнашиваются. Указанные преимущества позволяют широко применять для изменения частоты вращения шпинделя передвижные блоки зубчатых колес в коробках ско ростей главным образом универсальных станков. В передвижных блоках используют прямозубые колеса.
Недостатки этих коробок скоростей: невозможность переклю чения передач на ходу; необходимость блокировки, предотвра щающей одновременное включение в работу блоков зубчатых колес, совместная работа которых не предусмотрена; относительно большие размеры по длине.
Для коробки с кулачковыми муфтами характерны малые осе вые перемещения муфт при переключениях, возможность исполь зования в передачах косозубых и шевронных колес, а также мень шие усилия для переключения, чем у передвижных блоков колес. Вместе с тем кулачковые муфты не позволяют переключать пере дачи на ходу при большой разности частот вращения; им присущи потери мощности на вращение неработающей пары колес и изна шивание.
Использование фрикционных и электромагнитных муфт в ко робках скоростей дает возможность быстрого и плавного пере ключения передач на ходу. Недостатками таких коробок являются потери мощности на вращение неработающей пары колес и изна шивание; большие радиальные и осевые размеры при передаче больших крутящих моментов; снижение КПД станка вследствие трения в выключенных муфтах; нагревание муфт; необходимость их частого регулирования; передача теплоты от муфт шпиндель ному узлу.
При относительно редкой наладке привода шпинделя на опе рацию в автоматах, полуавтоматах, специальных и операционных станках в массовом и серийном производстве используют сменные колеса (рис. 2.6). Частоту вращения шпинделя в этом случае изменяют путем смены колес а и b 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 кон струкции привода является постоянство суммы их чисел зубьев (а + b = const). Сменные колеса в приводе главного движения применяют иногда в сочетании с шестеренными коробками ско ростей.
В зависимости от компоновки различают коробки скоростей, встроенные в шпиндельную бабку, и коробки скоростей с раз деленным приводом. Коробка скоростей, встроенная в шпиндель ную бабку (рис. 2.7), по зволяет получить 24 зна чения частоты вращения шпинделя.
Коробка скоростей вертикально-сверлильного станка показана на рис. 2.8. Частота вращения шпинделя в ней изменяется передвижными бло ками зубчатых колес. На крышке 3 кор пуса 1 коробки установлен приводной электродвигатель, соединенный с пер вым валом коробки муфтой 6. Передвижные блоки колес 7 и 8 дают воз можность сообщить гильзе 2 шесть {при односкоростном двигателе) различных значений частоты вращения. Гильза 2 имеет внутренние шлицы, посредством которых вращение передается шпинде лю. Зубчатые колеса 4 и 5 являются сменными. Частота вращения шпинделя
пшп= пдвiк.с.
где пшп, пдв — соответственно частоты вращения шпинделя и вала электродвигателя; iк.с. — передаточ ное отношение коробки скоростей.
У некоторых моделей токарных, револьверных и фрезерных станков коробка скоростей вынесена из шпиндельной бабки, вращение шпинделю передается через ременную передачу (рис. 2.9).
Рис. 2.9. Разделенный привод
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 выклю чены. Малые частоты вращения шпинделя получают при выклю ченной 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 z1/z2 и z3/z4
Разделенный привод с разгруженным шпинделем обеспечивает более плавное вращение шпинделя и его часто применяют в точных станках.
Коробки скоростей с электромагнитными муфтами, позволя ющими применять дистанционное управление, применяют в раз личных автоматах и полуавтоматах, в том числе станках с ЧПУ. Для унификации привода главного движения таких станков выпускают унифицированные автоматические коробки скоростей (AКС) семи габаритов, рассчитанные на мощность от 1,5 до 55 кВт; число ступеней скоростей от 4 до 18.
Рис. 2.8. Коробка скоростей вертикально-сверлильного станка
2.3 ШПИНДЕЛИ И ИХ ОПОРЫ
Шпиндель — вал металлорежущего станка, передаю щий вращение закрепленному в нем инструменту или обрабатываемой заготовке. Весьма важным является выбор материала шпинделя. Средненагруженные шпиндели изготовляют обычно из стали 45 с улучшением (закалка и высокий отпуск). При по вышенных 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. При повышенных требованиях применяют стали 40Х, 38ХМЮА (шпиндели быстроходных станков), 20Х с цементацией, закалкой и отпуском, 12ХНЗ (быстроходные и тяжелонагруженпые шпиндели) и другие низколегированные стали. Сталь 65Г применяют для крупных шпинделей.
Конструктивная форма шпинделей зависит от способа крепле ния на нем зажимных приспособлений или инструмента, посадок элементов привода и типов применяемых опор. Шпиндели, как правило, изготовляют пустотелыми для прохода прутка, а также для уменьшения массы. Передние концы шпинделей станков общего назначения стандартизированы.
Опоры. В качестве опор шпинделей станков применяют подшипники качения и скольжения. Так как от шпинделей требуется высокая точность, 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 применяют более точные подшипники, чем в задней.
Конструктивное оформление шпиндельных узлов весьма разнообразно. На рис. 2.10 показан шпиндельный узел токарно-винторезного станка с двухрядным роликовым подшипником с ко ническим отверстием внутреннего кольца в качестве передней опоры. 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.
Рис. 2.10. Шпиндель токарно-винторезного станка с опорами
Предварительный натяг осуществляют различными способами. В радиально-упорных шарикоподшипниках и конических ролико вых подшипниках при парной установке предварительный натяг получают регулировкой во время сборки, а в радиальных шарико подшипниках — смещением внутренних колец относительно наружных. На рис. 2.11 представлены конструктивные способы создания предварительного натяга шарикоподшипников вслед ствие сошлифовывания торцов внутренних колея (рис. 2.11, а), установки распорных втулок между кольцами (рис. 2.11, б), применения пружин, обеспечивающих постоянство предваритель ного натяга (рис. 2.11, в). На рис. 2.11, г показан способ создания предварительного натяга вследствие деформации внутреннего кольца при установке его на конической шейке шпинделя в ро ликоподшипниках с цилиндрическими роликами.
Подшипники скольжения, применяемые в качестве опор шпин делей, бывают нерегулируемые (применяют их редко, при прак тически полном отсутствии изнашивания в течение длительного срока эксплуатации), с радиальным, осевым регулированием зазора, гидростатические (в них предусматривают подвод масла под давлением в несколько карманов, из которых оно вытесняется через зазор между шейкой шпинделя и подшипником), гидродинамические и с газовой смазкой.
Рис. 2.11. Способы создания предварительного натяга подшипников качения
В прецизионных станках используют гидростатические под шипники, которые создают высокую точность вращения шпинделя. Их несущая способность, жесткость и точность зависят от вели чины зазоров, давления, схемы опоры. На рис. 2.12 схематически показана конструкция гидростатической опоры.
Масло под давле нием подводится в карманы 1 через отверстия 2. При вращении масло вытесняется из этих карманов через зазор между шейкой и подшипником и из отверстия 3 в резервуар. При увеличении внешней силы, стремящейся уменьшить зазор, возрастает давление масла в резервуаре, и зазор восстанавливается. Гидростатические подшипники стабилизируют режим трения со смазочным материалом при самых малых скоростях вращения.
Самоустанавливающийся гидродинамический подшипник скольжения, применяемый в шлифовальных станках, показан на рис. 2.13. В обойме 4 расположено пять самоустанавлива ющихся вкладышей 5. Каждый вкладыш имеет одну сферическую опору в виде штыря 3. Штыри закрепляют в обойме винтами 2 и 8 с шайбами 1, проходящими через крышку 7. Между крышкой и обоймой предусмотрены уплотнительные кольца 6.
Вкладыши самоустанавливаются сферическими опорами в на правлении вращения шпинделя и в направлении его оси. Это создает надежные условия трения со смазочным материалом в опоре и устойчивые масляные клинья, а также позволяет избежать кромочных давлений, вызываемых несоосностью рабочих поверхностей, упругими или тепловыми деформациями шпинделя. Конструкция подшипников обеспечивает высокую точность вращения шпинделя вследствие центрирования его гидродинамическими давлениями, которые возникают в нескольких зонах по окружности.
Шпиндельные подшипники должны быть надежно защищены от загрязнения и вытекания смазочного материала. Манжетные уплотнения (рис. 2.14, а) из кожи, пластмассы или маслостойкой резины помещают в металлический кожух и прижимают к валу браслетной пружиной. В шпинделях станков более целесообразно применять лабиринтные уплотнения (рис. 2.14, б), которые не имеют трущихся поверхностей и могут работать при высокой частоте вращения. Они обеспечивают защиту подшипников в результате сопротивления протеканию жидкости через узкие щели. На рис, 2.14, в показаны уплотнения для вертикальных валов, уплотнения с кольцами типа поршневых и комбинированное фетровое уплотнение с отражательным кольцом, отбрасывающим масло.
Рис. 2.14. Уплотнения подшипников шпиндельных узлов
2.4 КОРОБКИ ПОДАЧ
Коробки подач предназначены для изменения ско рости и направления подач при обработке на станке различных деталей. Коробка подач в большинстве случаев получает движение от шпинделя станка или от отдельного электродвигателя. Зна чения подач должны обеспечивать требуемые параметры шероховатости поверхности, а также высокую стойкость инструмента и производительность станка.
Подачу можно изменять различными способами: с помощью механизмов с зубчатыми передачами и без применения зубчатых передач (например, электрическим или гидравлическим путем, храповым или кулачково-рычажными механизмами и т. д.).
Ниже рассмотрим лишь коробки подач с зубчатыми передачами. Коробки подач с зубчатыми передачами бывают: со сменными зубчатыми колесами с постоянным расстоянием между осями валов; с передвижными блоками зубчатых колес; со встреч ными ступенчатыми конусами колес и вытяжными шпонками; в форме гитар сменных зубчатых колес. Для получения большого числа значений подач коробки часто конструируют, используя сразу несколько механизмов.
Коробки подач со сменными зубчатыми колесами (с постоянным расстоянием между осями валов) применяют в станках для крупносерийного производства при редкой наладке. 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 применяют в универсальных станках. Они позволяют передавать большие крутящие моменты и работать с большими скоростями. К недостатку коробок подач этого типа относится не возможность 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 отноше ния (вообще число передач в таких коробках может достигать восьми — десяти в одной группе) показана на рис. 2.15, а, где приведена ее кинематическая схема. Передача движения в ней осуществляется через пару зубчатых колес z7 /z8, Механизмы
с вытяжными шпонками обычно используют в качестве основной группы передач коробки подач. В механизме с вытяжной шпонкой (см. конструктивное исполнение на рис. 2.15, б) на верхнем валу жестко закреплены на шпонке зубчатые колеса z 1, z 3, z 5 и z 7, которые находятся в постоянном зацеплении соответственно с зубчатыми колесами z 2, z 4, z 6 и z 8 . Одно из зубчатых колес, расположенных на ведомом валу, вытяжной шпонкой может быть жестко связано с валом, и тогда вращение валу передается через это колесо. При этом остальные зубчатые колеса вращаются вхолостую. Для предотвращения одновременного включения двух ведомых зубчатых колес механизм имеет специальные разделительные кольца 1.
Недостатком этого механизма является то, что зубчатые колеса ведомого вала независимо от того, передают они крутящий момент или нет, постоянно вращаются, что ускоряет их изнашивание требует дополнительной затраты мощности. К недостаткам относится также возможность перекоса вытяжной шпонки, малая жесткость шпоночного валика, ослабленного продольным пазом, вращение колесе чрезмерно большой скоростью, если шпоночный валик работает как ведущий, и др. Коробки подач с вытяж ными шпонками применяют в небольших, а иногда и в средних по размеру сверлильных и токарно-револьверных станках.
Рис. 2.15. Механизмы коробок передач
Коробки подач в форме гитар сменных зубчатых колес (рис. 2.15, в). Гитара — узел станка, предназначенный для изменения скорости подачи. Гитары сменных колес дают воз можность 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 подбора этих отношений, используют трехпарную гитару. Каждую гитару снабжают опре деленным 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.
На рис. 2.15, в показана схема двухпарной гитары. Рассто яние А между ведущим 1 (колеса а) и ведомым 2 (колеса d) ва лами неизменно. На ведомом валу свободно посажен «приклон» 3 гитары. В приклоне имеются радиальный и дуговой пазы. В радиальном пазу закреплена ось 4 колес b и с. Перемещая ось вдоль паза можно менять расстояние В между колесами с и d. Дуговой паз в приклоне позволяет изменять расстояние С между колесами а и d при повороте приклона на валу 2. В требуемом положении приклон закрепляют болтом 5.
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. В станках применяют следующие способы бесступенчатого регулирования скоростей главного движениями движения подачи.
Электрическое регулирование производится изменением частоты вращения электродвигателя, который приводит в движение соответствующую цепь станка.
Гидравлическое регулирование применяют главным образом для регулирования скоростей прямолинейных движений (в строгальных, долбежных, протяжных станках), значительно реже — для регулирования вращательных движений.
Регулирование с помощью механических вариаторов. Большинство механических вариаторов, применяемых в станках, — фрикционное. Лобовой вариатор показан на рис. 2.16. При перемещении малого ведущего ролика 1 относительно диска 2 изме няется рабочий радиус последнего и, следовательно, передаточное отношение между ведущим и ведомым валами.
Привод с раздвижными конусами (рис. 2.17) работает следующим образом. От шкива 8 на валу / вращаются два ведущих конуса 1. На валу // находятся два таких же ведомых конуса 5. Передача между валами осуществляется клиновидным ремнем 2 с деревянными накладками 3 с внутренней стороны или широким ремнем соответствующего профиля. Для изменения частоты вра щения вала // рычагами 4, поворачивающимися вокруг осей 0 и 01, сближаются или раздвигаются конусы на валу / и соответ ственно раздвигаются или сближаются конусы на валу //. По ворачивая маховик 7, через винт 6 с правой и левой резьбой по ворачивают рычаги 4.
Рис. 2.18. Торовый вариатор
У торового вариатора (рис. 2.18) передаточное отношение зависит от наклона роликов, при повороте которых изменяются радиусы контакта роликов с ведущей и ведомой фрикционными чашками.
2.6 МЕХАНИЗМЫ ПРЯМОЛИНЕЙНОГО ДВИЖЕНИЯ
В металлорежущих станках для осуществления прямо линейных движений преимущественно используют следующие механизмы: зубчатое колесо — рейка, червяк — рейка, ходовой винт — гайка, кулачковые механизмы, гидравлические устрой ства, а также электромагнитные устройства типа соленоидов.
Механизм зубчатое колесо—рейка применяют в приводе глав ного движения и движения подачи, а также в приводе различных вспомогательных перемещений.
Механизм червяк — рейка. Применяют два типа этих механиз мов: с расположением червяка под углом к рейке, что позволяет (для 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 благоприятнее усло вий работы передачи зубчатое колесо — рейка.
Механизм ходовой винт—гайка бывает в виде пар скольжения и качения. Применяют его для осуществления прямолинейного движения. Винтовые пары скольжения из-за больших потерь при скольжении в резьбе и связанного с ним изнашивания заменяют винтовыми парами качения. Они имеют малые потери на трение, высокий КПД, 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 при использовании вместо гайки роликов, сво бодно вращающихся на своих осях, либо при применении тел качения (шариков, а иногда роликов). На рис. 2.19. показана шариковая пара, у которой в резьбу между винтом 1 и гайкой 4 помещены шарики 2. Шарики катятся по канавкам 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 ра боты передачи. Как правило, в шариковых парах применяют устройства для выборки зазоров и создания предварительного натяга.
Рис. 2.19. Шариковая винтовая пара
Гидростатическая передача винт—гайка (рис. 2.20) работает в условиях трения со смазочным материалом. Изнашивание винта и гайки при этом практически отсутствует. Передача фактически беззазорная, обеспечивает повышенную точность; КПД пере дачи равен 0.99. Но по сравнению с передачей винт — гайка трения качения рассматриваемая передача, содержащая винт 7 и гайку 6, имеет меньшую жесткость и несущую способность вследствие масляного слоя. Смазочное масло, нагнетаемое насо сом 1, через фильтр 3, дроссели 4 и 5 постоянного давления, под держиваемого переливным гидроклапаном 2, отверстий а и г, попадает в карманы б и в и сливается через зазоры в резьбе и отверстие д. Разность давлений в карманах б и в обеспечивает восприятие осевой нагрузки слоями масла.
Рис. 2.20. Гидростатическая передача винт-гайка
Кулачковые механизмы, преобразующие вращательное движе ние в прямолинейное поступательное, применяют главным обра зом на автоматах., Различают кулачковые механизмы с плоскими и цилиндрическими кулачками (рис. 2.21). При вращении кулачка 1 (рис, 2.21, а) через ролик 2, рычажную передачу, зубчатый сектор и рейку движение передается суппорту, который совершает возвратно-поступательное движение в соответствии с профилем кулачка. На рис. 2.21, б показан принцип работы цилиндрических кулачков.
Рис. 2.21. Кулачковый механизм с плоским (а) и цилиндрическим (б) кулачками
Устройства для малых перемещений. В тех случаях, когда жесткость обычных механизмов типа реечной или винтовой пары не обеспечивает точных перемещений (т.е. когда медленное дви жение подвижной части станка переходит в скачкообразное с пе риодическими остановками), применяют специальные устройства, работающие без зазоров и обеспечивающие высокую жесткость привода. К таким устройствам относятся термодинамический, магнитострикционный приводы и привод с упругим звеном.
Термодинамический привод (рис, 2,22, а) представляет собой полый стержень, один конец которого крепят к неподвижной части станка (станине), а другой соединяют с подвижной частью станка. При нагревании стержня спиралью, навитой на него, или при пропускании электрического тока малого спряжения и большой силы непосредственно через него стержень удлиняется на вели чину ∆lt, перемещая подвижную часть станка. Для возврата, подвижной части в начальное положение необходимо стержень охладить.
Рис. 2.22. Устройство для малых перемещений: а- термодинамический привод; б – магнитострикционный, в – привод с упругим звеном
Магнитострикционный привод (рис. 2.22, б) работает следу ющим образом. Стержень, изготовленный из магнитострикционного материала, помещают в магнитное поле, напряженность которого можно менять, изменяя тем самым длину стержня на величину ∆lм Различают положительную (с увеличением напря женности магнитного поля размеры стержня увеличиваются) и отрицательную (с увеличением напряженности магнитного поля размеры стержня уменьшаются) магнитострикции. В качестве магнитострикционного материала применяют железо, никель, кобальт и их сплавы, т.е. материалы, которые изменяют свою длину под действием электрического или магнитного поля, а при снятии поля восстанавливают первоначальные размеры.
Привод с упругим звеном (рис. 2.22, в) позволяет получать малые перемещения за счет упругого звена типа рессоры или плоской пружины. Если рессора предварительно нагружается при подаче жидкости из гидросистемы, то по мере свободного истечения масла из цилиндра через выпускное отверстие малого сечения рессора выпрямляется и свободным концом перемещает шлифовальную бабку.
Рассмотренные приводы применяют в прецизионных станках, где необходимо обеспечить высокую равномерность малых подач и точность малых периодических перемещений.
2.7 ХРАПОВЫЕ И МАЛЬТИЙСКИЕ МЕХАНИЗМЫ
Храповые и мальтийские механизмы относятся к числу механизмов для преобразования непрерывного вращательного движения в прерывистое.
Храповые механизмы могут быть с наружным и внутренним зацеплением. В механизме с наружным зацеплением (рис. 2.23, а) собачке 1 сообщается качательное движение. При движении справа налево собачка через зубья храпового колеса 2 поворачивает его на некоторый угол. При обратном ходе собачка проскальзывает по зубьям храпового колеса, не вращая его. В храповом механизме с внутренним зацеплением (рис. 2.23, б) вал с жестко посаженным на нем диском, к которому прикреплена собачка 1, имеет колебательное движение, и собачка, вращаясь слева направо, повора чивает храповое колесо 2; когда собачка движется в обратном направлении, храповое колесо не вращается.
На рис, 2.23, в показана схема привода храпового механизма. Качательное движение собачка 1 получает через шатун от веду щего кривошипного диска 5 с пальцем 4. Изменение положения пальца 4 в пазу (т.е. изменение радиуса R) позволяет регулиро вать угол поворота а собачки 1 и тем самым угол поворота храпо вого колеса 2 за один оборот ведущего диска 5. Движение храпо вого колеса реверсируется переводом собачки 1 в положение, показанное тонкими линиями.
Изменять угол поворота храпового колеса при неизменном положении кривошипного пальца 4 можно щитком 3, который закрывает часть зубьев храпового колеса, и собачка в начальный период движения скользит по его поверхности, а затем, сходя с него, захватывает зубья храпового колеса и поворачивает его. Щиток в выбранном положении удерживает фиксатор 6.
Мальтийские механизмы чаще всего применяют для периоди ческого поворота на постоянный угол револьверных головок, шпиндельных блоков, столов многошпиндельных автоматов и т. д. Мальтийские механизмы бывают правильные и неправильные. У правильных механизмов крест имеет пазы с равномерным шагом; у неправильных углы между смежными пазами креста различные. В станках применяют, как правило, правильные мальтийские механизмы с внешним зацеплением и радиальными пазами.
В мальтийском механизме (рис. 2.24) при вращении кривошипа палец или ролик заходит в паз креста и за каждый оборот поворачивает его на 1/z часть (z - число пазов), т. е. передаточное отношение мальтийского механизма i = 1/z обычно z = 3 ... 8.
Особые соотношения параметров мальтийского механизма: 2β=2π/z; α+ β =π/2, где α – половина центрального угла кривошипа за период поворота креста на угол β; β – половина угла между соседними пазами креста.
Если решить эти уравнения относительно 2α, то централь ный угол рабочего поворота кривошипа 2α = π – 2β = π – 2 π /z = π(z – 2) / z; отсюда определяем значение центрального угла холостого хода кривошипа:
2γ=2π – 2α=2π - π(z – 2) / z= π(z + 2) / z
Время полного цикла Т = tр+ tx, откуда 1= tр/ Т + tx/Т, где tр время поворота креста; tx — время пребывания креста в покое.
При равномерном движении кривошипа (углы α, β и γ выражены в радианах)
tр/ Т=2α/2π=(z – 2)/ 2 z и tx/Т=2 γ/2 π= (z + 2)/ 2z
Правильное соотношение между размерами мальтийского механизма выражается следующей зависимостью: R =l sin β = l sin π/ z
Для того чтобы в начале поворота креста, когда палец входит в зацепление, не было жесткого удара, начальная угловая ско рость креста должна быть равна нулю. Иначе необходимо, чтобы β+ α= 90°, т.е. палец должен входить в паз креста в радиальном направлении.
2.8 МУФТЫ
Муфты служат для постоянного или периодического соединения двух соосных валов и для передачи при этом вращения от одного вала другому. Различают муфты постоянные, служащие для постоянного соединения валов; сцепные, соединяющие и разъ единяющие валы во время работы; предохранительные, предотвра щающие аварии при внезапном превышении нагрузок; обгона, передающие вращение только в одном направлении.
Постоянные муфты применяют в тех случаях, когда нужно соединить два вала, которые в процессе работы не разъединяются. При этом валы могут быть соединены жестко или с помощью упругих элементов (рис. 2.25, а-г).
Сцепные муфты применяют для периодического соединения лов, например в приводе главного движения или приводе подач станков. В станках часто применяют сцепные кулачковые муфты в виде дисков с торцовыми зубьями-кулачками (рис. 2.25, д) и зубчатые муфты (рис. 2,25, е). Недостатком сцепных муфт является то, что при больших разностях скоростей вращения ведущего и ведомого элементов муфты нельзя включить.
Рис. 2.25 Муфты
Фрикционные сцепные муфты имеют то же назначение, что и кулачковые, но свободны от недостатка, присущего кулачковым муфтам, т. е. фрикционные муфты можно включать при любых разностях скоростей вращения элементов муфты. У фрикционных муфт при перегрузках ведомое звено может проскальзывать и тем самым предотвращать аварию. Наличие нескольких поверхностей трения дает возможность передавать значительные крутящие моменты при относительно малых величинах давления на поверхностях трения дисков.
Фрикционные муфты бывают конусные и дисковые. На рис, 2.25, ж показана фрикционная многодисковая муфта, которую применяют в приводах главного движения и подачи металлорежущих станков. При перемещении гильзы 1 влево ша рики 6, находящиеся между коническими поверхностями гильзы 1 и неподвижной втулкой 5, давят на диск 2, который, в свою оче редь, через упругую шайбу 3 сцепляет подвижные ведущие диски с ведомыми. Для выключения муфты гильзу 7 отводят вправо, и пружины 4 отжимают диск 2 в исходное положение.
Общий вид фрикционной многодисковой контактной электро магнитной муфты показан на рис. 2.26, а. Муфта имеет катушку 4 электромагнита, в которую подается постоянный электрический ток через контактные щетки, прижимаемые щеткодержателями к токопроводящим кольцам 2, расположенным во втулке 3. Если кольцо одно, то один вывод катушки припаивают к нему, а вто рой — к корпусу 1 муфты; тогда ток замыкается через детали муфты и механизмы станка. При наличии двух колец оба вывода катушки припаивают к кольцам. Когда в катушку 4 подается электрический ток, якорь 5 перемещается влево, притягивается к корпусу 1 и с помощью тяг, проходящих через наружные пазы втулки 13, перемещает влево нажимной диск 9. Диск 9 сжимает пакет фрикционных дисков 8 и 7 и прижимает их к регулировоч ной гайке 6, которая застопорена винтом 14.
Рис. 2.26 Фрикционная многодисковая электромагнитная контактная муфта
Внутренние диски (рис. 2.26, б) на обоих торцах имеют фрик ционные накладки из порошкового материала, а также спиральные канавки одного направления для циркуляции масла. Диски по сажены на шлицевую втулку 13 (см. рис. 2.26, а) и свободно вра щаются относительно поводка 10. Наружные диски (рис. 2.26, в) сцепляются с поводком 10 (см. рис. 2.26, а), цилиндрический обод которого имеет пазы, и находятся в свободном положении относи тельно наружной поверхности шлицев втулки 13. Подвижные штифты 12 с пружинами 11 служат для отвода вправо нажимного диска 9 и якоря 5 при отключении муфты.
Фрикционная многодисковая бесконтактная электромагнит ная муфта (рис. 2.27) отличается от контактной муфты в основном отсутствием скользящих контактов. Катушка 2 смонтирована в катушкодержателе 4, который центрируют и закрепляют от дельно. На втулке 5 закрепляют сварной корпус 1, который состоит из внешнего и внутреннего колец, соединенных между собой диском 3 из немагнитной стали.
Рис. 2.27 Фрикционная многодисковая бесконтактная электромагнитная муфта
Предохранительные муфты предназначены для предохранения механизмов станка от аварий при перегрузках. У муфт, показан ных на рис. 2.25, з и и, предохраняющим звеном является штифт 1, сечение которого рассчитывают в зависимости от передаваемого крутящего момента. При перегрузках этот штифт срезается, происходит разрыв соответствующей кинематической цепи и тем самым предотвращается повреждение деталей станка.
Муфты обгона предназначены для передачи крутящего мо мента при вращении звеньев кинематической цепи в заданном направлении и для разъединения звеньев при вращении в обрат ном направлении, а также для сообщения валу двух различных движений (медленного — рабочего и быстрого — вспомогатель ного), которые осуществляются по двум отдельным кинематиче ским цепям. Муфта обгона позволяет включить цепь быстрого хода, не выключая цепи рабочего движения.
Рис. 2.28 Муфты обгона
В качестве муфт обгона можно использовать храповые меха низмы (рис. 2.28, а). Вал 2 вращается от вала 1 через конические колеса z3/z4 и храповой механизм (колесо z4 свободно посажено на валу 2). Если одновременно включить цепь быстрого хода через передачу z1/z2, то вал 2 вместе с храповым колесом 4 будет вращаться быстрее зубчатого колеса z4 и собачка 3 будет проскальзывать. Муфта обгона роликового типа (рис. 2.28, б) состоит из закрепленного на валу корпуса (звездочки) 1, наружного кольца или втулки 2, связанной или составляющей одно целое с зубча тым или червячным колесом, шкивом и т. п., и нескольких роли ков 3, помещенных в вырезах корпуса /. Каждый ролик отжи мается одним — тремя, в зависимости от длины ролика, штифтами 4 с пружинами 5 в направлении к узкой части выемки между деталями 1 и 2. Если, например, ведущей частью является втулка 2, то при вращении ее в сторону, указанную на рисунке стрелкой, ролики увлекаются трением в узкую часть выемки и заклиниваются втулкой и корпусом муфты. В этом случае корпус 1 и свя занный с ним вал будут вращаться с угловой скоростью втулки 2. Если при продолжающемся движении втулки 2 против часовой стрелки валу и корпусу 1 сообщить движение по другой кинема тической цепи, направленное в ту же сторону, но имеющее ско рость, большую по величине, чем скорость втулки 2, то ролики переместятся в широкую часть выемки и муфта окажется рас цепленной. При этом детали 1 и 2 будут вращаться каждая со своей скоростью.
Ведущим элементом может быть любая из деталей 1 и 2. Если ведущим является корпус, то муфта сцепляется при его вращении по часовой стрелке или когда корпус, вращаясь в этом направле нии, опережает втулку.
2.9 РЕВЕРСИВНЫЕ МЕХАНИЗМЫ
Направление движения в механизмах станков можно изменять с помощью различных механических, электрических и гидравлических устройств. Наиболее часто применяют ревер сивные механизмы с цилиндрическими и коническими коле-ми. На рис 2.29, а—в показаны схемы реверсивных механизмов с передвижными зубчатыми колесами, а на рис. 2.31, г—е — с неподвижными колесами и муфтами. В механизме с коническими зубчатыми колесами (рис. 2.29, ж) реверсирование производится двусторонней кулачковой муфтой. Направления вращения на рисунке показаны стрелками.
В некоторых моделях зубообрабатывающих станков применяют реверсивные механизмы, показанные на рис. 2.29, з. При неиз менном направлении вращения зубчатого колеса z составное колесо получает возвратно-вращательное движение.
Гидравлическое реверсирование осуществляется изменением направления потока масла в рабочий цилиндр, чаще всего с по мощью направляющих гидрораспределителей, электрическое реверсирование — путем изменения направления вращения электродвигателя привода.
Рис. 2.29 Схемы реверсивных механизмов
2.10 ПЛАНЕТАРНЫЕ ПЕРЕДАЧИ
Планетарной называют зубчато-реечную передачу, в которой часть зубчатых колес (сателлитов) перемещается со сво ими осями относительно центрального колеса всеете с водилом. Звено, на котором установлены зубчатые колеса с подвижными осями, называют водилом.
Сателлит — зубчатое колесо с подвиж ной осью вращения, которое одновременно вращается вокруг своей оси и совершает движение вместе с водилом. При подвижном водиле сателлиты, вращаясь вокруг своих осей? в то же время вращаются вместе с ними.
Неподвижную ось, около которой вращается или может вращаться водило, называют основной. Сцепляющиеся с сателлитами зубчатые колеса, оси которых совпадают с основной осью, назы вают центральными. При неподвижном водиле планетарная пере дача превращается в простую. Планетарные механизмы, в которых подвижны все три основных звена, называют дифференциальными или дифференциалами.
Планетарные передачи позволяют получать широкий диапазон передаточных отношений (особенно больших передаточных отно шений) и осуществлять сложение (алгебраическое) движений. К достоинствам планетарных передач относятся малые размеры и масса, незначительные потери на трение. Переход от обычных передач к планетарным обеспечивает снижение массы в 1,5—5 раз.
Планетарная передача с цилиндрическими колесами (рис. 2.30, а). У этой передачи зубчатые колеса z1 и z4 являются центральными, z2 и z3 — сателлитами, а звено 1 — водилом. Передача обладает возможностью передавать движение семью различными способами:
1) вал п1— ведущий, п4 — неподвижный, водило п0 — ведомое;
2) вал п1— ведомый, п4— неподвижный, водило п0 — ведущее;
3) вал п1— ведущий, п4 — ведомый, водило п0 — ведущее;
4) вал п1— ведомый, п4 — ведущий, водило п0 — ведущее;
5) вал п1 — неподвижный, п4— .ведущий, водило п0 — ведомое;
6) вал п1 — неподвижный, п4 — ведомый, водило п0— ведущее;
7) вал п1 — ведущий, п4 — ведущий, водило п0 — ведомое. Подобная планетарная передача применена, например, на горизонтально-расточном станке 2620В для осуществления радиальной подачи суппорта планшайбы. Ведущими у нее яв ляются водило 1 и вал с зубчатым колесом z1, а ведомым — колесо z4
Для определения частоты вращения валов планетарной пере дачи используют формулу Виллиса:
n1- n2 = z2 z4(-1)m
n4- n0 z1 z3
где т — число наружных зацеплений (для данного случая т = 2). По уравнению Виллиса находим следующие соотношения для указанных выше случаев:
Рис.2.30 Планетарные механизмы
Планетарные передачи с коническими колесами (рис. 2.30, б и в) широко распространены в станкостроении. У этих передач из трех звеньев любые два могут быть ведущими, а третье — ведомым. Дифференциал состоит из центральных колес z 1 и z4, сателлитов z 2 и z3 и водила 1, Как правило, зубчатое колесо z4 вращается с большей частотой (основная), а колесо z1 — с мень шей (добавочная частота). Вращение колесу z1 передается от червячной пары 2.
Дифференциал может работать по следующим схемам:
а) ведущим является колесо z4, а ведомым — водило; червяч ная пара неподвижна;
б) ведущим является водило, а ведомым — зубчатое колесо z 4; червячная пара неподвижна;
в) ведущим является колесо z1 а ведомым — колесо z4; водило неподвижно;
г)одновременно с вращением водила вращается от червячной пары зубчатое колесо z 1 (ведомым является колесо z 4);
д) ведущими являются колеса z 4 и z1 а ведомым звеном — водило.
Передаточные отношения дифференциала для различных слу чаев можно определить, используя формулу Виллиса, имеющую для этой передачи (z 2 = z 3 и z1= z 4) следующий вид:
где п0— частота вращения водила; п1 и п4 — соответственно частоты вращения зубчатых колес z1 и z4.
Знак «минус» перед единицей стоит потому, что при неподвижном водиле колеса z1 и z4 вращаются в разных направлениях.
Формула Виллиса дает следующие соотношения:
В формулах знак «плюс» используют при разных направлениях вращения ведущих звеньев дифференциала, а знак «минус» — при одинаковых направлениях вращения.
2.11 ТОРМОЗНЫЕ УСТРОЙСТВА
В металлорежущих станках тормоза применяют для остановки или замедления движения подвижных звеньев станка или отдельных его механизмов. Торможение может осущест вляться механическими, электрическими, гидравлическими и пневматическими средствами, или в комбинации одно с другим (ниже рассмотрены только механические тормоза). Основными видами механических тормозов являются ленточные, колодочные и многодисковые тормоза, которые часто блокируют с пусковыми муфтами таким образом, чтобы при выключении муфты включался тормоз. Устанавливают тормоза в основном на быстроходных валах коробок скоростей станков.
У колодочного тормоза (рис. 2.31, а) колодки 1 и 6 соединены общей тягой 3, длину которой можно регулировать рейкой 2, устанавливая тем самым необходимый зазор между колодками и шкивом 7 для нерабочего положения. В процессе торможения колодки стягиваются тягой 4 от приводного механизма 5. Ленточный тормоз (рис. 2.31, б) работает по тому же принципу, что и колодочный. Приводным механизмом здесь является электро магнит или соленоид 1. Многодисковый тормоз (рис. 2.31, в) ра ботает следующим образом. На приводном валу расположены две многодисковые фрикционные муфты: муфта 1 привода и тормозная муфта 4. Скользящая между ними на шпонке фасонная втулка момент пуска перемещается влево и своей конической поверхностью поворачивает рычаги 2, которые перемещают нажимной диск муфты 1 влево и включает ее. При перемещении втулки 3 вправо включается тормозная муфта 4, а приводная муфта выключается.
Рис. 2.31 Механические тормоза
2.12 КРИВОШИПНО-КУЛИСНЫЕ МЕХАНИЗМЫ
Кривошипно-кулисные механизмы применяют для пре-. образования вращательного движения в прямолинейное возвратно-поступательное. Кривошипный привод (рис. 2.32, а) работает следующим образом. От вращающегося кривошипного диска 1 с радиально-подвижным пальцем 2 движение через раздвижной шатун 3, качающийся рычаг 4 с зубчатым сектором передается круглой рейке 5, закрепленной на шпинделе 6. За счет радиального перемещения пальца 2 можно регулировать ход шпинделя 6, а за счет изменения длины шатуна 3 — крайние положения инструмента, закрепленного в шпинделе. Кривошипный привод применяют, например, в зубодолбежных станках.
Рис. 2.32 Кривошипно-кулисные механизмы: а – кривошипный; б - кулисный
Кулисный привод (рис 2.32, б). Кривошипное зубчатое колесо 1 получает вращение и через палец 2 сообщает качательное движение рычагу 3 который шарнирно связан с ползуном 4, совершающим возвратно-поступательное движение. Ход ползуна 4 регулируют изменением положения пальца 2 на зубчатом колесе 1. Кулисный привод находит широкое применение в долбежных и поперечно-строгальных станках.
Он обеспечивает хорошую плавность движения рабочего ор гана станка, однако имеет неравномерную скорость рабочего хода и постоянное соотношение между временем рабочего и вспо могательного ходов.
2.13 ЭЛЕМЕНТЫ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ СТАНКАМИ
Эксплуатационные качества станка (производитель ность, удобство и простота обслуживания и надежность работы) во многом зависят от того, как удачно разработана система управ ления. В системах управления станком применяют механиче ские, электрические, электронные, гидравлические и пневмати ческие устройства, а также их комбинации. У станков с программ ным управлением цикл работы станка осуществляется по опре деленному закону посредством сменного элемента или элемента, задающего этот закон.
К системам управления предъявляют требования безопасно сти, легкости и удобства манипулирования, быстроты, мнемоничности (т.е. согласованности направления движения руки с направ лением движения управляемой части станка), точности (для раз личных механизмов станка требуется разная точность перемеще ний), автоматизации. Число органов управления станком можно значительно сократить путем сообщения, например, одной рукоят ке или маховику функций управления несколькими различными или однотипными механизмами.
Обычно системы управления механизмами станка состоят из; управляющего органа, действующего от руки или ноги оператора, от упора, кулачка или копира (рукоятка, кнопка, конечный пере ключатель и т.п.); передающего органа в виде механической, электрической, электронной, гидравлической или пневматической передач; исполнительного механизма (вилки, рейки, рычага и др.).
В современных станках системы управления весьма разнооб разны. Рассмотрим некоторые из них. На рис. 2.33, а показана многорукояточная (многорычажная) система управления, у кото рой рукоятки расположены на одной оси. Блоками зубчатых колес 6, 7 и 8 управляют соответственно через рукоятки 3, 2 и 1, кото рые связаны с зубчатыми сегментами 4. Сегменты находятся в за цеплении с рейками 5. Многорычажные системы управления неудобны в эксплуатации тем, что каждый механизм управляется отдельной рукояткой, а это утомительно для рабочего и требует больше времени на переключения. Однорукояточные (однорычажные) системы в этом отношении более удобны. С помощью такой системы (рис. 2.33, б) управления можно управлять сразу двумя блоками зубчатых колес. Если рукоятку 3 поворачивать в гори зонтальной плоскости в ту или другую сторону, то через валик 4 широкое колесо 10 будет перемещать рейку 11, а, следовательно, и тройной блок зубчатых колес 12 вдоль валика 9 в одно из трех возможных положений. При повороте рукоятки 3 в вертикальной плоскости вокруг пальца 1 перемещается валик 4 в осевом направлении вверх или вниз. Круглая рейка 8 вращает зубчатое колесо 7 на валике 6 и с помощью вилки 14 перемещает вдоль валика 5 двойной блок 13 в одно из двух положений. Если рукоятка 3 не входит в вертикальные вырезы в планке 2, то оба блока зубчатых колес находятся в нейтральном положе нии.
Для того чтобы сократить затраты времени на' переключения, е. уменьшить вспомогательное время, на станках применяют так называемые преселективные системы управления. Эти системы позволяют предварительно выбирать необходимую скорость глав ного движения (или подачи) для следующего перехода еще во время выполнения предыдущего. После окончания перехода наб ранная скорость (или подача) включается одним движением ру коятки или нажатием кнопки. Принцип работы такой системы показан на рис. 2.33, в. Во время выполнения перехода, т. е. при работающем станке, устанавливают поворотный диск 1 с указа телем скоростей в положение, соответствующее скорости после дующего перехода. При этом торцовые кулачки 5, сидящие на шлицевом валике 6, поворачиваются и занимают необходимое положение. По окончании операции скорость изменяется пово ротом рукоятки 2, которая через зубчатые передачи и круглые рейки 8 сдвигает кулачки 5, а они своими торцовыми выступами поворачивают рычаги 3 (на рисунке указан только один), переклю чающие фрикционные муфты 4. Каждой скорости соответствует определенное положение торцовых кулачков 5. В момент пред варительной установки скорости кулачки 5 не задевают за рычаги, так как они разведены пружиной 7.
В станках широко применяют дистанционное управление, когда пульт управления станком расположен на расстоянии от управляемых механизмов. Системы дистанционного управления могут быть электромеханическими, электрогидравлическими и др.
Рис. 2.33 Механизмы управления
3 Т0КАРН0-ВИНТ0РЕЗНЫЕ СТАНКИ
3.1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
В станочном парке промышленности одно из ведущих мест занимает группа токарных станков. Несмотря на преоблада ние тенденции развития специальных токарных станков и автома тов, отвечающих задачам получения наибольшей производитель ности при максимальной автоматизации процессов, продолжают совершенствовать и универсальные токарно-винторезные станки. Токарно-винторезные станки предназначены для выполнения разнообразных работ. На этих станках можно обтачивать наруж ные цилиндрические, конические и фасонные поверхности, раста чивать цилиндрические и конические отверстия, обрабатывать торцовые поверхности, нарезать наружную и внутреннюю резьбы, сверлить, зенкеровать и развертывать отверстия, производить отрезку, подрезку и другие операции.
Основными параметрами токарно-винторезного станка яв ляются наибольший диаметр обрабатываемой заготовки над ста ниной и наибольшее расстояние между его центрами, которое определяет наибольшую длину обрабатываемой заготовки. Кроме этих основных параметров важными размерами токарно-винторезных станков, регламентируемыми стандартами, являются наи больший диаметр обрабатываемой заготовки над суппортом, наи большая частота вращения шпинделя, наибольший диаметр прутка, проходящего через отверстие шпинделя, размер центра шпинделя. Серийный выпуск токарных станков был впервые начат на мо сковском заводе «Красный пролетарий». Первым достаточно про грессивным по тому времени токарно-винторезным станком с ше стеренной коробкой скоростей был станок ДИП-200, выпущенный в 1932 г. Затем эту модель модернизировали, в результате чего были созданы станки 1Д62М, 1А62, 1К62 и др. В настоящее время на заводе серийно изготовляют станок 16К20 нормальной и повы шенной точности. На базе этого станка созданы специализирован ные токарные станки различных видов.
Токарные станки оснащают копировальными устройствами, что позволяет обрабатывать сложные контуры без специальных фасонных резцов и комбинированного расточного инструмента и значительно упрощает наладку и подналадку станков. Имеются токарно-копировальные станки с двумя-тремя копировальными суппортами, на которых можно обрабатывать наружные, внутрен ние и торцовые поверхности, Применение в токарных станках числового программного управления дает возможность полностью автоматизировать цикл обработки на них.
Совершенствование токарно-винторезных станков идет по пути повышения точности, совершенствования управления, увеличения диапазона скоростей и подач, дальнейшей отработки технологиче ской оснастки. В токарно-винторезных станках вращение заготовки является главным движением, а движение суппорта с резцом — движением подачи; все остальные движения вспомогатель ные.
3.1 Основные данные токарно-винторезных станков
|
Модель станка |
Наиболь-ший диаметр обрабаты-ваемой заготовки, мм |
Расстояние между центрами, мм |
Частота вращения шпинделя, мин -1 |
Мощность электро-двигателя главного движения, кВт |
|
16ТО2П 16УО4П 16БО5П 16МО5М 16Б16А I6K20 16К25 1М65Б 16К40 16К50 1658 1А660 |
125 200 250 250 320 400 500 630 800 1000 1000 1250 |
250 350 500 500 710 1000;1400;2000 710;1000; 1400; 2000 1400 2000;2800;4000 6000 2800;4000; 5000; 6000;8000 8000 6300 |
400—4000 70—3500 30—3000 16—3200 20—2000 12,5—1600 12,5—1600 10—1250 6,3—1250 2,5—500 5—500 1,6—200 |
0,25 0,75 1.5 2,35 4,6 10 11 15 18,5 22 22 55 |
Основные данные некоторых отечественных токарно-винторез ных станков приведены в табл. 3.1.
3.2 ОСНОВНЫЕ УЗЛЫ И ИХ НАЗНАЧЕНИЕ
Токарно-винторезные станки имеют практически однотипную компоновку, примером которой может служить станок 16К20 (рис. 3.1). Основными его узлами являются станина; передняя (шпиндельная) бабка, в которой может быть размещена коробка скоростей; коробка подач; суппорт с резцедержателем и фартуком; задняя бабка.
Станина служит для монтажа всех основных узлов станка и является его основанием. Наиболее ответственной частью станины являются направляющие, по которым перемещаются каретка суппорта и задняя бабка.
Передняя бабка закреплена на левом конце станины. В ней находится коробка скоростей станка, основной частью которой является шпиндель. Развертка коробки скоростей станка 16К20 показана на рис. 3.2. В некоторых станках коробка скоростей размещена в передней тумбе станины. В этом случае она связана со шпинделем ременной передачей. Такие станки называют стан ками с разделенным приводом.
Рис. 3.1. Токарно-винторезный станок 16К20 и органы его управления:
А - передняя (шпиндельная) бабка; Б — суппорт; В — задняя бабка; Г — фартук; Д — станина; В — коробка подач; 7 — рукоятка управления фрикционной муфтой главного привода; 2 — вариатор подачи, шага резьбы и отключения механизма подачи; 3 — вариатор подачи и типа нарезаемой резьбы; 4 — вариатор подачи и шага резьбы; 5 — переключатель на левую или правую резьбу; 6 — рукоятка установки нормального или увеличенного шага резьбы и положения при делении на заходы резьбы (многозаход ной); 7 и 8 — рукоятки установки частоты вращения шпинделя; 9 — вводный автомати ческий выключатель; 10 - лампа сигнальная; 11 — включение насоса СОЖ; 12 — ука затель нагрузки станка; 13 — ручное перемещение поперечных салазок суппорта; 14 — регулируемое сопло СОЖ; 15 — местное освещение; 16 — рукоятка поворота и зажима резцедержателя; 17 — рукоятка перемещения верхних салазок суппорта; 18 — рукоятка включения двигателя ускоренного хода; 19 — рукоятка управления перемещениями ка ретки и салазок суппорта; 20 — зажим пиноли задней бабки; 21 — рукоятка закрепления задней бабки на станине; 22 — маховичок перемещения пиноли задней бабки; 23 — рукоятка включения и отключения муфты главного привода; 24 — рукоятка включения и отключения разъемной гайки ходового винта; 25 — включение подачи; 26 — винт закрепления каретки на станине; 27 — кнопочная станция двигателя главного привода; 28 — рукоятка включения и выключения реечной шестерни; 29 — маховичок ручного перемещения каретки суппорта
Задняя бабка служит для поддержания обрабатываемой заго товки при работе в центрах, а также для закрепления инструментов при обработке отверстий (сверл, зенкеров, разверток) и нареза ния резьбы (метчиков, плашек).
Задняя бабка станка 16K20 (рис. 3.3) имеет плиту и может перемещаться по направляющим станины. В отверстии корпуса 2 задней бабки имеется выдвижная пиноль 5, которая перемещается с помощью маховика 8 и винтовой пары 5—6. Рукояткой 4 фикси руют определенный вылет пиноли, а вместе с ней и заднего цен тра 1. Корпус 2 бабки с помощью винтовой пары 13 может сме щаться в поперечном направлении относительно плиты 10. Руко яткой 7 с помощью эксцентрика 9, тяги 11 и башмака 14 заднюю бабку можно закреплять на станине станка. Винтами 12 и 15 регулируется степень ее закрепления. В корпусное гнездо пиноли можно установить не только задний центр, но и режущий инстру мент для обработки отверстий (сверло, зенкер и др.). Задняя бабка имеет пневматическое устройство, которое служит для создания воздушной подушки, облегчающей перемещение бабки по станине и снижающей изнашивание направляющих. Пневматические уст ройства подключаются к цеховой сети сжатого воздуха.
Рис. 3.2. Развертка коробки скоростей станка 16К20
Задняя бабка имеет пневматическое устройство, которое служит для создания воздушной подушки, облегчающей перемещение бабки по станине и снижающей изнашивание направляющих. Пневматические уст ройства подключаются к цеховой сети сжатого воздуха.
Рис. 3.3. Задняя бабка станка 16К20
Коробка подач (рис. 3.4) служит для передачи вращения от шпинделя или от отдельного привода ходовому валу 4 или ходовому винту 3, а также для изменения их частоты вращения для полу чения необходимых подач или определенного шага при нарезании резьбы. Это достигается изменением передаточного отношения коробки подач. Коробка подач связана со шпинделем станка гитарой со сменными зубчатыми колесами. Муфты 1 и 2 служат для пере дачи напрямую вращения ходовому винту и ходовому валику.
Фартук предназначен для преобразования вращательного движения ходового вала и ходового винта в прямолинейное по ступательное движение суппорта.
Суппорт служит для закрепления режущего инструмента и сообщения ему движений подачи. Суппорт (рис. 3.5, а) состоит из каретки (нижних салазок) 1, которая перемещается по направля ющим станины, поперечных салазок 2, скользящих по направ ляющим каретки 1, поворотной части 5 с направляющими, по ко торым перемещается резцовая каретка (верхняя каретка) 4. Пово ротную часть суппорта можно устанавливать под углом к линии центров станка. У суппорта имеется задний резцедержатель 3, который устанавливают на поперечных салазках и используют для прорезания канавок.
Резцедержатель станка 16К20 (рис. 3.5, б) можно фиксировать и надежно закреплять с помощью конусного сопряжения с опорой. Фиксация в основных четырех положениях осуществляется под пружиненным шариком, расположенным в резцедержателе и заскакивающим в гнезда конусного основания. При повороте резцедержателя рукояткой 1 вначале колпак 2 сходит по резьбе с центрального винта 3 опоры, затем подпружиненные фрикцион ные колодки, связанные со штифтами, прижимаются к расточке колпака и таким образом передают вращение на резцедержатель.
Рис. 3.5. Суппорт и резцедержатель станка 16К20
Рис. 3.4. Развертка коробки подач станка 16К20
При зажиме вначале поворачивается колпак вместе с резцедер жателем, а после колпак, преодолевая трение колодок, навинчи вается на винт окончательно, надежно закрепляя резцедер жатель.
У станка 16К20 имеется держатель для центрового инстру мента (рис. 3.6) (центровой — режущий инструмент для обра ботки отверстий, оси которых совпадают с осью шпинделя, на пример, сверла, зенкера, развертки и т. п.). Этот инструмент при меняют при обработке отверстий с ручной и механической пода чей каретки суппорта. Держатель 1 устанавливают в ту позицию резцедержателя, которая имеет соответствующую маркировку, обозначающую сверло. В цилиндрическое отверстие держателя вставляют втулку 2 с коническим отверстием для инструмента и стопорят винтом 3. Совмещение осей режущего инструмента и шпинделя осуществляют перемещением поперечных салазок суп порта до совпадения визира с риской на каретке, обозначенной символом, идентичным нанесенному на резцедержателе.
Рис. 3.6. Держатель для центрового инструмента
Рис. 3.7. Резцовая оправка для обработки деталей над выемкой в станине
Резцовую оправку для обработки деталей над выемкой в станине (рис. 3.7) применяют на станке 16К20Г с выемкой в станине для обработки заготовок диаметром до 600 мм и длиной 295 мм от торца фланца шпинделя для предотвращения свисания каретки с направляющих станины. Оправку / устанавливают в держателе 2, а резец 3 крепят винтами 4. Обработку с использованием оправки следует производить на минимальных режимах.
3.3 Т0КАРН0-ВИНТ0РЕЗНЫЙ СТАНОК 16K20
Станок предназначен для выполнения разнообразных токарных работ: нарезания правой и левой метрической, дюймо вой, одно- и многозаходных резьб с нормальным и увеличенным шагом; нарезания торцовой резьбы и т.д.
Станок I6K20 — базовая модель, изготовляемая с расстоянием между центрами 710, 1000, 1400 и 2000 мм. На ее основе выпускают несколько модификаций: станок 16К20Г с выемкой в станине, 16К25 облегченного типа для обработки заготовок диаметром 500 мм над направляющими станины, 16К20П повышенного класса точности, 16К20ФЗ с программным управлением и различные специализированные станки, налаженные на обработку конкрет ных деталей по чертежам заказчиков.
Станок 16К20 имеет широкие технологические возможности, на нем можно обрабатывать детали как из незакаленной, так и закаленной стали, а также из труднообрабатываемых материалов. При использовании литого основания, образующего со станиной рамную конструкцию, возросла жесткость упругой системы станка, эto позволило увеличить виброустойчивость станка и точность обработки, В качестве шпиндельных опор применены подшипники особо высокой точности. Поэтому станок имеет повышенную жесткость шпиндельного узла и общую жесткость конструкции. Это позволяет вести обработку с большими силами резания, полностью используя мощность привода,
Для увеличения надежности и долговечности работы станка применена централизованная система обильного смазывания шпин дельной бабки и коробки подач, причем масло, поступающее в систему, подвергается двойной очистке. Введены устройства для централизованного смазывания направляющих станины и суппорта.
Задняя бабка станка установлена на аэростатической опоре, что значительно снижает давление при ее перемещении и изнаши вание направляющих станины. Форма передней призматической направляющей станины выбрана с углами, обеспечивающими более равномерное распределение износа по граням направляющих. Верхние и нижние направляющие станины закалены; они, так же как и ходовой винт и валик, надежно защищены от попадания мелкой стружки и пыли.
Применение перечисленных выше конструктивных и технологи ческих усовершенствований, а также использование для изготовления основных деталей материалов с повышенной износостой костью привело к увеличению расчетного срока службы станка 16К20 до первого капитального ремонта до 10 лет.
Техническая характеристика станка
Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки, мм:
над станиной..............................................................................................400
над суппортом...................................................................................220
Наибольший диаметр обрабатываемого прутка, проходящего
через отверстие шпинделя, мм…………………………………………………50
Число скоростей шпинделя..........................................................................22
Пределы частот вращения шпинделя, мин-1........................................12,5—1600
Предельная подача, мм/об:
продольная…………………………………………..…………….0,05—2,8
поперечная....................................................................................0,02,5—1,4
Шаг нарезаемой резьбы:
метрической, мм.......................................................................0,5—112
дюймовой, ниток на 1".......................................................................56—05
Мощность электродвигателя, кВт................................................................10
Частота вращения вала электродвигателя, мин-1 …………………………..1460
Виды движения. Главное движение — вращение шпинделя с заготовкой; движения подач — перемещение каретки в продоль ном и салазок в поперечном направлениях; вспомогательные дви жения — быстрые перемещения каретки в продольном и салазок : в поперечном направлениях от отдельного привода и др.
Кинематическая схема станка приведена на рис. 3.8. Привод главного движения. Вращение шпинделю передается от электро двигателя (N = 10 кВт; п = 1460 мин-1) через клиноременную передачу 148/268 и коробку скоростей, Муфта М1 служит для вклю чения, выключения и изменения направления вращения шпинделя.
Движение от электродвигателя на шпиндель может передаваться по двум кинематическим цепям:
а) по короткой цепи (без перебора), что дает 12 высших сту пеней частот вращения шпинделя:
б) по длинной цепи (с перебором), что дает еще 12 частот
вращения:
Таким образом, шпиндель станка получает всего 24 значения частот вращения. Практически же шпиндель имеет только 22 частоты вращения, так как значения п = 500 мин-1 и п = 630 мин-1 повторяются дважды.
Станок должен быть налажен на заранее подобранную по ре жимам резания частоту вращения. Максимальная частота враще ния шпинделя (при работе без перебора)
минимальная (при работе с перебором)
Привод подач состоит из звена увеличения шага, механизма реверса, гитары сменных колес, коробки подач и механизма пере дач фартука. Движение подачи осуществляется или непосредственно от шпинделя через пару зубчатых колес 60/60, как показано на схеме (нормальное соединение), или через звено увеличения шага, которое расположено в коробке скоростей и имеет три передаточных отношения:
Для изменения направления вращения ходового винта служит реверсивный механизм. Правое вращение винта производится через пару зубчатых колес 30/45 левое—через передачу 30/25 25/45.
Дальше вращение передается сменным зубчатым колесам гитары: передачу
применяют при нарезании метриче ских и дюймовых резьб и для подачи по ходовому валу.
Коробка подач имеет две основные кинематические цепи. Одна цепь служит для нарезания дюймовых резьб (16 вариан тов):
Другая цепь предназначена для нарезания метрических резьб (16 вариантов):
В первом случае ходовой винт получает движение, когда муфты М2, М3 и М4 выключены, а М5 включена. Во втором случае муфта М2 выключена, а муфты М3—М5 включены. Вторую кинематиче скую цепь используют также для получения продольной или поперечной подач, при этом вращение с вала XVIII на ходовой вал передается через зубчатые колеса
Муфта М5 выключена.
При нарезании резьбы с повышенной точностью движение на ходовой винт передается напрямую, т. е. коробка подач отклю чена, а муфты М2 и М5 включены. Аналогично нарезают специаль ные резьбы. В обоих случаях резьбу на требуемый шаг настраи вают подбором сменных зубчатых колес гитары.
Коробка подач станка состоит из основной и множительной передач. Первая дает возможность получать основной ряд стан дартных резьб. Множительная передача предназначена для уве личения (в 4 раза) числа нарезаемых на станке стандартных резьб.
Рис. 3.8. Кинематическая схема станка 16К20:
1 – верхние салазки суппорта с механической подачей, 2 – гайка регулирования усилия подачи
Нарезание резьб. Уравнения кинематических цепей от шпин деля к ходовому винту при нарезании резьбы составляют из усло вия, чтобы за один оборот шпинделя суппорт с резцом переме стился вдоль оси заготовки на шаг Р нарезаемой резьбы (при однозаходной резьбе).
Для нарезания метрической резьбы со стандартным шагом Р (в этом случае передача к коробке подач осуществляется непо средственно от шпинделя, минуя звено увеличения шага) уравнение кинематической цепи от шпинделя к ходовому винту имеет следующий вид:
Для нарезания дюймовой резьбы с шагом Р (для дюймовой резьбы Р = 25,4/k мм, где k — число ниток на 1") уравнение кинематической цепи имеет вид:
Уравнение кинематической цепи от шпинделя к ходовому винту для нарезания резьбы повышенной точности с шагом Р имеет вид:
Резьбу с большим шагом нарезают, используя звено увеличе ния шага, т. е. передача движения от шпинделя в этом случае осуществляется не через зубчатые колеса 60/60, а через звено уве личения шага в коробке скоростей.
На шпиндельной бабке станка помещена таблица частот вра щения шпинделя, подач и шагов нарезаемых резьб (табл. 3.2). Устанавливая рукоятки 7 и 8 (см. рис. 3.1) в соответствующие положения, получают различные частоты вращения шпинделя. В табл. 3.2 указаны, какие подачи и шаги резьб целесообразно выполнять при соответствующих частотах вращения шпинделя.
Рукоятка 2 служит для установки подачи и шага резьбы и от ключения механизма коробки подач при нарезании резьб повы шенной точности. Она может занимать четыре фиксированных положения, обозначенных буквами А, В, С и D (см. табл. 3.2), и два промежуточных, обозначенных стрелками, при повороте в вертикальной плоскости. Четыре фиксированных положения I, //, /// и IV может занимать рукоятка 4, служащая также для установки подачи и шага резьбы. Комбинируя положения рукояток 2 и 4, можно получить все значения подач и шагов резьбы, которые приведены в табл. 3.2.
Табл. 3.2.
Табличные значения подач могут быть получены только при установке сменных зубчатых колес
Установкой на станке сменных зубчатых колес создается
возможность нарезания метрических и дюймовых резьб с шагами, равными удвоенным значениям, указанным в табл. 3.2. Эти же сменные зубчатые колеса используют для получения удвоенных величин подач по сравнению с табличными значениями.
При дополнительных сменных колесах и сменных колесах основного набора на станке, используя механизм коробки подач, можно нарезать резьбы, шаги которых приведены в другой таблице, помещенной, на внутренней стенке дверцы кожуха сменных зубчатых колес. Сменные зубчатые колеса для нарезания через механизм коробки подач для нарезания не приведенных в таблицах метрических и дюймовых резьб подбирают по формуле
Пример. Подобрать сменные зубчатые колеса для нарезания нетабличной метрической резьбы с шагом Р = 18 мм.
По табл. 3.2 в ряду метрических резьб находим значение шага резьбы, бли жайшее к нарезаемому. Такими значениями являются Р = 16 мм и Р = 20 мм. Принимаем, например, Р = 20 мм; тогда
Найденные сменные зубчатые колеса устанавливают в гитару сменных колес, рукоятки 4 и 2 соответственно в положения 11 и А, т. е. для нарезания
метрической резьбы с шагом Р = 20 мм, а рукоятку 8 в положение, соответству ющее частоте вращения шпинделя. Таким образом, станок будет настроен на нарезание метрической резьбы с шагом Р = 18 мм.
Механизм фартука. От ходового вала XXII (см. рис. 3.8) вращение через передачу предохранительную муфту Мп и червячную пару 4/21 передается зубчатому колесу z = 36. От этого зубчатого колеса движение на реечное колесо z = 10 для осуществления продольной подачи (правой или левой) происходит через передачи 36/41 17/66 (включена муфта М8) или 36/41 41/41 17/66 (включена муфта М7). Поперечная подача (правый или левый ход) включается муфтами М9 или М10, При этом движение винту поперечной подачи передается через передачу 36/36 36/36 34/55 55/29 29/16 (включена муфта М9) или (включена муфта М10).
Наличие в коробке подач муфты обгона М6 позволяет сообщать суппорту ускоренное движение от вспомогательного электродви гателя без выключения рабочей подачи.
Кинематическая цепь подачи, связывающая шпиндель с ходо вым валом, должна обеспечивать за один оборот шпинделя пере мещение суппорта на величину подачи S. Следовательно, уравне ние кинематического баланса для этой цепи имеет вид:
iпостiревiгитiк.п.iф— передаточное отношение соответ ственно постоянной передачи, реверсивного механизма, гитары сменных колес, коробки подач и механизма фартука; zр — число зубьев реечного колеса; т — модуль реечного колеса.
Общее уравнение кинематической цепи прямых продольных подач при положении блока зубчатых колес Б5 следующее:
Быстрые перемещения суппорта осуществляются от отдель ного электродвигателя (N = 1 кВт; п = 1360 мин-1), расположен ного с правой части станины станка.
3.4 НАЛАДКА СТАНКОВ НА РАЗЛИЧНЫЕ ОПЕРАЦИИ
Наладка станка — это подготовка технологического оборудования и оснастки к выполнению определенной технологи ческой операции. Для этого налаживают кинематические цепи станка, устанавливают в требуемое положение рукоятки управле ния коробки скоростей, коробки подач и других органов станка, подбирают и устанавливают сменные зубчатые колеса, копиры, упоры и т. п.
Нарезание многозаходной резьбы. Резьба может быть одно-заходной или многозаходной (рис. 3.9). У многозаходной резьбы расстояние, измеренное вдоль оси, между одноименными точками одного и того же витка, называют ходом резьбы. У однозаходной резьбы шаг Р и ход Ph одинаковы, у многозаходных — различны. Ход резьбы всегда равен шагу, умноженному на число заходов, т. е. Ph = PZ.
Многозаходную резьбу любого профиля начинают нарезать так, как если бы требовалось нарезать однозаходную резьбу с ша гом, равным длине хода Ph. Нарезав первый заход на полный про филь, отводят резец от заготовки и, сообщая ходовому винту об ратный ход, возвращают суппорт в начальное положение. Затем, при неподвижном ходовом винте, поворачивают деталь при двухзаходной резьбе на половину оборота, при трехзаходной на 1/3 оборота, или, в общем случае, для многозаходных резьб — на 1/Z оборота. После этого нарезают второй заход резьбы и т. д.
Рис. 3.9 Резьба:
а — однозаходная; б — двухзаходная; в — трехзаходная
На станке 16К20 имеется специальное делительное устройство для нарезания многозаходных резьб. Оно состоит из фланца с риской, укрепленного на корпусе переходной бабки, и кольца с делениями, насаженного на передний конец шпинделя. Кольцо имеет на периферии 60 делений, что позволяет поворачивать шпинлель на 1/60, 1/30, 1/20, 1/15, 1/12, 1/10, 1/6, 1/5, 1/4, 1/3 или ½ оборота. Это позволяет нарезать резьбы с числом заходов, соответствующим знаменателю указанных выше дробей. Деление многозаходной резьбы на заходы значительно облегчается при применении специальных поводковых делительных планшайб.
Наиболее простым и быстрым способом деления при нарезании многозаходных резьб является деление по шагу. Этот способ заключается в следующем. Сначала нарезают первый заход резьбы. Затем выводят резец из канавки поперечной подачей на себя и дают ходовому винту обратный ход, возвращая резец в начальное положение. После этого для деления на второй заход перемещают резец в продольном направлении на величину Ph/Z, но уже не ходовым винтом, а винтом верхних салазок суппорта. Отсчет продольного перемещения резца ведут при этом по лимбу винта верхних салазок.
Иногда многозаходные резьбы нарезают при использовании специальных державок для установки нескольких резцов. Резцы устанавливают друг от друга на расстоянии шага Р.
Конусы на токарных станках обрабатывают поперечным сме щением задней бабки, одновременным включением двух движений подач, поворотом средней части суппорта, с помощью конусной или копирной линейки.
Способ точения конусов смещением задней бабки применяют при точении пологих конусов (рис. 3.10, а) на деталях, закреплен ных в центрах. Необходимая величина смещения задней бабки h = Lsinα. Расстояние а=(d1 — d2)/2 = ltgα, откуда tg α = d1 — d2)/2l. Обычно значение α мало,
т. е. sinα≈ tgα, поэтому
h ≈ L tgα = L (d1 — d2)2l
Обтачивание конусов с одновременным включением двух дви жений подачи производят на станках, у которых резцовая каретка (верхние салазки) имеет механическую подачу (рис. 3.10, б). В этом случае резцовую каретку поворачивают на расчетный угол и при одновременном включении продольной подачи Sпр каретки (нижних салазок) и резцовой каретки обрабатывают конус.
Угол поворота каретки
β = ±α + arcsin (k sin α ),
где α — угол наклона образующей конуса; знак «плюс» ставят при работе по схеме, показанной на рис. 3.10, б, знак «минус» при работе с обратным направлением подачи SB верхней части суппорта; k — отношение продольной подачи суппорта к подаче резцовой каретки верхних салазок; k = Sup/Sв. Если S — тре буемая подача вдоль образующей конуса, то продольная подача Snp =S sin (β — α)/sin β
Рис.3.10 Способы обработки конуса
Точение конусов поворотом средней части суппорта приме няют при обработке наружных и внутренних конусов неболь шой длины. В этом случае ка ретку суппорта поворачивают на угол, равный половине угла при вершине конуса, и сооб щают ей ручное либо механи ческое перемещение.
Механизм автоматической подачи верхних салазок суп порта имеется у станка 16К20П, а по особому заказу может по ставляться со станком 16К20. Коническое колесо z = 20 (см. рис 3.8) винта верхних салазок получает вращение от колеса z = 29 фартука через колесо z = 18, коническую пару z = 20, z = 20, зубчатые колеса z = = 20, 23, 30, 28, 36 и коническое зубчатое колесо г = 20. С по мощью этого устройства можно обрабатывать конические поверх ности под любым углом уклона при автоматической подаче верхних салазок.
Точение конусов с помощью конусной линейки является наи более универсальным и удобным способом, но для него требуется специальное приспособление — конусная или копирная линейка (рис. 3.11). На кронштейнах 1 с задней стороны станины укреп ляют линейку 2, которую можно устанавливать под необходимым углом к оси заготовки. На линейке 2 свободно посажена ползушка 3, соединенная с поперечными салазками суппорта, предва рительно отсоединенными от нижней каретки путем вывинчивания поперечного ходового винта. Если суппорту сообщить продольную подачу, то поперечные салазки наряду с продольным движением будут перемещаться и в поперечном направлении, а резец будет перемещаться под углом, равным углу установки конусной ли нейки.
Рис. 3.11 Копировально-конусная линейка
4 ЛОБОВЫЕ ТОКАРНЫЕ И КАРУСЕЛЬНЫЕ СТАНКИ
4.1 ЛОБОВЫЕ ТОКАРНЫЕ СТАНКИ
Для обработки коротких заготовок большого диаметра в единичном производстве и в ремонтных мастерских применяют лобовые токарные станки. На них обтачивают наружные цилин дрические и конические поверхности, подрезают торцы, протачи вают канавки, растачивают внутренние отверстия и др. У лобовых станков сравнительно малая длина и большой (до 4 м) диаметр планшайбы. Лобовой станок 1А693 Краматорского станкострои тельного завода показан на рис. 4.1.
Техническая характеристика станка
Наибольшее расстояние между центрами, мм ……………………………3 200
Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки, мм …………………..3 200
Наибольшая масса заготовки, кг …………………………………………..16 000
Частота вращения шпинделя, мин-1 ………………………………………0,8—63
Мощность привода шпинделя, кВт …………………………………………….30
Масса, кг ……………………………………………………………………..58 000
В передней бабке 4, жестко закрепленной на плите 1, разме щена коробка скоростей. Основание 2 суппорта с продольными направляющими и заднюю бабку 6 можно переставлять по плите в требуемые положения и закреплять на ней болтами, головки которых входят в пазы плиты. Обрабатываемую заготовку закреп ляют на планшайбе 5 в кулачках или с помощью прихватов и бол тов (при необходимости ее поддерживают центром задней бабки). Движение подачи осуществляется от отдельного электродвигателя; суппорту 3 можно сообщать продольное и поперечное движение подачи.
Из-за невысокой точности, сложности установки заготовки, а также низкой производительности лобовые станки применяют редко. Они вытеснены более совершенными карусельными стан ками.
Рис. 4.1. Лобовой станок 1А693
4.2 КАРУСЕЛЬНЫЕ СТАНКИ
Карусельные станки применяют для обработки тяжелых деталей большого диаметра, но сравнительно небольшой длины. На них можно обтачивать и растачивать цилиндрические и кониче ские поверхности, подрезать торцы, прорезать кольцевые канавки, сверлить, зенкеровать, развертывать и др. Основными размерами карусельных станков считают наибольшие диаметр и высоту обра батываемой на станке заготовки. При этом каждая последующая по размеру модель станка позволяет обрабатывать заготовку, в 1,25 раза большую по диаметру, чем предыдущая, т.е. у карусельных станков принят знаменатель размерного ряда φ= 1,26.
По компоновке карусельные станки подразделяют на одно- и двухстоечные. Двухстоечные станки предназначены для обра ботки деталей диаметром свыше 2000 мм. Карусельные станки, на которых обрабатывают детали диаметром свыше 6300 мм, выпу скают поштучно, и их принято называть уникальными.
Станина 7 одностоечного карусельного станка (рис. 8,2) жестко скреплена со стойкой 9, имеющей вертикальные направляющие для перемещения по ним траверсы 6 и бокового суппорта 10 с четырехместным резцедержателем 12. На станине на круговых направляющих расположена планшайба 2 для установки на ней обрабатываемых деталей или приспособлений. Коробка скоростей размещена внутри станины. На горизонтальных направляющих траверсы может перемещаться вертикальный ре вольверный суппорт 5 с пяти позиционной револьверной головкой 4. Привод подач ре вольверного и бокового 10 суппортов осуществляется от коробок подач 7 и 11. Револьвер ный суппорт можно перемещать вручную маховичками 8, а боковой — маховичками 13. Станком управляют с пульта 3.
Одностоечный карусельный токарной обработки крупных деталей типа корпусов, маховиков и т. п.
Техническая характеристика станка
Диаметр планшайбы, мм……………………………………………………….1120
Размеры обрабатываемых заготовок, мм:
диаметр………………………………………………………………..До 1250
высота…………………………………………………………………До 1000
Частота вращения планшайбы, мин-1………………………………………..5—250
Подача суппортов, мм/об…………………………………………………0,07—12,5
Мощность электродвигателя главного движения, кВт……………………….…30
Частота вращения электродвигателя главного движения, мин-1…………..….1460
Рис. 4.2. Одностоечный карусельный станок
5 ТОКАРНО-РЕВОЛЬВЕРНЫЕ СТАНКИ
5.1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Токарно-револьверные станки применяют в серийном производстве для обработки деталей сложной конфигурации из прутков или из штучных заготовок. В зависимости от этого то карно-револьверные станки делят на прутковые и патронные. На токарно-револьверных станках можно выполнять почти все основные токарные операции. Применение этих станков рацио нально в том случае, если по технологическому процессу обработки детали требуется последовательное применение различных режу щих инструментов (резцов, сверл, разверток, метчиков и т.д.). Инструменты в необходимой последовательности крепят в соответ ствующих позициях револьверной головки и резцедержателях поперечных суппортов. Все режущие инструменты устанавливают заранее при наладке станка, и в процессе обработки их поочередно или параллельно вводят в работу.
При наличии специальных державок можно в одном гнезде револьверной головки закрепить несколько режущих инстру ментов. Ход каждого инструмента ограничивается упорами, кото рые выключают продольную и поперечную подачи. После каждого рабочего хода револьверная головка поворачивается, и рабочую позицию занимает новый режущий инструмент.
По конструкции револьверной головки станки делят на станки с вертикальной (рис. 5.1, а) и горизонтальной (рис. 5.1, б и в) осями вращения револьверной головки. Револьверные головки бывают цилиндрическими и призматическими.
Типажом станков предусмотрен ряд токарно-револьверных станков с наибольшим диаметром обрабатываемых прутков 16, 18, 25, 40, 65 и 100 мм. Патронные токарно-револьверные станки выпускают с наибольшим диаметром обрабатываемой заготовки от 160 до 630 мм. В токарно-револьверных станках частота враще ния и подача переключаются в основном с помощью командоаппаратов, а также штекерных устройств.
Рис. 5.1. Револьверные головки
Основными размерами, характеризующими прутковые револь верные станки, являются наибольший диаметр обрабатываемого прутка и диаметр отверстия шпинделя, а размерами, характери зующими станки для работы в патроне, — наибольший диаметр обрабатываемой в патроне заготовки над станиной и над суппор том. К основным размерам также относят максимальное расстоя ние от переднего конца шпинделя до передней грани или торца револьверной головки и наибольшее перемещение головки.
Преимуществами токарно-револьверных станков по сравнению с токарными являются возможность сокращения, машинного вре мени в результате применения многорезцовых державок и одно временной обработки детали инструментами револьверной головки и поперечного суппорта и сравнительно малые затраты вспомога тельного времени в результате предварительной наладки станка на обработку несколькими инструментами.
5.2 ЗАЖИМНЫЕ УСТРОЙСТВА
Для зажима прутка при обработке на токарно-револь верных станках широко применяют цанговые патроны. Основным элементом является цанга — стальная закаленная втулка с про резями, образующими пружинящие лепестки (рис. 5.2). Для зажима прутков используют цанговые патроны. В патроне (рис. 5.3, а) пруток 3 зажимается перемещением трубы 4 вместе с цангой 2 влево до упора в шпиндель 1. Недостатком такого устройства является осевое перемещение прутка при зажиме, что уменьшает точность его выдвижения.
Рис. 5.2. Цанги:
а – затяжная; б – неподвижная, в – выдвижная
Рис. 5.3. Цанговые патроны
В патроне, показанном на рис. 5.3, б, пруток 6 зажимается перемещением трубы 1 вправо и надвиганием зажимной втулки 4 на конус цанги 5, упирающейся в гайку 3, навинченную на шпин дель 2. Пружина 7 служит для перемещения трубы 1 при разжиме прутка. При зажиме прутка (рис. 5.3, в) цанга 1 подается вправо в конус упорной гайки 2, навернутой на шпиндель 3. Угол конуса цанги обычно равен 30°.
5.3 ТОКАРНО-РЕВОЛЬВЕРНЫЕ СТАНКИ С ВЕРТИКАЛЬНОЙ ОСЬЮ РЕВОЛЬВЕРНОЙ ГОЛОВКИ
Основные узлы токарно-револьверного станка с верти кальной осью головки (рис. 5.4) в значительной степени сходны с конструкцией аналогичных узлов токарных станков. Шпиндель ная бабка станков средних и больших размеров имеет встроенную коробку скоростей, обеспечивающую по сравнению с таким же узлом токарного станка меньший диапазон регулирования и мень шее число ступеней частоты вращения шпинделя. В шпиндельной бабке станков малого размера монтируют только шпиндель. Изменение частоты вращения шпинделя обеспечивает редуктор, установленный в основании станка и связанный со шпинделем ременной передачей.
Рис. 5.4. Токарно-револьверный станок с вертикальной осью револьверной головки:
1 – коробка подач; 2 – шпиндельная бабка; 3 – поперечный суппорт; 4 – револьверная головка; 5 – суппорт револьверной головки; 6 – станина; 7 – фартуки суппортов
Коробка подач конструктивно также проще коробки подач токарно-винторезных станков, так как она имеет меньший диапазон регулирования и меньшее число ступеней подач и в ней отсутствуют элементы, необходимые для нарезания резьбы резцом с помощью ходового винта. Пример наладки токарно-револьверного станка с вертикальной осью револьверной головки показан на рис. 5.5.
Рис. 5.5. Пример наладки токарно-револьверного станка с вертикальной осью револьверной головки (а) на обработку детали (б)
5.4 ТОКАРНО-РЕВОЛЬВЕРНЫЙ СТАНОК 1Г340П
Станок 1Г340П (рис. 9.6) является универсальным токарно-револьверным станком. Он может быть прутковым или патронным и на нем можно выполнять работы, требующие после довательного применения различного режущего инструмента (чер новое и чистовое точение, сверление, растачивание, зенкерование, развертывание, нарезание резьбы и т.п.). Его применяют в условиях серийного производства. Станок 1Г340П относят к револь верным станкам с горизонтальной осью револьверной головки. Ось вращения головки расположена ниже оси шпинделя и парал лельна ей. Револьверная головка имеет 16 гнезд, в которых с по мощью державок крепят режущий инструмент. Этот станок не имеет бокового (поперечного) суппорта. Револьверная головка получает продольную и поперечную (круговую) подачи.
Рис. 5.6. Токарно-револьверный станок 1Г340П:
1 — станина; 2 — коробка скоростей; 3 — механизм зажима и подачи прутка; 4 — ко робка подач; 5 — резьбонарезное устройство; 6 — копировальное устройство; 7 — ре вольверный суппорт; 8 — фартук револьверного суппорта; 9 — барабан упоров револь верной головки;
10 —- насосная установка; .11 — станция охлаждения; 12 — передний барабан упоров;
13— редуктор; 14 — стойка
Автоматическое переключение частоты вращения шпинделя и подач суппорта при смене позиций револьверной головки в со ответствии с программой, заданной на штекерной панели пульта управления, значительно повышает производительность работы на станке и удобство его обслуживания. Для наладки и обработки мелких партий деталей предусмотрено ручное управление станком.
Техническая характеристика станка
Наибольший диаметр обрабатываемого прутка, мм ……………………………40
Наибольшая длина прутка, мм………………………………………………….3000
Наибольший диаметр заготовки, устанавливаемой над
станиной, мм………………………………………………………………………400
Наибольшая подача прутка, мм………………………………………………….100
Расстояние от переднего торца шпинделя до револьвер ной головки, мм:
наименьшее……………………………………………………………….120
наибольшее…………………………………………………………….….630
Число частот вращения шпинделя:
прямое………………………………………………………………………12
обратное……………………………………………………………….…….6
Частота прямого вращения шпинделя, мин-1:
прутковое исполнение………………………………………………45—2000
патронное исполнение………………………………………………36—1600
скоростное исполнение……………………………………………...56—2500
Число подач револьверного суппорта:
продольных…………………………………………….12 (0,035—1,6 мм/об)
поперечных………………………………………………12 (0,02—0,8 мм/об)
Движения в станке. Главное движение — вращение шпинделя (рис. 5.7) осуществляется от электродвигателя М (N = 6,0/6,2 кВт; п = 960/1440 мин-1) через коробку скоростей. На станке приме нена унифицированная автоматическая коробка скоростей типа АКС206-32-31 (рис. 5.8). Вращение от электродвигателя на вход ной вал 4 коробки скоростей и с выходного вала 1 на шпиндель передается плоскозубчатыми ременными передачами. В коробке скоростей с четырьмя валами имеется пять электромагнитных муфт 2 (ЭТМ-114) и 3 (ЭТМ-104), которые, включаясь попарно, да ют на выходном валу 12 ступеней частоты вращения (с учетом двухскоростного электродвигателя). Частоты вращения можно пере ключать на ходу и под нагрузкой. Торможение выходного вала в коробке скоростей осуществляется одновременным включением муфт на этом валу при отключенных остальных муфтах. Реверсирование шпинделя осуществляется электродвигателем.
Уравнение кинематической цепи для минимальной частоты вра щения шпинделя (см, рис. 5.7):
Продольная подача револьверного суппорта осуществляется от выходного (IV) вала коробки скоростей через плоскозубчатые ременные передачи d5/d6 и d7/d8, коробку подач и механизм фартука. Коробка подач (рис. 5.9) с ведущим валом 2 имеет пять электромагнитных муфт 3 типа ЭТМ и блок зубчатых колес 1 (z = 18, z = 28), что обеспечивает 12 подач револьверного суппорта в двух диапазонах (по шесть автоматических подач). Уравнение кинемати ческой цепи минимальной продольной подачи (см. рис. 5.7):
Продольные перемещения револьверного суппорта вручную осуществляют штурвалом при соответствующем положении муфт в механизме фартука. Схемой станка предусмотрена возможность переключения скоростей и подач вручную переключателями, установленными на пульте управления, и автоматически уста новкой штекера в соответствующее гнездо на штекерной панели.
Поперечная (круговая) подача осуществляется от шпинделя станка до ходового вала по той же кинематической цепи, что и при продольной подаче, а далее через плоскозубчатую ременную передачу d9/d10 цилиндрическую пару 32/44, конический реверсивный механизм (z = 36; z = 36; z = 36), червячную передачу 1/33 и зубчатую передачу 19/152 на револьверную головку, при вращении которой происходит поперечная (круговая) подача. Уравнение кинематической цепи минимальной поперечной (круговой) по дачи:
где R — радиус окружности центров инструментальных гнезд, мм (для данного станка R = 100 мм).
Рис. 5.7. Кинематическая схема станка 1Г340П
Рис. 5.8. Коробка скоростей
Копировальное устройство предназначено для продольного и поперечного копирования. Для этого на револьверной головке закрепляют специальную державку с роликом, который упира ется в копировальную линейку. Копировальную линейку устанав ливают под необходимым углом к горизонтали и закрепляют в этом положении.
Продольное копирование осуществляется при продольной по даче револьверного суппорта, при этом ролик державки движется по наклонной линейке и поворачивает вокруг оси револьверную головку вместе с резцом, сообщая ему поперечную подачу. Ролик прижимается к поверхности копировальной линейки силой реза ния. При одновременном осуществлении резцом продольной и поперечной подач на детали образуется коническая или иная фа сонная поверхность. При поперечном копировании включается поперечная подача, а продольное перемещение суппорта проис ходит под действием копирной линейки.
Рис. 5.9. Коробка подач
6 ТОКАРНЫЕ ПОЛУАВТОМАТЫ И АВТОМАТЫ
6.1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Автоматами называют такие станки, на которых после их наладки все движения, связанные с циклом обработки детали, а также загрузка заготовки и выгрузка готовой детали выполня ются по заданной программе без участия рабочего. На полуавто матах установку новой заготовки, пуск станка и снятие готовой детали производит рабочий.
Токарные автоматы и полуавтоматы могут быть универсаль ными и специализированными, горизонтальными и вертикальными, одно- и многошпиндельными. Одношпиндельные прутковые токар ные автоматы подразделяют на револьверные, фасонно-отрезные и фасонно-продольные. В универсальном исполнении одношпин дельные токарно-револьверные автоматы имеют шестипозиционную револьверную головку и поперечные суппорты.
В массовом производстве широко применяют многошпиндель ные токарные автоматы. Токарные автоматы являются, как пра вило, многоинструментальными станками. По числу шпинделей их делят на одно- и многошпиндельные, по расположению шпинде лей — на горизонтальные и вертикальные, по назначению — на универсальные и специализированные.
Горизонтальные одношпиндельные токарные полуавтоматы под разделяют на многорезцовые (центровые и патронные), копиро вальные и многорезцово-копировальные. На центровых станках обрабатывают детали, устанавливаемые в центрах, когда длина детали в несколько раз больше ее диаметра. На патронных станках в основном обрабатывают короткие детали большого диаметра. Одношпиндельные полуавтоматы, снабженные магазинным уст ройством, превращаются в автоматы.
Токарные копировальные полуавтоматы служат для обработки деталей сложной конфигурации. Детали на таких станках обраба тывают одним или несколькими резцами. Резец перемещается в продольном и поперечном направлениях в соответствии с профи лем копира или эталонной детали. На копировальных полуавто матах обработку можно вести на более высоких скоростях резания, чем при многорезцовой обработке.
Многошпиндельные автоматы и полуавтоматы по принципу ра боты подразделяют на автоматы (полуавтоматы) параллельного и последовательного действия.
6.2 МНОГОРЕЗЦОВЫЕ ТОКАРНЫЕ ПОЛУАВТОМАТЫ
Схема работы многорезцового полуавтомата приведена на рис. 6.1. Заготовку 2 обрабатывают несколько одновременно работающих резцов, установленных на продольном 12 и поперечном 3 суппортах. Одновременное участие в работе большого числа резцов, каждый из которых обрабатывает свой участок заготовки, позволяет получить детали заданных форм и размеров путем про стейших и коротких циклов работы суппортов и, следовательно, значительно сократить время обработки.
Рис. 6.1. Схема работы многорезцового полуавтомата
Многорезцовые полуавтоматы имеют полуавтоматический цикл работы. Съем детали, установку заготовки, ее зажим в патроне или в центрах передней 1 и задней 4 бабок, а также пуск полуав томата производят вручную. Подвод суппортов с резцами, об работка заготовки, возврат суппортов в исходное положение и остановка полуавтомата производятся автоматически.
Продольный суппорт 12 в многорезцовом полуавтомате пере мещается вместе с планками 6 и 8 относительно неподвижной ли нейки 10. При этом ролик 7 суппорта перекатывается по рабочей поверхности линейки 10 и постоянно поджимается к ней пружи нами 11, Цикл работы продольного суппорта следующий: быстрый подвод суппорта к обрабатываемой заготовке (участок а—б); врезание резцов при перемещении ролика 7 по конусной поверх ности линейки 10 (участок б—в) обтачивание заготовки при ра бочей подаче (участок в—г); отскок суппорта назад в поперечном направлении (участок г—д) быстрый отход в исходное положение на продольной подаче (участки д—е, е—и, и—к) и перемещение суппорта вперед в первоначальное положение (участок k—а).
Отскок суппорта в конце обработки (примерно на 1 мм) и возврат его в первоначальное положение в конце отхода назад (участки траектории г—д и к—а) осуществляются с помощью планок 6 и 8. Обе планки перемещаются вместе с суппортом, при этом планка 6 может перемещаться относительно суппорта в продольном направлении. В начале работы суппорта они установлены относительно друг друга так, что соприкасаются высту пами (как показано на рис. 6.1).
В конце обтачивания планка 6 наезжает на упор 9 и смещается относительно планки 8 вправо, в результате чего ее выступы уста навливаются напротив впадин планки 8. Суппорт 12 вместе с ро ликом 7, линейкой 10 и планкой 8 под действием пружин 11 отходит назад на глубину впадины планки 8. В результате этого резцы при отходе суппорта назад не касаются обработанной по верхности.
После возвращения продольного суппорта в исходное положе ние планка 6 наезжает на второй упор 5 и смещается влево в пер воначальное положение, когда ее выступы устанавливаются напротив выступов планки 8. В результате суппорт с резцами, линейка 10 и планка 8 устанавливаются в первоначальное поло жение (точка а).
Рис. 6.2. Многорезцовый полуавтомат 1Н713
Многорезцовый токарный полуавтомат 1Н713 (рис. 6.2) предназначен для высокопроизводительной черновой и чистовой обработки в условиях серийного и массового производства за готовок шестерен, валов, колец, фланцев и других деталей в пат роне или центрах с помощью многорезцового блока или копира. Станок можно встраивать в автоматические линии.
Техническая характеристика станка
Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки, мм:
над станиной………………………………………………………………400
над суппортом………………………………………………………..……250
Наибольшая длина обрабатываемой заготовки, мм………………………500, 710
Число частот вращения шпинделя………………………………………………14
Частота вращения шпинделя, мин-1 ……………………………………..63—1250
Число подач продольного суппорта…………………………………….……….13
Подача продольного суппорта, мм/мин…………………………………..25—400
Скорость быстрых перемещений продольного суппорта, мм/мин………….3500
Число подач поперечного суппорта……………………………………….…….13
Подача поперечного суппорта, мм/мин…………………………..……….25—400
Скорость быстрых перемещений поперечного суппорта, мм/мин………….3500
Мощность электродвигателя главного движения, кВт………………………..17
Частота вращения электродвигателя, мин-1..……………………….………..1470
Мощность электродвигателей подач суппорта, кВт………………………….1,5
На нижней станине 1 установлена передняя бабка 2 с механиз мом главного движения и шпинделем 4. По продольным направля ющим нижней станины можно перемещать заднюю бабку 15, а по поперечным направляющим — поперечный суппорт 7 с механиз мом подач. На верхней станине 13 закреплена коробка подач 5 продольного суппорта 8, который перемещается по направляющим станины. На передней панели бабки расположен щиток 6 с кноп ками управления станком. Справа от продольного суппорта смон тированы передвижной кронштейн копирной линейки 12, командоаппарат 11 для управления циклом работы продольного суппорта и передвижной упор 10 для установки в рабочее положение ли нейки отскока продольного суппорта. Квадратными рукоятками 9 и 17 настраивают соответственно ползуны продольного 8 и по перечного 7 суппортов. Педалью 16 управляют работой пневмосистемы задней бабки. Ременная передача механизма главного движения закрыта кожухом 3. Электрооборудование станка рас положено в шкафу 14, а пневмоаппаратура — в корпусе станины 1. Электродвигатель главного движения находится внутри станины под передней бабкой.
Кинематическая схема станка изображена на рис. 6.3. От электродвигателя M1 через клиноременную передачу 115/270, вал I, сменные зубчатые колеса a/b, вал II, зубчатую передачу 96|60 (или 26/52), вал III и пару зубчатых колес 35/70 вращение передается на шпиндель IV. Движение подачи продольного и поперечного суп портов осуществляется от автономных коробок подач (АКП-2). Рабочее движение продольного суппорта осуществляется по цепи: электродвигатель М2, гитара сменных колес a1 /b1 c1/d1 червячная передача 1/44, муфта ЭМ1, ходовой винт IX, суппорт.
Быстрое перемещение продольного суппорта происходит по цепи: электродвигатель М2, вал V, винтовая зубчатая передача
13/42, муфта ЭМ2, ходовой винт IX, суппорт. Рабочее движение поперечного суппорта осуществляется по цепи: электродвигатель МЗ, гитара сменных колес a2 /b2 c2/d2 червячная передача 1/44, муфта ЭМЗ, вал XIII, ходовой винт, суппорт. Быстрое переме щение поперечного суппорта происходит по цепи: электродвигатель МЗ, вал X, винтовая зубчатая передача 13/42-, муфта ЭМ4, вал XIII, ходовой винт, суппорт.
Рис. 6.З. Кинематическая схема станка 1Н713
6.3 ОДНОШПИНДЕЛЬНЫЙ TOKAPKO-РЕВОЛЬВЕРНЫЙ АВТОМАТ 1Б140
На токарно-револьверном автомате 1Б140 (рис. 6.4.) в условиях крупносерийного и массового производства обраба тывают сложные по форме детали с применением нескольких по следовательно или параллельно работающих инструментов.
Техническая характеристика станка
Наибольший диаметр обрабатываемого прутка, мм…………………….………40
Наибольший диаметр нарезаемой резьбы:
в стальных деталях…………………………………………………….….М24
в деталях из латуни…………………………………………………….…М32
Наибольшая подача прутка за одно включение, мм……………………….…..100
Наибольший ход револьверной головки, мм…………………………….……..100
Время изготовления одной детали, с…………………………………..10,1—608,3
Частота вращения шпинделя, мин-1
при левом вращении………………………………………………160—2500
при правом вращении………………………………………………63—1000
Расстояние от торца шпинделя до револьверной головки, мм:
наименьшее…………………………………………………………………75
наибольшее………………………………………………………………..210
Мощность электродвигателя, кВт………………………………………………5,5
Рис. 6.4. Токарно-револьверный автомат 1Б140:
1 — основание; 2 — передний поперечный суппорт (задний поперечный суппорт на ри сунке не показан); 3 — продольный суппорт (расположен на переднем поперечном суп порте); 4 — шпиндельная бабка; 5 - вертикальный суппорт (их два); 6 - револьверная головка; 7 - станина; 8 - суппорт револьверной головки
Принцип работы станка. Пруток пропускают через направ ляющую трубу и закрепляют в шпинделе станка цанговым зажи мом. Инструмент закрепляют в револьверной головке, попереч ных и продольном суппортах. Инструментами револьверной го ловки обтачивают наружные поверхности, обрабатывают отвер стия и нарезают резьбу, инструментами поперечных суппортов обрабатывают фасонные поверхности, подрезают торцы, снимают фаски и отрезают готовые детали, а инструментом продольного суппорта (он установлен на переднем поперечном суппорте) обрабатывают конусы и осуществляют другие операции.
Главное движение. Вращение шпиндель V (рис. 6.5.) полу чает от электродвигателя M1 через коробку скоростей и клиноременную передачу. Электромагнитные муфты в коробке скоростей переключаются переключателями автоматически по установленной программе. Таким образом, на шпинделе можно автоматически получить по три различных частоты вращения при левом и правом вращении. Сменные зубчатые колеса a1 /b1 позволяют увеличить число частот вращения шпинделя.
Кинематическая цепь привода вспомогательного и распредели тельных валов. Вращение вспомогательного вала VII осуществля ется от самостоятельного электродвигателя М2 через червячную пару 2/24 при включенной зубчатой муфте 1. Вспомогательный вал вращается с частотой 120 мин-1, а при выключенной муфте 1 его можно вращать вручную маховиком 6.
От вспомогательного вала через червячную пару 1/18 вращение передается командоаппарату 2 переключения скоростей шпинделя, который по ходу технологического процесса обработки детали дает команды на включение соответствующих электромагнитных муфт в коробке скоростей. Через зубчатые колеса 36/72 72/72 вращение сообщается барабаном 3 и 4 механизмов подачи и зажима прутка. Револьверная головка 5 поворачивается через передачу 42/84 84/42 конические колеса 25/50 и мальтийский механизм 7 и 8.
Рис. 6.5. Кинематическая схема автомата 1Б140
От вала VIII через коробку подач и червячную пару 1/40 вращение передается первому распределительному валу XV, а через передачи 25/25 и 1/40 второму распределительному валу XVI. Валы XV и XVI связаны
передачей с i = 1.
На распределительном валу XVI установлены цилиндрический кулачок 9, осуществляющий подачу продольного суппорта 10, и барабаны 11, 12 и 13, дающие команды на включение однооборотной муфты 14 для поворота барабана командоаппарата 2, му фты 15 для подачи и зажима прутка и муфты 16 для поворота ре вольверной головки. Перед подачей прутка кулачок 17 (вал XVIII) с помощью зубчатого сектора z = 125 и колеса z = 20 поворачи вает качающийся упор и устанавливает его напротив переднего торца шпинделя. После подачи прутка упор отходит в исходное положение.
Качающийся упор применяют в том случае, когда все позиции в револьверной головке заняты режущими инструментами. Ка чающийся упор имеет меньшую жесткость, чем упор, установлен ный в револьверной головке. Поэтому при его применении для об работки точных деталей подрезают торец заготовки. Справа на валу XVI установлены дисковые кулачки 18, 19 для подачи верти кальных суппортов 22 и 23 кулачки 20, 21 для подачи попереч ных суппортов 24 и 25.
На распределительном валу XV расположены дисковый ку лачок 26 для подачи револьверного суппорта, барабан 27, управляющий приемником 28 готовых деталей, и барабан 29, переклю чающий с помощью муфты 30 распределительные валы с медлен ного вращения на быстрое и наоборот. Медленное вращение распределительных валов осуществляется от вала VIII через передачу 22/64 64/53 и сменные зубчатые колеса a/b c/d e/f (муфта 30 включена вправо).
Кинематические цепи привода вращения специальных при способлений. Вращение быстросверлильного приспособления осу ществляется от самостоятельного электродвигателя МЗ. Вращение через конические зубчатые колеса 24/18 и 17/17 передается на шпин дель 31 быстросверлильного приспособления, установленный в од ной из позиций револьверной головки. Этот шпиндель, вращаясь в направлении, обратном вращению заготовки, позволяет полу чать высокие скорости резания при сверлении отверстий малого диаметра.
Винтовой конвейер 33 удаления стружки получает вращение от вспомогательного вала VII через цепную передачу 18/12 и червячную пару 2/36 (муфту 32 включают вручную).
Суппорт револьверной головки. Револьверная головка в про цессе работы получает следующие движения: продольное пере мещение справа влево (быстрый подвод и рабочая подача), быстрый отвод в исходное положение и переключение с одной позиции на другую.
Продольное перемещение осуществляется от кулачка 19 (рис. 6.6.), профиль которого соответствует технологическому процессу обработки детали. Выступы кулачка, поднимая ролик рычага с зубчатым сектором 20, через рейку 18, связанную тя гой 21 и шатуном 22 с кривошипным валом 23, сообщают движе ние револьверной головке 1. Револьверная головка находится под постоянным действием пружины 17, стремящейся сдвинуть ее вправо. Когда ролик, скатываясь с выступа, попадает во впадину кулачка 19, пружина отводит револьверную головку вправо на расстояние, соответствующее глубине этой впадины.
Револьверная головка поворачивается от вспомогательного вала через зубчатые колеса 15 (z = 84) и 13 (z = 42), вал 14, ко нические колеса 12 и 9 с передаточным отношением 25/50, криво шипный вал 23 с диском 8 (на диске имеется палец 11 с роликом 10) и мальтийский крест 7 с шестью радиальными пазами а. Крест установлен на конце оси револьверной головки 1. При вращении кривошипного вала 23 ролик 10 входит в очередной паз мальтий ского креста и поворачивает его на 1/6 часть оборота вместе с ре вольверной головкой.
В рабочем положении револьверную головку удерживает фик сатор 2. Механизм фиксации состоит из пружины 3, кулачка 25 и рычага 4 с роликом 24. Когда кулачок 25, связанный с криво шипным валом 23, нажимает на ролик 24, рычаг 4 поворачивается на оси 6 и, преодолевая сопротивление пружины 3, вытягивает фиксатор 2 из гнезда револьверной головки 1. После поворота револьверной головки в новую позицию профиль кулачка 25 позволяет фиксатору 2 под действием пружины 3 войти в очередное гнездо револьверной головки и зафиксировать ее в новом поло жении. Рукоятка 5 служит для ручного отвода фиксатора
Рис. 6.6. Схема суппорта револьверной головки
Чтобы при повороте револьверной головки в другую позицию не повредить режущие инструменты и обрабатываемую заготовку, перед каждым поворотом головки револьверный суппорт быстро отводят назад. Это осуществляется следующим образом. При вра щении кривошипного вала 23, еще до того как ролик 10 дойдет до радиального паза а мальтийского креста 7 и начнется поворот револьверной головки, револьверный суппорт под действием кри вошипа К и шатуна 22 быстро отойдет назад. По окончании пово рота головки револьверный суппорт под действием кривошипа К займет первоначальное положение, при котором весь кривошипный механизм представляет собой одну жесткую систему (как показано на рисунке). Положение револьверного суппорта относительно торца шпинделя можно менять путем изменения положения тяги 21 в рейке 18 путем ввертывания или вывертывания резьбовой вту лки 16, которая связана с тягой 21.
Коробка подач (рис. 6.7.) автомата 1Б140 закреплена на правом торце станины и получает вращение от вспомогательного вала через крестовую муфту 2. В зависимости от положения зуб чатой муфты 1 коробка подач передает на распределительные валы медленное (рабочее) и ли быстрое вращение на вспомогательному оду.
Рис. 6.7. Коробка подач автомата 1Б140
Поперечный распределительный вал 2 (рис. 6.8.) несет на себе кулачок 1 подачи револьверного суппорта, который через прозрачную откидную крышку 3 устанавливают с передней сто роны автомата, т. е. к кулачку револьверного суппорта имеется свободный доступ.
Рис. 6.8. Поперечный распределительный вал автомата 1Б140
Продольный распределительный вал 1 (рис. 6.9.) в этом ав томате удобен с точки зрения наладки. Участок этого вала с дис ковыми кулачками подачи поперечных суппортов съемный. Для его снятия необходимо расстопорить винт 4, вывернуть стяжной винт 3, одновременно выдвигая вправо втулку 2. Чтобы снятию вала не мешали рычаги с роликами, их поднимают вверх и стопо рят. Подъем рычагов осуществляется специальным механизмом, состоящим из червяка и неполного червячного колеса.
Рис. 6.9.. Продольный распределительный вал автомата 1Б140
Поперечные суппорты (рис. 6.10) получают поступательное движение по оси шпинделя от рычагов с зубчатыми секторами 5, связанными с зубчатыми рейками 3, а установочное перемещение при наладке — от винтов 6 и 4. На переднем суппорте имеются продольные направляющие 2, по которым перемещается параллель но оси шпинделя под углом к нему продольный суппорт 1. Рабочее движение суппорты получают от кулачков, установленных на распределительном валу автомата.
Рис. 6.10. Поперечные суппорты автомата 1Б140
Механизм подачи и зажима прутка шпиндельного узла 7 (рис. 6.11) состоит из подающей цанги 9, ввернутой в подающую трубу 4, и зажимной цанги 11, ход которой вправо ограничивается гайкой 12, Подающая цанга закалена в сжатом состоянии, а за жимная — в разжатом. Механизм установлен в опорах 1 и 14 и работает следующим образом. В определенный момент, соответ ствующий циклу работы станка, получают вращение кулачки барабанного типа 17 и 18, управляющие зажимной и подающей цан гами. Это происходит после отрезки обработанной детали. Враще ние кулачков 17 и 18 осуществляется от вспомогательного вала через передачу 36/72 72/72 (см. рис. 6.5.)
Рис. 6.11. . Механизм подачи и зажима прутка автомата 1Б140
Первоначально от кулачка 18 (см. рис. 6.11.) через рычаг 19 на расчетную величину подачи прутка перемещаются влево подающие труба 4 и цанга 9. При этом лепестки цанги скользят по зажатому прутку. Затем от кулачка 17 движение через рычаг 16 передается втулке 5. Во время подачи прутка необходимо, чтобы цанга 11 была в разжатом состоянии, поэтому втулке 5 сообща ется перемещение вправо. Втулка 5 освобождает левые (длинные) концы рычажков 6, и трубка 8 и втулка 10 под действием пру жины 13 быстро отходят влево. Зажимная цанга разжимается и освобождает пруток. После этого подающая цанга получает дви жение вправо и за счет сил трения перемещает пруток до упора, установленного в револьверной головке. Затем от рычага 16 втулка 5 перемещается влево, нажимает на левые концы рычаж ков 6, а они, опираясь на шайбу 15, смещают вправо трубу 8 и втулку 10, которая своим внутренним конусом сжимает зажимную цангу 11. Длину хода подающей цанги регулируют изменением положения камня 2, который можно перемещать винтом 3 по пазу рычага 19.
Наладка автомата 1Б140 включает разработку технологиче ского процесса обработки и карты наладки, выбор нормальной и изготовление специальной оснастки, кинематическую наладку и монтаж оснастки на станке. При разработке технологического процесса обработки необходимо соблюдать следующие рекомен дации: а) стремиться вести обработку одновременно несколькими инструментами; при этом не совмещать черновые и чистовые пере ходы, так как это увеличивает параметры шероховатости и сни жает точность обработки; б) обеспечивать по возможности сов местную работу инструментов револьверной головки и поперечных суппортов; в) при точении фасонными резцами фаски на переход ных кромках заменять дугами окружностей радиусами R = 0,2 ... 0,3 мм; г) перед сверлением отверстий диаметром менее 10 мм необходимо производить центрование сверлом с вылетом l≤2d; д) сверление глубоких отверстий (l > 4d) следует разбивать на несколько переходов; е) наиболее точные размеры по длине детали следует получать инструментами, закрепленными в попе речном суппорте; ж) если в револьверной головке занято всего два-три гнезда, необходимо переключать ее через одно отверстие или, если это возможно, обрабатывать две детали за один цикл.
Пример расчета наладки. Рассчитать наладку револьверного автомата 1Б140 для изготовления винта (табл. 6.1).
1. Разработка технологического процесса (рис. 6.12). Переходы 1—3, 5, 6 осуществляются револьверным суппортом, переход 4 — передним и задним суп портами, переход 7 — вертикальным суппортом. Все переходы рабочих и вспо могательных ходов в установленной последовательности заносят в операционную карту обработки, отдельно для каждого суппорта.
2. Выбор режимов резания. По нормативам режимов резания для обработки заготовки из стали 12 резцами из быстрорежущей стали Р18 устанавливаем сле дующие режимы резания: скорость резания для протачивания и отрезки v1 = 65 м/мин, для нарезания резьбы v2 = 8 м/мин; подача для продольного точе ния S1 = 0,12 мм/об, для поперечного точения S2 = 0,5 мм/об, для отрезки S3 = 0,04 мм/об. Значения подач заносят в графу 6, а скоростей резания — в графу 5 операционной карты.
Рис. 6.12 .Схема технологического процесса
3. Определение частоты вращения шпинделя: при протачивании и отрезке nшп1=1000v1/πd = 1000×65/3,14 ×24=863 мин-1, при нарезании резьбы пшт2 =1000v2/πd1 = 1000×8/3,14 ×16=159 мин-1
По паспорту станка подбираем ближайшую частоту вращения шпинделя: при протачивании и отрезке nшп1= 800 мин-1, при нарезании резьбы пшт2 = 160 мин-1.
Фактические скорости резания:
v1=πdnшп1/1000=3,14×24×800/1000=60,5 м/мин
v2=πdnшп2/1000=3,14×16×160/1000=8,05 м/мин
что допустимо.
По паспорту станка подбирают сменные колеса в коробке скоростей с числом зубьев a1 = 25; b1 = 70.
Так как различные переходы осуществляются при разных частотах шпинделя, то число оборотов вала шпинделя не пропорционально затратам времени на выполнение этих переходов. Для расчета наладки определяют принятые (приведенные) числа оборотов вала шпинделя, пропорциональные затратам вре мени. За основную частоту вращения шпинделя принимают ту, при которой осу ществляется наибольшее число переходов (во всех случаях лучше брать одну из максимальных частот вращения шпинделя). Для данного примера основная частота вращения шпинделя nосн = 800 мин-1
Приведенное число оборотов вала шпинделя для других переходов опреде ляют, умножив действительно нужное число оборотов вала шпинделя на коэф фициент приведения k. Коэффициент приведения равен отношению основной частоты вращения шпинделя nосн к частоте вращения шпинделя, при которой выполняется данный переход.
Таблица 6.1. Операционная карта обработки на автомате 1Б140
Продолжение табл. 6.1.
Продолжение табл. 6.1.
Коэффициент приведения при нарезании резьбы
k =nосн/nшп2=800/160=5
4. Определение рабочего пути инструмента.
Переход 2 — протачивание участка под резьбу М16×2:
l2 = а + b2 = 0,5 + 24 = 24,5 мм,
где а — участок пути медленного подвода инструмента.
Переход 3 — черновое протачивание (до 20,5 мм) поверхности диаметром 20 мм;
l3 = а + b3 =0,5 + 14 = 14,5 мм.
Переход 4 протачивание канавки:
l4 = а + 0,5(dзаг— d) = 0,5 + 0,5 (20,5 - 18) = 1,75 мм.
Переход 4 — подрезка со снятием фаски 1×45°; принимаем l4=3 мм
Переход 5 — чистовое протачивание поверхности диаметром 20 мм;
l5 = а + b5 + 0,5= 0,5+ 11 +0,5-= 12 мм,
где 0,5 — перебег инструмента, мм.
Переход 6 — нарезание резьбы:
l6= Р (т + 2) = 2 (10 + 2) = 24 мм,
где Р — шаг резьбы; т — число ниток резьбы на нарезаемом участке.
Переход 7 — отрезка. Учитывая, что при подрезке и снятии фаски была проточена поверхность диаметром 22 мм, и принимая ширину прорезного резца В = 3 мм, получим
l7 =а + 0,5d + с + 0,5 = 0,5 + 11 + 1 + 0,5 = 13 мм,
где с = 0,3 В — величина добавочного хода резца для зачистки торца.
Найденные значения рабочего пути заносим в графу 4 операционной карты.
5. Определение числа оборотов вала шпинделя, необходимых для выполне ния каждого рабочего перехода.
Переход 2 — протачивание участка под резьбу М16×2:
n2=l2/S1=24,5/0,12 = 205 оборотов
Переход 3 — черновое протачивание поверхности диаметром 20 мм;
n3=l3/S1=14,5/0,12 = 121 оборотов
Переход 4 — протачивание канавки:
n4=l4/S2=1,75/0,05 = 35 оборотов.
Переход 4 — подрезка и снятие фаски:
n'4=l'4/S2=3/0,05 = 60 оборотов.
Переход 5 — чистовое протачивание поверхности диаметром 20 мм:
n5=l5/S1=12/0,12 = 100 оборотов.
Переход 6 — нарезание резьбы М16×2:
n6=l6/P=24/2 = 12 оборотов.
Переход 6 — свинчивание плашки:
n'6=l'6/ P=24/2 = 12 оборотов
Переход 7 — отрезка:
N7=l7/S3=13/0,04 = 325 оборотов.
Полученные значения заносим в графу 8 операционной карты. В графу 9 вписываем принятое приведенное число оборотов, приходящееся на неперекрываемые рабочие переходы. Суммируя данные графы 9, находим общее число обо ротов вала шпинделя, необходимых для осуществления всех рабочих переходов:
Σnp.x = 205 + 121 + 100 + 60 + 12 + 60 + 325 = 883 оборота.
6. Определение числа делений кулачков для осуществления вспомогатель ных ходов. По паспорту станка принимаем: для подачи и зажима прутка — три деления; для первого поворота револьверной головки — два деления и для после дующих поворотов — по три деления; для переключения направления и частоты вращения шпинделя — одно деление; для отхода отрезного резца — одно деление.
Принятое число делений заносим в графу 11 операционной карты. Деления, соответствующие двум поворотам револьверной головки после шестого перехода, не учитываем. Время, в течение которого совершаются указанные движения, перекрывается. Общее число делений кулачка, необходимое для всех вспомога тельных ходов, составляет 16.
7. Определение числа делений кулачков для осуществления рабочих ходов. Число делений кулачков на все рабочие движения 100 — 16 = 84, так как диск разделен на 100 равных частей. Число оборотов вала шпинделя, соответствующее одному делению участков рабочих ходов,
q= np.x/(100-UB)=883/84=10,5
где UB — число делений кулачка на все вспомогательные движения.
Число делений кулачка, приходящихся на каждый рабочий переход,
U =np /q
где np — число оборотов вала шпинделя на каждый рабочий переход;
переход 2 — протачивание участка под резьбу М16×2:
U2 =n2 /q=205/10,5=19,4; принимаем 19 делений
переход 3 — черновое протачивание поверхности диаметром 20 мм;
U3 =n3 /q=121/10,5= 11,5; принимаем 11 делений;
переход 4 — протачивание канавки (перекрывается):
U4 =n4 /q=35/10,5=3,3: принимаем 3 деления;
переход 4 — подрезка и снятие фаски:
U'4 =n'4 /q = 60/10,5 = 5,7; принимаем 6 делении;
переход 5 — чистовое протачивание поверхности диаметром 20 мм:
U5 =n5 /q=100/10,5== 9,5; принимаем 10 делений;
переход 6 — нарезание резьбы М16×2:
U6 =n6 /q=60/10,5= 5,7; принимаем 6 делений;
переход 6 — свинчивание плашки:
U'6 =n'6 /q = 12/10,5= 1,2; принимаем 1 деление;
переход 7 — отрезка:
U7 =n7 /q=325/10,5= 30,9; принимаем 31 деление,
Полученное число делений заносим в графу 10 операционной карты. В зави симости от числа делений, принятых для рабочих и вспомогательных ходов, рас пределяем участки кулачков револьверного и поперечных суппортов по по рядку переходов, устанавливая их границы нумерацией делений. В графе 12 указаны номера делений, от которых начинается участок, а в графе 13 — номера делений, которыми он заканчивается.
8. Определение производительности автомата. Если одному делению ку лачка соответствует 10,5 оборотов шпинделя, для осуществления полного цикла обработки детали потребуется
nц= 10,5×100= 1050 оборотов.
Время, потребное для изготовления одной детали,
Т=60 nц/ nосн=(60×1050)/800 ≈ 79 с.
Технологическая производительность станка
Q= nосн/ nц =800/1050=0,75 шт/мин = 45,6 шт/ч.
Принимаем по паспорту станка Т= 80,1 с; тогда фактическая производительность станка
Qфакт =3600/Т =3600/80,1=45 шт/ч
9. Подбор сменных колес на гитаре распределительного вала. В соответствии со штучным временем Т = 80,1 с по паспорту станка подбираем сменные зуб чатые колеса: а = 73; d=11; с= 35; d = 65; е = 30; f = 70.
10. Определение расстояния от револьверной головки до цанги в конце каж дого перехода. Если длина детали lд = 48 мм и ширина отрезного резца В = = 3 мм, длина выступающей части прутка
lзаг = lд + В + 5 = 48 + 3 + 5 = 56 мм,
где 5 — расстояние от цанги до отрезного резца, мм.
Наименьшее расстояние от револьверной головки до цанги Lmln определяют по паспорту. Для данного станка Lmln = 75 мм.
Расстояние между револьверной головкой и цангой с учетом размеров дер жавок (см. рис. 6.12. ) и ∆L = L — Lmln
для перехода 1 L1 = lзаг + lупора = 55 + 64 = 120 мм; ∆ L1 = 45 мм;
для перехода 2 L2 = lзаг – l2 + h2 = 56 — 24 + 62 = 94 мм; ∆ L2 = 19 мм;
для перехода 3 L3 = lзаг – l3 + h3 = 56 — 38 + 62 = 80 мм; ∆ L3= 5 мм;
для перехода 5 L5= lзаг – l5 + h5 = 56 — 35,5 + 62 = 82,5 мм; ∆ L5 = = 7,5 мм;
для перехода 6 L5 = lзаг – l6+ h6 =56 — 24 + 67 = 99 мм; ∆ L6 = 24 мм.
11. Определение радиусов кулачка револьверной головки. По паспорту станка максимальный радиус кулачка револьверной головки Rmax = 140 мм, минимальный Rmln = 60 мм. Радиусы кулачка в конце R и в начале Ro перехода находим по уравнениям
R = Rmах - ∆L и R0 = Rmах - ∆L — l,
где l— ход инструмента;
для перехода 1 R1 = 140 — 45 = 95 мм; R01= 95 мм;
для перехода 2 R2 = 140— 19= 12) мм; R02 = 121 —24,5= 96,5 мм;
для перехода 3 R3= 140 — 5= 135 мм; R03 = 135 — 14,5= 120,5 мм;
для перехода 5 R5= 140 — 7,5 = 132,5 мм; R05 = 132,5 — 12 = 120,5 мм;
для перехода 6 R6 = 140—24= 116 мм; R06= 116 —24 = 92 мм.
Полученные данные заносим в графы 14 и 15 операционной карты.
12. Определение радиусов кулачков поперечных суппортов. Обычно радиус кулачков попе речных суппортов в конце пе рехода принимают равным Rmax, а в начале перехода определяют расчетом. По паспорту для данного станка Rmax = 80 мм. Для операции 4 (передний суппорт) R4 = 80 мм;
R04 = 80 — 1,75=78,25 мм; для операции 4 (задний суппорт) R'4 = 80 мм;
R'04 = 80 — 3 = 77 мм; для опера ции 7 (верхний суппорт) R7 = 80 мм;
R07= 80—13 = 67 мм.
Полученные данные зано сим в графы 14 и 15 операцион ной карты.
Наиболее сложный про филь имеет дисковый кула чок револьверной головки. Его профиль (так же, как и других кулачков) вычер чивают на основе данных операционной карты и раз меров кулачка. В соот ветствии с этим заготовку кулачка делят лучами на 100 равных частей (рис. 6.13). Радиусы R криволинейных лучей равны расстоянию от центра ролика до оси качания рычага, несущего ролик, а центры этих радиусов должны располагаться на окружности радиуса R1, ко торый приведен в паспорте станка. Кулачки вычерчивают в масштабе 1:1.
Рис 6.13 . Заготовка кулачка (а) и кулачок (б)
Разбивку кулачка для каждого перехода начинают от нулевого луча; отсчет производят по часовой стрелке, если смотреть на кулачок револьверной головки с задней стороны станка, а для кулачков поперечных суппортов — со стороны револьверной головки.
После проведения лучей вычерчивают профиль кулачка. Вы черчивать начинают с участка, соответствующего подаче и зажиму прутка. Этот участок начинается с нулевого луча, который на чертеже должен пересекать вертикальную центровую линию кулачка в точке, являющейся центром ролика, находящегося на максимальном радиусе. На этой же центровой вертикальной ли нии должен находиться центр фиксирующего отверстия кулачка. Во всех случаях, когда инструмент не должен иметь осевых пере мещений, соответствующий участок профиля кулачка очерчивает ся дугой окружности из центра кулачка.
Профиль участков для переключений револьверной головки (за исключением первого) состоит из трех различных кривых, по следовательно обеспечивающих отвод револьверной головки, ее поворот и последующий подвод. Кривые подвода и отвода головки вычерчивают по специальному шаблону, чертеж которого прикла дывают к паспорту станка. Шаблон накладывают на чертеж ку лачка так, чтобы их центры совпали. Кривую подбирают в зави симости от времени обработки, которое обозначено на шаблоне. Кривые спуска и подъема сопрягают с дугой поворота револьвер ной головки дугами, радиус которых на 0,5 мм больше радиуса ролика. В большинстве случаев разность радиусов конца подъема и поворота револьверной головки принимают равной 1 мм. Тогда участок подъема высотой 1 мм вычерчивают без всякого шаблона.
Участки кулачков, сообщающие подачу инструменту, вычер чивают по архимедовой спирали или по дуге, близкой к ней, для равномерного подъема ролика. Практикой доказано, что кулачки с профилями рабочих участков по дуге окружности также удов летворяют необходимым требованиям. На рис. 6.13., б показан кулачок револьверной головки, вычерченный по данным опера ционной карты.
7 СТАНКИ СВЕРЛИЛЬНО-РАСТОЧНОЙ ГРУППЫ
7.1 ТИПЫ СВЕРЛИЛЬНЫХ СТАНКОВ
Сверлильные станки предназначены для сверления отверстий, нарезания в них резьбы метчиком, растачивания и при тирки отверстий, вырезания дисков из листового материала и т. д. Эти операции выполняют сверлами, зенкерами, развертками и другими подобными инструментами. Существуют следующие типы универсальных сверлильных станков.
1. Одношпиндельные настольно-сверлильные станки для обра ботки отверстий малого диаметра. Станки широко применяют в приборостроении. Шпиндели этих станков вращаются с большой частотой.
2. Вертикально-сверлильные станки (основной и наиболее распространенный тип) применяют преимущественно для об работки отверстий в деталях сравнительно небольшого размера. Для совмещения осей обрабатываемого отверстия и инструмента на этих станках предусмотрено перемещение заготовки относи тельно инструмента.
3. Радиально-сверлильные станки используют для сверления отверстий в деталях больших размеров. На этих станках совме щение осей отверстий и инструмента достигается перемещением шпинделя станка относительно неподвижной детали.
4. Многошпиндельные сверлильные станки обеспечивают зна чительное повышение производительности труда по сравнению с одношпиндельными станками.
5. Горизонтально-сверлильные станки для глубокого сверления.
К группе сверлильных станков можно также отнести центро вальные станки, которые служат для получения в торцах загото вок центровых отверстий. Основными размерами сверлильных стан ков являются наибольший условный диаметр сверления, размер конуса шпинделя, вылет шпинделя, наибольший ход шпинделя, наибольшие расстояния от торца шпинделя до стола и до фунда ментной плиты и др.
7.2 ВЕРТИКАЛЬНО-СВЕРЛИЛЬНЫЙ СТАНОК 2Н135
На станине 1 вертикально-сверлильного станка (рис. 7.1) размещены основные части станка. Станина имеет вер тикальные направляющие, по которым перемещаются стол 9 и сверлильная головка 3, несущая шпиндель 7 и двигатель 2, Управление коробками скоростей и подач осуществляется руко ятками 4, ручная подача — штурвалом 5. Глубину обработки конт ролируют по лимбу 6. В нише размещены электрооборудование и противовес. В некоторых станках электрооборудование выносят в отдельный шкаф 12. Фундаментная плита 11 служит опорой станка. Стол 9 станка перемещают по направляющим с помощью винтового механизма маховичком 10. Охлаждающая жидкость подастся электронасосом по шлангу 8.
Рис. 7.1. Вертикально-сверлильный станок
Техническая характеристика станка
Наибольший диаметр сверления, мм ……………………………………..…….35
Конус шпинделя …………………………………………………..……Морзе № 4
Наибольшее осевое перемещение шпинделя, мм……………………………..250
Вылет шпинделя, мм……………………………………………………………300
Расстояние от конца шпинделя до стола, мм…………………………….30—750
Частота вращения шпинделя, мин-1 …………………………………..31,5—1400
Число частот вращения шпинделя………………………………………………12
Подача, мм/об …………………………………………………………….0,1 —1,2
Число подач…………………………………………………………….………….9
Мощность электродвигателя главного движения, кВт………………………..4,5
Частота вращения вала электродвигателя, мин-1 ……………………………1450
Станок является универсальным вертикально-сверлильным и относится к конструктивной гамме вертикально-сверлильных станков средних размеров 2Н118, 2Н125, 2Н135 и 2Н150 с условным диаметром сверле ния соответственно 18, 25, 35 и 50 мм. Станки этой гаммы широко унифицированы между собой. Агрегатная компоновка и возможность автоматизации цикла обеспечивают создание на их базе специальных стан ков.
7.2 АЛМАЗНО-РАСТОЧНЫЕ СТАНКИ
На алмазно-расточных станках выполняют тонкое рас тачивание точных цилиндрических и конических отверстий, а при наличии дополнительной оснастки их используют также для обработки торцов, канавок, фасонных поверхностей вращения и т. п. Алмазно-расточные станки подразделяют на вертикальные и горизонтальные, одно- и многошпиндельные. Горизонтальные стан ки могут быть односторонними и двусторонними.
На алмазно-расточных станках обрабатывают детали при вы соких скоростях резания (до 1000 м/мин), малых подачах (0,01 — 0,1 мм/об) и малых глубинах резания (0,05—0,5 мм). В качестве инструментов применяют алмазные и твердосплавные резцы.
Движения в станке (рис. 7.2). Главным движением в алмаз но-расточных станках является вращение шпинделя с инструмен том. Вертикальные одношпиндельные алмазно-расточные станки имеют разделенный привод главного движения, т. е. вращение шпинделю от коробки скоростей передается через ременную передачу. В горизонтальных алмазно-расточных станках, предназначенных для более точных работ, коробка скоростей отсутствует; электродвигатель расположен вне станка, и шпинделям расточных головок вращение сообщается только с помощью ременной пере дачи. Необходимая частота вращения шпинделя настраивается ступенчатыми или сменными шкивами.
Рис. 7.2. Алмазно-расточные станки:
а — вертикальный; б – горизонтальный
Движение подачи в вертикальных одношпиндельных станках сообщается шпинделю, в горизонтальных односторонних и дву сторонних станках — столу с установленным приспособлением для закрепления заготовки. Стол совершает сложный цикл рабо чих и быстрых перемещений, подавая заготовку то к одним, то к другим шпиндельным головкам, установленным на мостиках. В специализированных алмазно-расточных станках движение по дачи сообщается шпиндельным головкам, а заготовка остается не подвижной. Для получения подач чаще всего используют гид равлический привод, бесступенчато регулирующий подачу.
Точность вращения шпинделя в значительной степени определя ет выходную точность обработки. Шпиндели монтируют на вы сокоточных подшипниках качения или скольжения. Вращение на шпиндель для получения малых параметров шероховатости обрабатываемой детали передается ременной передачей. Шпиндель и закрепленные на нем детали обычно уравновешивают. Приме нение гидравлической установки дает возможность не только при менять бесступенчатое регулирование подачи, но также автомати зировать цикл перемещения стола и другие вспомогательные опе рации. Электродвигатели, насосы и другие механизмы станка вы носят за пределы станка, что также способствует повышению точ ности и уменьшению тепловых деформаций базовых деталей станка. Тонкое (алмазное) растачивание имеет следующие достоин ства: в порах обработанной поверхности отсутствуют абразивные зерна, наблюдаемые при обработке абразивным инструментом (шлифованием и хонингованием); высокая точность обработки отверстий, отклонение от кругл ости 0,003—0,005 мм и параметр шероховатости поверхности Ra = 0,16 ... 0,63 мкм.
7.3 КООРДИНАТНО-РАСТОЧНЫЕ СТАНКИ
На координатно-расточных станках можно размечать и центровать, сверлить, развертывать и окончательно растачивать отверстия, обрабатывать фасонные контуры, фрезеровать торцы бобышек и др. Станки этого типа применяют для обработки точ ных отверстий в тех случаях, когда расстояния между их осями или расстояния их осей до базовых поверхностей детали должны быть выдержаны с очень высокой точностью.
Точные расстояния между осями обработанных отверстий и принятыми базовыми поверхностями получают на этих станках без применения каких-либо приспособлений для направления инструмента. Для точного отсчета перемещений подвижных уз лов станка координатно-расточные станки имеют специальные устройства: точные ходовые винты с лимбами и нониуса ми, жесткие и регулируемые концевые меры вместе с ин дикаторными устройствами, точные линейки в сочетании с оптическими приборами и индуктивные проходные вин товые датчики. При этом применяют механические, оп тико-механические, оптиче ские, оптико-электрические и электрические системы.
Рис. 6.3. Координатно-расточный станок 2А450:
1 — станица; 2 — стойка; 3 — шпин дельная бабка; 4 — стол
Координатно-расточные станки бывают одно- и двухстоечные. Одностоечные координатно-расточные станки обычно снабжают крестовым столом, который может перемещаться в двух взаимно перпенди кулярных направлениях (продольном и поперечном). Шпиндель имеет вращательное движение и движение подачи в осевом направ лении. У двухстоечных координатно-расточных станков стол мо жет перемещаться только в продольном направлении, а попе речное перемещение по траверсе получает головка со шпинделем. Координатно-расточные станки можно использовать как из мерительные машины для проверки размеров деталей и особо точ ных разметочных работ. Во избежание температурных влияний окружающей среды на точность работы эти станки необходимо устанавливать в изолированном помещении, где поддерживается температура 20 °С.
Основной особенностью одностоечного координатно-расточного станка 2А450 (рис. 7.3.) является то, что он оборудован оптиче скими устройствами, позволяющими отсчитывать целую и дроб ную части размера. Поэтому точность отсчета перемещений стола не зависит от механизмов, перемещающих стол, и не нарушается даже при изнашивании этих механизмов. В условиях нормальной эксплуатации станок обеспечивает точность установки межцент ровых расстояний в прямоугольной системе координат 0,001 мм, в полярной системе — 5 угл. с.
8 ФРЕЗЕРНЫЕ СТАНКИ И ДЕЛИТЕЛЬНЫЕ ГОЛОВКИ
8.1 КОНСОЛЬНО-ФРЕЗЕРНЫЕ СТАНКИ
На фрезерных станках можно обрабатывать наружные и внутренние поверхности различной конфигурации, прорезать прямые и винтовые канавки, нарезать наружные и внутренние резьбы, обрабатывать зубчатые колеса и т. п. (рис. 8.1). Разли чают станки: консольно-фрезерные (горизонтальные, вертикаль ные, универсальные и широкоуниверсальные), вертикально-фре зерные бесконсольные, продольно-фрезерные (одно- и двухстоечные), фрезерные непрерывного действия (карусельные и барабан ные), копировально-фрезерные (для контурного и объемного фре зерования), гравировально-фрезерные, специализированные (резьбофрезерные, шпоночно-фрезерные, шлицефрезерные и др.).
В современных фрезерных станках применяют разделенные при воды главного движения и подач, механизмы ускоренных переме щений стола (во всех направлениях), однорукояточное управле ние изменения скоростей подач. В станках узлы и детали широко унифицированы.
Станки называют консольными потому, что стол станка уста новлен на консоли, перемещающейся вверх по направляющим ста нины. К консольно-фрезерным станкам относят горизонтально-фрезерные, вертикально-фрезерные, универсальные и широкоуни версальные станки. Основным размером фрезерных станков об щего назначения является размер рабочей поверхности стола. У горизонтальных консольно-фрезерных станков ось шпинделя расположена горизонтально, и стол передвигается в трех взаимно перпендикулярных направлениях.
Рис.8.1. Фрезы:
а — цилиндрическая; б — торцовая; в — дисковые; г — прорезные (отрезные); д — концевые; е — угловые; ж — фасонные; з — шпоночная при работе на станках с маятниковой подачей; и — шпоночная при работе на вертикально-фрезерных станках; t -глубина резания; В - ширина фрезерования
Универсальные консольно-фрезерные станки (рис. 8.2) внешне почти не отличаются от горизонтальных станков, но имеют по воротный стол, который помимо возможности перемещения в трех взаимно перпендикулярных направлениях может быть повернут вокруг своей вертикальной оси на ±45°. Это позволяет обрабаты вать на станке винтовые канавки и нарезать косозубые колеса. Вертикальные консольно-фрезерные станки (рис. 8.3) по внешнему виду отличаются от горизонтальных вертикальным расположением оси шпинделя и отсутствием хобота. Хобот у гори зонтальных станков служит для закрепления кронштейна, поддер живающего конец фрезерной оправки.
Рис. 8.2. Универсальный у консольно-фрезерный станок 6Р82:
1 — станина; 2, 6 — кнопочная станция; 3 — коробка переклю чения скоростей; 4 — электро двигатель главного движения; 5 — лимб частоты вращения шпинделя; 7 — коробка скоро стей (в корпусе станины); 8 — хобот; 9 — шпиндель; 10 — под вески; 11 — рукоятка включе ния продольной подачи; 12 — стол; 13 — поворотная часть; 14 — поперечные салазки; 15 — консоль; 16— фундаментная плита; 17 — рукоятка переключения подач;
18 — лимб с величинами подач; 19 — механизм переключения подач; 20 - ко робка подач
Рис. 8.3. Общий вид вертикального консольно-фрезерного станка 6Р12
Рис. 8.4. Широкоуниверсальный консольно-фрезерный станок
Широкоуниверсальные консольно-фрезерные станки (рис. 8.4.) в отличие от универсальных имеют дополнительный шпиндель, по ворачивающийся вокруг вертикальной и горизонтальной осей. Имеются также широкоуниверсальные станки с двумя шпинде лями (горизонтальным и вертикальным) и столом, поворачиваю щимся вокруг горизонтальной оси. В широкоуниверсальных фре зерных станках шпиндель может быть установлен под любым углом к обрабатываемой заготовке.
Горизонтально-, вертикально- и универсально-фрезерные станки являются основными модификациями консольно-фрезерных станков и представляют собой станки общего назначения.
8.2 ВЕРТИКАЛЬНО-ФРЕЗЕРНЫЕ БЕСКОНСОЛЬНЫЕ СТАНКИ
Бесконсольные вертикально-фрезерные станки (вер тикально-фрезерные станки с крестовым столом) применяют для фрезерования крупных деталей с большой толщиной срезаемого слоя. Бесконсольные станки имеют большую мощность, высокие частоты вращения шпинделя и подачи стола. Шпиндельная бабка с расположенной в ней коробкой скоростей перемеща ется в вертикальном направле нии по направляющим станины. Вращение шпинделя осуществ ляется от отдельного электро двигателя. У некоторых стан ков можно устанавливать ось шпинделя под углом. Стол имеет движения по двум взаимно пер пендикулярным направлениям в горизонтальной плоскости.
Вертикально-фрезерные бесконсольные станки выпускают в ос новном со столом шириной 630, 800 и 1000 мм. Станком управляют обычно с подвесного пульта. На базе основных исполнений стан ков изготовляют различные модификации (с поворотной шпин дельной бабкой, со встроенным круглым столом, копировальные и др.).
Вертикально-фрезерный бесконсольный станок 6А59 показан на рис. 8.5.
Техническая характеристика станка
Размер рабочей поверхности стола, мм:
ширина…………………………………………………………………….1000
длина………………………………………………………………………2500
Перемещение стола, мм:
продольное………………………………………………………………..2000
поперечное …………………………………………………………….…..950
Расстояние от торца шпинделя до поверхности стола, мм……………100—1000
Частота вращения шпинделя, мин-1 ……………………………………..25—3250
Подача (бесступенчатое регулирование), мм/мин………………………20—1500
Мощность электродвигателя главного движения, кВт…………………………22
Масса, т………………………………………………………………………….23,6
Рис. 8.5. Вертикально-фрезерный станок с крестовым столом 6А59
Станок применяют для фрезерных работ, используя различные виды быстрорежущего и твердосплавного инструмента, а также для простых расточных и сверлильных работ с вертикальной по дачей фрезерной бабки.
8.3 ПРОДОЛЬНО-ФРЕЗЕРНЫЕ СТАНКИ
Продольно-фрезерные станки предназначены для об работки горизонтальных, вертикальных, наклонных и фасонных поверхностей деталей торцовыми, цилиндрическими и фасонными фрезами. Станки выпускают одно- и двухстоечными, с одним или несколькими шпинделями. Продольно-фрезерные станки имеют рабочий стол, совершающий только продольное перемещение. Главным движением в продольно-фрезерных станках является вращательное движение шпинделя бабок, а движениями подач — продольное движение стола и соответствующие перемещения шпин дельных бабок. Кроме рабочих движений станки имеют обычно следующие установочные движения: быстрые продольные пере мещения стола; быстрые перемещения шпиндельных бабок; бы стрый подъем или опускание траверсы; перемещение гильз шпин делей каждой шпиндельной бабки для точной установки фрез на нужную толщину срезаемого слоя; поворот любой из шпиндель ных бабок для установки фрезы под нужным углом (у станков с поворотными шпиндельными бабками). Ширина стола продольно-фрезерных станков находится в пределах 320—5000 мм, а длина 1000—12500 мм и более. Каждый шпиндель приводится в движе ние от отдельного электродвигателя.
Современные продольно-фрезерные станки имеют высокую про изводительность. Машинное время при обработке сокращается в результате высоких скоростей шпинделей, высоких подач, больших тяговых сил приводов подач и достаточных мощностей шпиндельных бабок. Вспомогательное время сокращается в ре зультате механизации вспомогательных операций, при примене нии дистанционного управления станком с одного подвесного пульта. В конструкциях станков предусмотрены возможность на ладки с пульта управления любого режима работы, дистанцион ное бесступенчатое регулирование подач (для станков с шириной стола 500 мм и более), зажим и отжим перемещаемых узлов, их перемещение, механизированная уборка стружки из зон резания и другие виды механизации.
У продольно-фрезерных станков неподвижная станина яв ляется основанием, к которому у двухстоечных станков крепят две стойки без поперечины или с поперечиной, а у одностоечных — одну стойку, несущую консольную траверсу.
Рис.8.6. Двухстоечный продольно-фрезерный станок
Двухстоечный продольно-фрезерный станок с неповоротными шпиндельными бабками показан на рис. 8.6., одностоечный ста нок с неповоротной шпиндельной бабкой — на рис. 8.7. Схемы компоновок одностоечных и двухстоечных станков приведены на рис. 8.8.
Рис. 8.7. Одностоечный продольно-фрезерный станок
Рис. 8.8. Схемы компоновок продольно-фрезерных станков
8.4 ДЕЛИТЕЛЬНЫЕ ГОЛОВКИ
Делительные головки применяют при работе на консольно-фрезерных станках для установки заготовки под требуе мым углом относительно стола станка, поворота ее на определен ный угол, деления окружности на нужное число частей, а также для непрерывного вращения заготовки при фрезеровании винто вых канавок.
Различают делительные головки для непосредственного деле ния (делительные приспособления), оптические делительные го ловки и универсальные делительные головки. Универсальные делительные головки делят на лимбовые и безлимбовые. Наибо лее распространены лимбовые головки. Универсальные делитель ные головки могут быть использованы для простого и дифферен циального деления.
Делительные головки для непосредственного деления приме няют для деления на малое число частей. Они имеют корпус, в ко тором вращается шпиндель. На шпиндель насажен делительный диск, с помощью которого осуществляется отсчет при делении. Так как отсчет происходит непосредственно по диску, а деление производят без промежуточного механизма, то такое деление на зывают непосредственным. Делительные головки для непосред ственного деления могут быть вертикальными и горизонтальными; они предназначены для деления на 2, 3, 4, 6, 8, 12 и 24 частей. Их применяют при фрезеровании поверхностей и канавок режу щих инструментов, для обработки простых деталей массового производства, имеющих грани, и т. д.
Лимбовая универсальная делительная головка (рис. 8.9.). Шпиндель 5 лимбовой универсальной делительной головки пе риодически поворачивают вращением рукоятки / через червяч ную передачу, расположенную в корпусе 4. Рукоятку 1 поворачивают на нужный угол, который устанавливают с помощью лимба 3, имеющего несколько рядов отверстий, равномерно рас положенных на концентрических окружностях. Фиксатор 2 можно вставлять в любое из этих отверстий. Заднюю бабку 6 применяют для работы в центрах. Деталь можно крепить также в патроне, который навертывают на резьбовой конец шпинделя.
Рис. 8.9. Лимбовая универсальная делительная головка
Применяют следующие способы наладки универсальных дели тельных головок: для простого, деления, для дифференциального деления и на нарезание винтовых канавок.
Способ простого деления заключается в том, что, вращая ру коятку (рис. 8.10), поворачивают шпиндель на заданный угол. Схема наладки универсальной делительной головки на простое деление показана на рис. 8.11, а. Уравнение кинематического баланса для определения числа оборотов рукоятки 2 составляют из условия, что за п оборотов рукоятки шпиндель должен повер нуться на 1/z оборота, где — число частей, на которое требуется разделить окружность. Расчетные перемещения:
п об. рукоятки →1/z об. шпинделя.
Уравнение кинематического баланса: п×1 Z/z 0= 1/z , откуда
п = z 0/zZ
Рис. 8.10. Лимбовая универсальная делительная головка:
1— делительный диск; 2 — ру коятка; 3 — шпиндель дели тельной головки; 4 — червяч ное колесо z = 40); В — шейки для посадки зубчатых колес; 6 — червяк (z =1); 7 — ножка сектора
Рис. 8.11. Схемы наладок универсальной делительной головки
Для выпускаемых делительных головок число заходов чер вяка Z = 1 и в большинстве случаев число зубьев червячного колеса z0 = 40, тогда п = 40/z
Величину, обратную передаточному отношению червячной пары, называют характеристикой делительной головки и обозна чают буквой N. Следовательно, N = z0 и п = N/z
Для поворота рукоятки на нужное число оборотов, выражен ное смешанным числом или дробью, головки снабжены делитель ными дисками (рис. 8.12.).
При z ‹ N = А+b/a
где А — число целых (полных) оборотов рукоятки; b — число шагов (расстояние между соседними отверстиями) ряда отверстий, на которое должна быть повернута (дополнительно к А целым оборотам) рукоятка 2 (см. рис. 8.11); а — число отверстий в од ном из рядов отверстий делительного диска.
При простом делении делительный диск 1 остается неподвиж ным; его крепят специальной защелкой к корпусу головки.
Во избежание ошибок при сравнительно больших отсчетах де лительный диск имеет раздвижной сектор, состоящий из. двух раздвижных ножек 1 (см. рис. 8.12), которые служат для фикса ции определенного угла поворота.
Пример. Требуется на заготовке зубчатого колеса нарезать 37 зубьев. Число оборотов рукоятки головки п = 40/z=40/37=1+3/37 оборота
Для фрезерования 37 зубьев на такой заготовке нужно взять диск, на кото ром имеется делительный круг с 37 отверстиями. Рукоятку устанавливают на против ряда в 37 отверстий, и после фрезерования каждой впадины поворачивают на один полный оборот и три отверстия. Для деления удобно пользоваться раз движным сектором.
Сектор устанавливают в следующем порядке; с помощью от вертки освобождают винт, скрепляющий ножки сектора, раздви гают ножки сектора так, чтобы между ними было три отверстия и одно отверстие, занимаемое штифтом рукоятки, а затем винт закрепляют. Во избежание ошибки отсчет необходимо произво дить так, как указано на рис. 8.13. После каждого деления ножки сектора передвигают до упора в штифт рукоятки. В отвер стии сектора имеется пружинка, которая удерживает ножки от произвольного смещения во время деления.
Способ дифференциального деления применяют в тех случаях, когда простое деление осуществить невозможно, т. е. когда нельзя подобрать диск с нужным для простого деления числом отвер стий.
Метод дифференциального деления заключается в следующем. Требуемый поворот шпинделя делительной головки получается как совокупность двух поворотов: поворота рукоятки 2 (см. рис. 8.11, б) относительно делительного диска 1 и поворота самого делительного диска, которому это движение сообщается принудительно от шпинделя делительной головки через сменные зубчатые колеса a/b c/d гитары. При дифференциальном делении делительный диск следует освободить, вынув стопорящий его фиксатор. В зависимости от наладки делительный диск может вра щаться в ту же сторону, что и рукоятка, или в противоположную. Следовательно, действительный поворот рукоятки будет больше или меньше видимого ее поворота по делительному диску.
Число оборотов рукоятки 2 головки настраивают так же, как при простом делении, но не на требуемое число делений z, а на близкое к нему число делений zф, которое позволяет подобрать диск с нужным для деления на zф частей числом отверстий. По грешность такой наладки компенсируется наладкой дифферен циальной гитары. Так как действительный поворот рукоятки со стоит из поворота рукоятки относительно лимба и поворота са мого лимба, то уравнение кинематического баланса для определе ния передаточного отношения дифференциальной гитары будет иметь вид
(z0/ zф+1/ z a/b c/d)1/40=1/ z
где z0/ zф - число оборотов рукоятки относительно лимба; 1/ z a/b c/d — число оборотов лимба.
Сумма, взятая в скобки, выражает действительное число обо ротов, которое нужно сделать рукояткой, при дифференциаль ном делении.
Из приведенной формулы можно определить передаточное от ношение сменных зубчатых колес дифференциальной гитары
a/b c/d= z0/ zф(zф - z) или a/b c/d=N/zф(zф - z)
Удобнее принимать zф >z, так как в этом случае лимб дол жен вращаться в сторону вращения рукоятки, и поэтому не надо ставить в гитару дополнительное паразитное зубчатое колесо (zф может быть любое составное число, по абсолютной величине близкое к z, и лучше, если оно будет делиться на z).
Пример. Требуется нарезать зубчатое колесо, имеющее 227 зубьев. Нужно подобрать сменные колеса гитары, делительный диск и определить число оборо тов рукоятки.
Пусть zф = 220, Тогда число оборотов рукоятки головки при простом де лении
п =40/ zф=40/220=2/11=12/66
Выбирают делительный диск, имеющий окружность с 66 отверстиями, и устанавливают ножки раздвижного сектора на 12 отверстий этой окружности (считая первым отверстие, расположенное рядом с отверстием, занятым защел кой рукоятки).
Передаточное отношение сменных колес гитары
a/b c/d= 40(zф - z)/ zф =40(220 – 227)/220= - 40×7/220= - 2×7/11= - 14/11= - 14×5/(11×5)= - 70/55
Проведем проверку. В формулу 1/ z = (z0/ zф+1/ z a/b c/d)1/40 подставим
данные и получим 1/ 227 = (40/ 220 - 1/ 227 70/55)1/40 т. е. равенство справедливо, значит наладка выполнена правильно.
Нужно взять сменные колеса, имеющие 70 и 55 зубьев. Ставят их на гитару делительной головки так, чтобы колесо z = 70 (ведущее) оказалось на шпинделе, а колесо z = 55 (ведомое) — на валике привода делительной головки. Так как передаточное отношение получилось отрицательным, то в гитару необходимо ввести паразитное колесо.
Наладка на фрезерование спиральных канавок. При фрезеро вании винтовых (спиральных) канавок заготовке сообщается сложное винтовое движение, состоящее из поступательного прямо линейного (вдоль ее оси) и вращательного (вокруг той же оси). Поступательное движение заготовка получает вместе со столом, а вращательное от ходового винта стола станка через сменные зуб чатые колеса. Стол станка при фрезеровании винтовых канавок поворачивают по отношению к оси шпинделя на угол со, равный углу наклона винтовой канавки. При нарезании левой винтовой канавки стол поворачивают на угол ω по часовой стрелке (рис. 8.14), а при нарезании правой винтовой канавки — против часовой стрелки.
Рис. 8.14. Схема фрезерования винтовых канавок:
1 — делительная головка; 2 — деталь
Угол поворота стола
ω = arctg πD/Рр
где D — диаметр обрабатываемой заготовки; Рр — шаг винтовой канавки.
Если винтовая линия задана углом подъема а, то стол необхо димо повернуть на угол 90° — α. Медленное вращение шпин делю делительной головки передается от продольного ходового винта станка по кинематической цепи, показанной на рис. 8.11, в. Уравнение кинематического баланса этой цепи для наладки ги тары сменных колес a1 /b1 c1 /d1 составляют из условия, что за один оборот заготовки стол станка переместится на шаг Рр нарезаемой канавки:
1 z0/Z 1×1×1 a1 /b1 c1 /d1 рх.в.= Рр
С учетом того, что Z = 1, имеем
a1 /b1 c1 /d1= Рр/ z0 рх.в.
где рх.в. — шаг ходового винта стола станка, мм.
9 СТАНКИ СТРОГАЛЬНО-ПРОТЯЖНОЙ ГРУППЫ
9.1 НАЗНАЧЕНИЕ И РАЗНОВИДНОСТИ СТРОГАЛЬНЫХ И ДОЛБЕЖНЫХ СТАНКОВ
На строгальных и долбежных станках обрабатывают плоские поверхности, прямолинейные канавки, пазы, различные выемки, фасонные линейчатые поверхности и т. д. Эти станки де лят на поперечно-строгальные (односуппортные и двухсуппортные), продольно-строгальные (одностоечные, двухстоечные и кромкострогальные) и долбежные.
Поперечно-строгальные станки всех размеров изготовляют с механическим приводом главного движения, а станки с ходом ползуна 700 и 1000 мм также и с гидравлическим приводом. Станки имеют автоматические подачи стола и резцового суппорта; управляют ими с центральной кнопочной станции и удобно рас положенными рукоятками. Схема строгания на поперечно-стро гальном станке показана на рис. 9.1, а. Возвратно-поступатель ное движение резца — главное движение, а периодическое по перечное (или вертикальное) перемещение стола с заготовкой на величину подачи 5 — движение подачи.
Продольно-строгальные станки одностоечные и двухстоечные являются станками общего назначения. Главным движением в этих станках является возвратно-поступательное прямолинейное движение стола с заготовкой. Стол обычно приводится в движение от электродвигателя постоянного тока через механическую ко робку скоростей, что позволяет наряду с бесступенчатым регу лированием скорости движения обеспечивать также плавное вре зание резца в заготовку и замедленный выход его в конце рабочего хода. Основными движениями станков управляют с подвесной кнопочной станции. Схема строгания на продольно-строгальном станке приведена на рис. 9.1, б.
На базе продольно-строгальных станков общего назначения изготовляют специализированные станки и станки, в которых строгание сочетается с фрезерованием, растачиванием, шлифованием и т. д.
Рис. 9.1. Схемы строгания на станках:
а - поперечно-строгальном; б – продольно строгальном; в — долбежном
Долбежные станки с ходом долбяка 100, 200 и 320 мм имеют механический привод, с ходом 320 и 500 мм — гидравлический, а с ходом 1000 и 1400 мм — привод от электродвигателя постоян ного тока с возможностью бесступенчатого регулирования ско рости. Дистанционное управление работой станков с ходом дол бяка 320 мм и более осуществляется с подвесной кнопочной стан ции. При применении соответствующей оснастки долбежные станки общего назначения используют для обработки фасонных поверх ностей с использованием копировального устройства и плоского шаблона (при этом возможна обработка по замкнутому контуру при наружном и внутреннем долблении). Схема работы при долб лении приведена на рис. 9.1, в. Стол станка может иметь пере мещение в продольном, поперечном направлениях или вращаться.
9.2 ПРОТЯЖНЫЕ СТАНКИ
Протяжные станки пред назначены для точной обработки внутренних и наружных поверхно стей различного профиля. Некото рые контуры поверхностей, обра батываемых на протяжных станках, приведены на рис. 9.2. Протяжные станки делят по следующим призна кам: а) по назначению — для внут реннего и наружного протягивания; б) по степени универсальности — на станки общего назначения и спе циальные; в) по направлению и характеру рабочего движения — на горизонтальные, вертикальные, не прерывного действия с прямолиней ным конвейерным движением, с круговым движением протяжки или заготовки, с комбинацией различных одновременных движений заготовки и протяжки; г) по числу кареток или пози ций — с одной, двумя или несколькими каретками; однопозиционные (обычные) и многопозиционные (с поворотными сто лами).
Рис.9.2. Виды работ, выполняемых на протяжных станках
Наиболее распространены горизонтально-протяжные станки для внутреннего протягивания, вертикально-протяжные для на ружного и внутреннего протягивания и горизонтально-протяж ные для непрерывного протягивания. Главное движение у про тяжных станков — движение инструмента (протяжки). Механизм подачи у протяжных станков отсутствует, поскольку подача обес печивается подъемом зубьев протяжки. Основными параметрами, характеризующими протяжные станки, являются наибольшая сила протягивания; она может достигать 290—390 кН у средних станков и 1170 кН у крупных станков; максимальная длина хода протяжки; для средних станков она колеблется в пределах 350— 2300 мм.
Обычно протяжные станки работают по полуавтоматическому циклу; они имеют, как правило, гидравлический привод; однако выпускают высокоскоростные протяжные станки, у которых при меняют электромеханический привод от электродвигателя по стоянного тока.
10 СТАНКИ ШЛИФОВАЛЬНО-ПРИТИРОЧНОЙ ГРУППЫ
10.1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ И РАЗНОВИДНОСТИ ШЛИФОВАЛЬНЫХ СТАНКОВ
Шлифовальные станки предназначены для обработки деталей шлифовальными кругами. На них можно обрабатывать наружные и внутренние цилиндрические, конические и фасонные поверхности и плоскости, разрезать заготовки, шлифовать резьбу и зубья зубчатых колес, затачивать режущий инструмент и т. д. В зависимости от формы шлифуемой поверхности и вида шлифо вания шлифовальные станки общего назначения подразделяют на круглошлифовальные, бесцентрово-шлифовальные, внутри-шлифовальные, плоскошлифовальные и специальные.
Главным движением у всех шлифовальных станков является вращение шлифовального круга, окружная скорость vH которого измеряется в м/с. Существуют следующие движения подач.
1. Для круглошлифовальных станков (рис. 10.1, а) движение подачи — вращение детали (круговая подача Sкр); возвратно-поступательное движение стола с обрабатываемой деталью (про дольная подача S1 и поперечное периодическое перемещение шлифовального круга относительно детали (поперечная подача S2). Круглошлифовальные станки, работающие методом врезания (рис. 10.1, б), имеют поперечную подачу S, и круговую подачу Sкр; кроме того, шлифовальная бабка или стол могут совершать коле бательное осевое движение с подачей S2.
2. Для внутришлифовальных станков (рис. 10.1, в) движение подачи — вращение детали (круговая подача Sкр); возвратно-поступательное движение детали или шлифовального круга (про дольная подача S1) и периодическое поперечное перемещение бабки шлифовального круга (поперечная подача S2). Планетар ные внутришлифовальные станки (рис. 10.1, г) имеют круговую подачу Sкp (вращение оси шлифовального круга относительно оси обрабатываемого отверстия), периодическую поперечную по дачу S2, а также продольную подачу S1.
3. Для плоскошлифовальных станков с прямоугольным столом, работающих периферией круга (рис. 10.1, д), движение подачи — возвратно-поступательное движение стола (продольная подача S), периодическое поперечное перемещение (подача S1) шлифоваль ной бабки за один ход стола и периодическое вертикальное пере мещение шлифовального круга (подача S2) на толщину срезаемого слоя. Плоскошлифовальные станки с круглым столом (рис. 10.1, е) имеют подачу S2 шлифовального круга или стола и движение кру говой подачи S стола. Вертикальное перемещение стола или шлифо вальной бабки является вертикальной подачей.
Рис. 10.1. Схемы движений в шлифовальных станках
4. Для плоскошлифовальных станков с прямоугольным столом, работающих торцом круга (рис. 10.1, ж), движение подачи — продольное перемещение стола (подача S) и периодическое верти кальное перемещение (подача S1) круга на толщину срезаемого слоя. Аналогичные плоскошлифовальные станки с круглым сто лом (рис. 10.1, з) имеют вращательное движение стола (подача S) и периодическую подачу S1 круга.
10.2 БЕСЦЕНТРОВО-ШЛИФОВАЛЬНЫЕ СТАНКИ
На бесцентрово-шлифовальных станках можно шлифо вать наружные и внутренние поверхности цилиндрических дета лей, не имеющих центровых отверстий. Схема шлифования на бес центровом круглошлифовальном станке наружной поверхности детали с продольной подачей напроход приведена на рис. 10.2. Деталь 3, поддерживаемая опорной призмой 4, располагается между двумя кругами 1 и 2, из которых шлифовальный 1 снимает припуск с заготовки, а ведущий круг 2 сообщает заготовке вра щение (круговую подачу) и продольное перемещение (осевую подачу).
Рис. 10.2. Схемы шлифования на бесцентрово-шлифовальном станке
Продольная подача сообщается шлифуемой заготовке ведущим кругом в результате установки его под некоторым углом α к оси шлифовального круга или при наклоне опорной призмы на угол α. При обдирочном шлифовании угол α= 1,5 ... 6°, а при чистовом α = 0,5 ... 1,5°. В обоих случаях продольную подачу определяют как произ ведение окружной скорости ведущего круга V2 на синус угла наклона α оси круга или приз мы:
Sзаг= V2 sin α
Для обеспечения цилиндричности ось шлифуемой заготовки должна быть выше центров шлифовального и ведущего кругов примерно на 0,15—0,25 диаметра детали, но не более чем на 10— 12 мм (во избежание вибраций).
При шлифовании по методу врезания оси шлифовального и ве дущего кругов устанавливают параллельно друг другу. Деталь, опирающаяся на призму, только вращается (осевая подача отсут ствует), а поперечная подача на толщину срезаемого слоя произво дится перемещением ведущего или шлифующего круга в направ лении, перпендикулярном к оси обрабатываемой заготовки, точ ным ходовым винтом.
10.3 ПРИТИРОЧНЫЕ СТАНКИ
Притирка осуществляется притирами, на поверхность которых наносят мелкозернистый абразивный порошок, смешан ный со смазочным материалом или пастой. Притиры могут быть чугунные, стальные, бронзовые, свинцовые из твердых пород дерева и т. п. В качестве абразивного порошка используют наждак, электрокорунд, алмазную пыль, карбид кремния и др., а в ка честве пасты — окись хрома, окись алюминия, крокус, венскую известь и др. Во время притирки абразивный порошок смачивают керосином или скипидаром. На притирку оставляют припуск, при мерно равный 0,005—0,02 мм.
На притирочных станках (рис. 10.3) можно обрабатывать различные наружные и внутренние поверхности, в том числе и плоские, притирать шейки коленчатых валов, кулачки распреде лительных валиков, концевые меры, пробки-калибры, зубчатые колеса и т. п. В корпусе станины 1 помещен привод притира 5. Притир 3, соединенный со шпинделем станка, помещенным в колонне 2, получает вращательное движение и перемещение по вер тикали.
Притирка деталей осуществляется притирами 3 и 5, между ко торыми помещен сепаратор 4. Обрабатываемые заготовки свободно помещаются в гнездах сепаратора, который расположен либо экс центрично относительно осей притиров, либо концентрично. В пер вом случае сепаратор свободно насажен на ось, которая вращается в направлении притира 5. Во втором случае сепаратор получает колебательное возвратно-поступательное движение от отдельного привода.
Рис. 10.3. Притирочный станок, работающий металлическими дисками.
Сепараторный диск (рис. 10.4, а) имеет поперечное перемеще ние для изменения эксцентриситета е его оси относительно оси вращения металлических притиров; это необходимо для обеспече ния равномерного изнашивания притиров. Примерная относи тельная траектория заготовки во время обработки показана на рис. 10.4, б.
Рис. 10.4 Сепаратный диск
Универсальный притироч ный станок 3816 (рис. 10.5) предназначен для обработки плоских и цилиндрических по верхностей. Шпиндель 5 станка вращается от электродвигателя (N = 7,8 кВт) через клиноременную передачу 150/375, червячную передачу 4/40, карданный вал // с двумя универсальными шарнирами и клиноременную передачу 320/352. В результате этого притир 2 также получает вращательное движение. Вра щение нижнему диску 1 передается от того же электродвига теля через вал ///, червячную передачу 4/40 и втулку 8.
При обработке плоских по верхностей сепаратору сообща ется принудительное колебательное движение от кривошипного пальца 3. Палец 3 укреплен в шайбе 7, и его можно радиально пере мещать для изменения эксцентриситета, что позволяет изменять величину колебательного движения сепаратора. Шайба 7 вращается от вала /// через червячную передачу 4/40, цилиндрические пары 40/80, 34/86 и вал /. При притирке цилиндрических поверхностей во избежание завала их концов сепаратор остается во время работы неподвижным, для чего выключают муфту 9.
Рис. 10.5 Кинематическая схема притирочного станка 3816
Подвод и при жим притира 2 к обрабатываемым заготовкам осуществляется гидромеханизмом, работающим от шиберного насоса, который ра ботает от отдельного электродвигателя мощностью 1 кВт (насос и электродвигатель на схеме не показаны). Гидромеханизм имеет гидроцилиндры 4 и 6, поршневые штоки которых соединены с па троном притира 2. Станок снабжен механизмом для автоматиче ского останова после окончания притирки, продолжительность которой задается.
10.4 ХОНИНГОВАЛЬНЫЕ СТАНКИ
Хонингование выполняют специальным инструментом— хонинговальной головкой (хоном), оснащенной мелкозернистыми абразивными брусками. Головка (рис. 10.6) совершает одновре менно вращательное и возвратно-поступательное движения в не подвижном отверстии. Хонингованием можно получать высоко качественную поверхность, а также исправлять некоторые де фекты отверстий (конусность, овальность и др.). При хонинговании в качестве смазочно-охлаждающей жидкости применяют эмульсию или керосин.
Рис. 10.6. Хонинговальная головка
Бруски 4 хонинговальной головки получают радиальное пере мещение с помощью конусов 2 и 5, насаженных на стержень 3 с вин товой резьбой и имеющих возможность сближаться или удаляться друг от друга при вращении стержня 3. При сближении конусы 2 и 5 через пальцы 1 раздвигают абразивные бруски 4, а при уда лении — сдвигают. Таким образом, устанавливают бруски на нужный диаметр перед началом обработки. У автоматической хонинговальной головки радиальное перемещение брусков 4 для возможности самоустановки в обрабатываемом отверстии произ водится автоматически, для чего головку соединяют со шпинде лем станка универсальными шарнирами. После каждого двойного хода головки стержень 3 поворачивается и сближает конусы 2 и 5.
В зависимости от вида обработки хонинговальные станки подразделяются на станки для хонингования отверстий и наружных поверхностей, а по расположению и числу шпинделей — на верти кальные и горизонтальные, одно- и многошпиндельные.
Вращение шпинделя у хонинговальных станков (рис. 10.7) осуществляется обычно от электродвигателя через механическую коробку скоростей. Возвратно-поступательное перемещение шпин деля у вертикальных хонинговальных станков обычно произ водится с помощью гидравлического привода. В горизонтальных станках для этого используют электромеханический или гидрав лический привод.
Рис. 10.7. Вертикальный хонинговальный станок:
1 — станина; 2 — колонна; 3 — электродвигатель главного движения; 4 — подвижная каретка; 5 — заготовка; 6 — стол.
10.5 СТАНКИ ДЛЯ СУПЕРФИНИШИРОВАНИЯ
Суперфиниширование применяют для обработки на ружных и внутренних цилиндрических поверхностей. Суперфиниширование производят абразивными брусками, совершающими колебательные возвратно-поступательные движения с большой частотой и малым ходом по поверхности вращающейся заготовки (рис. 10.8). Мягкие, мелкозернистые абразивные бруски во время работы прижимаются к обрабатываемой поверхности пружинами или гидравлическим устройством. При суперфинишировании в качестве смазочно-охлаждающей жидкости применяют смесь керо сина с маслом. Припуск на обработку не оставляют, поскольку процесс заключается в снятии микронеровностей, оставшихся от предыдущей обработки. Процесс снятия металла автоматически прекращается при удалении гребешков и увеличении площади соприкосновения брусков с основной поверхностью детали, когда сила прижима оказывается недостаточной для разрыва масляной пленки на поверхности детали.
Рис. 10.8. Схемы движений при суперфинишировании:
а — при обработке вала; б — при обработ ке внутренней поверхности; в — при обра ботке плоскостей; / — возвратно-поступательное движение инструмента; // — ко лебательное движение инструмента; /// — вращение заготовки; IV — вращение инструмента; V — колебательное движе ние заготовки.
На станке для суперфиниширования цилиндрических поверх ностей деталей колеблящимися брусками (рис. 10.9.) заготовку устанавливают в центрах между передней 1 и задней 4 бабками.
Заготовка получает вращение от поводкового патрона 2, как и на обычном токарном станке. Абразивные бруски крепят в специаль ных державках 3, которые получают осевое возвратно-поступа тельное движение по обрабатываемой поверхности. Движение осу ществляется с помощью гидропривода, служащего также для под вода брусков к заготовке и легкого прижима их к ее поверхности. Колебательное движение бруски получают по специальным на правляющим от отдельного электродвигателя посредством экс центрика.
Рис. 10.9. Станок для суперфиниширования цилиндрических поверхностей
Скорость вращения детали составляет 2—20 м/мин, продоль ная подача 0,1—0,15 мм/об, а число колебательных движений бру сков в минуту 500—1800.
11 ЗУБООБРАБАТЫВАЮЩИЕ СТАНКИ
11.1 ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ НАРЕЗАНИЯ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС И КЛАССИФИКАЦИЯ СТАНКОВ
В зависимости от метода образования профиля зуба нарезание цилиндрических зубчатых колес осуществляют либо методом копирования, либо методом обкатки.
Метод копирования. При нарезании методом копирования каждая впадина между зубьями на заготовке обрабатывается ин струментом, имеющим форму, полностью соответствующую про филю впадины колеса. Инструментом в этом случае обычно яв ляются фасонные дисковые и пальцевые фрезы. Обработку произ водят на фрезерных станках с применением делительных головок.
Для получения теоретически точного профиля зуба при обра ботке каждого зубчатого колеса с определенным числом зубьев и модулем необходимо иметь специальную фрезу. Это требует боль шого числа фрез, поэтому обычно используют наборы из восьми дисковых фасонных фрез для каждого модуля зубьев, а для более точной обработки — набор из 15 или 26 фрез. Каждая фреза на бора предназначена для обработки зубчатых колес с числом зубьев в определенных пределах, но ее размеры рассчитывают по наи меньшему числу зубьев этого интервала, поэтому при обработке колес с большим числом зубьев фреза срезает лишний материал. Если бы расчет вели по среднему числу зубьев данного интервала, то при фрезеровании колес меньшего диаметра их зубья получи лись бы утолщенными, что привело бы к заклиниванию колее при работе.
Из сказанного следует, что метод нарезания зубчатых колес фасонными дисковыми и пальцевыми фрезами недостаточно точен и, кроме того, малопроизводителен, так как много времени затра чивается на процесс деления. Поэтому этот метод применяют срав нительно редко, чаще в ремонтных цехах, а также для черновых операций. В настоящее время зубчатые колеса нарезают в основ ном методом обкатки.
Метод обкатки обеспечивает высокую производительность, большую точность нарезаемых колес, а также возможность наре зания колес с различным числом зубьев одного модуля одним и тем же инструментом. При образовании профилей зубьев методом обкатки режущие кромки инструмента, перемещаясь, занимают относительно профилей зубьев колес ряд последовательных поло жений, взаимно обкатываясь; при этом инструмент и заготовка воспроизводят движение, соответствующее их зацеплению. Из инструментов, используемых для нарезания цилиндрических зуб чатых колес методом обкатки, наибольшее распространение полу чили долбяки и червячные фрезы.
Наряду с указанными методами для производства цилиндри ческих зубчатых колес применяют также следующие высокопро изводительные методы обработки: а) одновременное долбление всех впадин зубьев заготовки специальными многорезцовыми голов ками; в таких головках число резцов равно числу впадин на обра батываемом колесе, а форма режущих кромок является точной копией профилей впадин зубьев; б) протягивание зубьев колес; в) образование зубьев без снятия стружки волочением или на каткой; г) холодную и горячую прокатку зубьев; д) прессование зубчатых колес (из синтетических материалов).
Разновидности зубообрабатывающих станков. Зубообрабатывающие станки можно классифицировать по следующим призна кам: а) по назначению — станки для обработки цилиндрических колес с прямыми и винтовыми зубьями; станки для нарезания ко нических колес с прямыми и криволинейными зубьями; станки для нарезания червячных и шевронных колес, зубчатых реек; специ альные зубообрабатывающие станки (зубозакругляющие, прити рочные, обкаточные и др.); б) по виду обработки и инструмента — зубодолбежные, зубофрезерные, зубострогальные, зубопротяжные, зубошевинговальные, зубошлифовальные и др.; в) по точно сти обработки — станки для предварительного нарезания зубьев, для чистовой обработки и для доводки рабочих поверхностей зубьев.