Поляков А.Н., Михайлов В.Н. Кинематика универсальных металлорежущих станков

Подождите немного. Документ загружается.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Оренбургский государственный университет»

Кафедра металлообрабатывающих станков и комплексов

А.Н. ПОЛЯКОВ, В.Н. МИХАЙЛОВ

КИНЕМАТИКА УНИВЕРСАЛЬНЫХ

МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ

МЕТОДИЧЕСКОЕ РУКОВОДСТВО К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ

Рекомендовано к изданию Редакционно – издательским советом

государственного образовательного учреждения высшего профессионального

образования «Оренбургский государственный университет»

Оренбург 2004

ББК 34.7 я73

П 78

УДК 681.7. 053.2 (075.8)

Рецензент

кандидат технических наук, доцент Никитина И.П.

Поляков А.Н., Михайлов В.Н.

П 78 Кинематика универсальных металлорежущих станков:

Методическое руководство к лабораторной работе. –

Оренбург: ГОУ ОГУ, 2004. – 18с.

В методических указаниях рассмотрены кинематические цепи

токарно-винторезного станка 1К62.

Методические указания рекомендуется использовать при

выполнении лабораторных работ по дисциплинам: «металлорежущие

станки» для специальностей 120200 и 120100; «оборудование отрасли»

для специальности 030500; «механизмы металлообрабатывающего

оборудования» 210200; «механизмы и оборудование отрасли» для

специальности 060801 для студентов очной, очно-заочной и заочной

форм обучения.

ББК 34.7 я 73

Лабораторная работа №2

Кинематика универсальных металлорежущих станков

1 Цель лабораторной работы

Цели данной лабораторной работы следующие;

1.1 Изучение кинематической структуры универсального токарно- винторезного

станка;

1.2 Приобретение практических навыков анализа кинематических схем и структур

универсальных металлорежущих станков.

2 Порядок выполнения работы

2.1. Изучить по разделу 3 методику формирования уравнения кинематического

баланса и вывода формулы настройки.

2.2. С помощью стенда, управляемого микро-ЭВМ или рисунка 2 раздела 4,

изучить кинематические цепи приводов главного движения, цепи приводов подач,

винторезные цепи (для нарезания метрической и дюймовой резьбы) и цепь ускоренного

перемещения суппорта универсального токарно-винторезного станка.

2.3. Выполнить выданные преподавателем индивидуальные задания по настройке

станка на заданное значение продольной и поперечной подачи, нарезание метрической

или дюймовой резьбы, либо выполнить эти задания, работая со стендом, управляемым

микро-ЭВМ в режиме контроля знаний.

2.4. Оформить отчёт в соответствии с требованиями раздела 6.

3 Общие положения

Результатом работы металлорежущего станка является образование поверхностей

летали с заданными формой, размерами, точностью и шероховатостью. Для этого

необходимо обеспечить требуемые условия кинематического согласования перемещений

или скоростей исполнительных органов между собой и источником движения. Этот

процесс называется кинематической настройкой станка.

В большинстве металлорежущих станков с механическими связями для настройки

кинематических цепей применяются органы кинематической настройки в виде гитар

сменных зубчатых колес, ременных передач, вариаторов, регулируемых

электродвигателей коробок скоростей и подач, характеристикой которых является общее

передаточное отношение i органа.

Значение передаточного значения органа настройки определяют по формуле

настройки и затем его реализуют в гитарах сменных зубчатых колес подбором и

установкой, соответствующих колес в гитаре, а в коробках скоростей и подач -

зацеплением зубчатых колес.

Для вывода формулы настройки любого органа необходимо по кинематической

схеме станка наметить такую цепь передач, которой располагается данный орган и

известны перемещения или скорости конечных звеньев этой цепи, связанные функцио-

нальной или требуемой зависимостью. Желательно, чтобы такая цепь передач (она

называется цепью согласования), включала в себя только один орган настройки, для

которого выводится формула.

Для выбранной цепи согласования составляют условие

кинематического согласования перемещений её конечных звеньев,

совершающихся в течение определенного промежутка времени, или их

скоростей. Эти перемещения могут быть угловыми, линейно-угловыми и

линейными.

С учетом условия согласования перемещений или скоростей составляется

уравнение кинематического баланса цепи согласования, в котором

неизвестным является передаточное отношение i органа настройки. При этом следует

учитывать, что при совпадении порядка записи с направлением передачи движения через

орган настройки символ i записывается в числитель. Если порядок записи не совпадает с

направлением передачи движения, то символ i записывается в знаменатель. Кроме того

уравнение кинематического баланса может записываться от любого конца цепи

согласования.

Решение уравнения кинематического баланса относительно передаточного

отношения i органа настройки представляет собой формулу настройки.

В общем виде формула настройки показывает зависимость

передаточного отношения органа настройки от переменных параметров

условия кинематического согласования и её постоянной:

),V,C(Fi

где i – передаточное отношение органа настойки;

С – постоянная цепи согласования, зависящая от передаточных отношений ее

промежуточных передач и постоянных параметров условия

согласования;

V – переменные параметры цепи согласования.

Рассмотрим методику вывода формулы настройки на примере токарно-

винторезного станка для нарезания цилиндрической резьбы с шагом Р (мм), упрощенная

кинематическая схема которого приведена на рисунке 1.

Токарно-винторезный станок имеет два органа кинематической настройки:

- винторезную гитару сменных зубчатых колёс: I

винт

.=А/В;

- гитару сменных зубчатых колёс: I

= А

′

/В

′

Через первый орган настройки устанавливается функциональное

согласование вращения шпинделя и перемещения продольного перемещения

суппорта с резцом, а через второй – согласование скоростей вращения

источника движения – электродвигателя

М и шпинделя станка.

Для вывода формул настройки I

винт

. и I

, надо составить условие согласования

перемещений конечных звеньев цепей:

- шпиндель станка – продольный суппорт;

- двигатель – шпиндель станка.

Затем сформировать соответствующие им уравнения кинематического баланса и

решить их относительно I

винт

. и I

3.1 Вывод формулы настройки винторезной гитары I

винт

. :

а) Кинематическая цепь согласования:

шпиндель станка – продельный суппорт;

б) Условие согласования конечны звеньев цепи:

оборот шпинделя

↔Р

перемещения продольного суппорта с резцом,

где Р - шаг нарезаемой резьбы, мм,

↔ - знак соответствия.

Рисунок 1 - Упрощенная кинематическая схема токарно-винторезного станка

в) Уравнение кинематического баланса:

- в общем виде:

РPIЕ1

х.в.винт

об.шп.

⋅

где Е – общее передаточное отношение всех постоянных передач цепи

согласования за исключением передачи ходовой винт-гайка

станка;

х.в.

– шаг ходового винта станка, мм

- для кинематической схемы на рисунке 1:

РP

х.в.

об.шп.

=⋅⋅⋅

г) Формула настройки:

- в общем виде:

,РС

РЕ

винт

х.в.

винт.

⋅=

⋅

где С

винт

. – постоянная цепи согласования.

- для кинематической схемы на рисунке 1.

3х.в.

zР

⋅

3.2 Вывод формул настройки гитары IV

а) Кинематическая цепь согласования:

электродвигатель – шпиндель станка;

б) Условие согласования скоростей конечны звеньев цепи:

дв.,

мин

-1

эл. двигателя

↔ n

шп

, мин

-1

шпинделя

в) Уравнение кинематического баланса:

- в общем виде:

шп.vдв.

nIRn

⋅

где R – общее передаточное отношение всех постоянных передач цепи

согласования.

- для кинематической схемы на рисунке 1:

шп

дв.

n =⋅⋅⋅

г) Формула настройки:

- в общем виде:

шп.v

дв.

шп

I ⋅=

⋅

- для кинематической схемы на рисунке 1:

11дв

22шп

DZn

⋅⋅

Таким образом с помощью формулы настройки можно определить необходимые

для обеспечения условий согласования значения А, В, А

′

, В

′

4 Кинематика токарно-винторезного станка 1К62 (рисунок

2):

Станок предназначен для выполнения разнообразных токарных работ в том числе

для нарезания различных резьб и используется главным образом в условиях единичного и

мелкосерийного производства.

Основные узлы станка:

- СТАНИНА, которая служит для соединения между собой всех узлов станка;

- ПЕРЕДНЯЯ БАБКА, в которой помещены шпиндель и коробка

скоростей;

- СУППОРТ, на котором закрепляется режущий инструмент;

- ЗАДЯЯ БАБКА;

- КОРОБКА ПОДАЧ, передающая вращение ходовому валу и ходовому винту;

ТУМБА.

Движения в станке:

- Вращение шпинделя (главное движение);

- Продольное и поперечные подачи суппорта;

- Быстрые перемещение суппорта.

Рис

нок 2 – Кинематическая схема тока

но винто

езного станка 1К62

4.1 Кинематическая цепь привода главного движения

Эта кинематическая цепь обеспечивает передачу вращения от электродвигателя М1

шпинделю VI c возможностью включения различных частот вращения. Шпиндель станка

может иметь правое и левое направление вращения. При правом направлении вращения

шпинделя уравнение кинематического баланса привода главного движения запишется так

(муфта МФ1 включена влево):

1450⋅

254

142

⋅

0.985

⋅

шп

мин

-1

⋅

При правом направлении вращения шпинделя может быть настроено 23 частоты

вращения в диапазоне n

шп

= 12,5÷2000 мин

-1

При левом направлении вращения шпинделя уравнение кинематического баланса

привода главного движения запишется следующим образом (муфта МФ1 включена

вправо):

1450⋅

254

142

⋅0.985

⋅

шп

мин

-1

⋅

При левом направлении вращения шпинделя может быть реализовано 12 частот

вращения в диапазоне

шп.

= 19 ÷2420 мин

-1

4.2 Кинематическая цепь привода продольной подачи

Для настройки на станке всех видов продольных и поперечных подач

нужно смещенные блоки гитары Б8 и Б9 поставить так, чтобы передача осуществлялась

через колеса с передаточным отношением U(VIII-IX)=42/95*95/50, включить муфты

МФ4, МФ5. При таком положении муфт ступенчатый конус шестерен Б10 (конус

Нортона) становиться ведущим и включается передача через ходовой вал XVI.

На станке можно настраивать нормальную подачу суппорта, подачу,

увеличенную вдвое, и подачу, увеличенную в большей число раз.

4.2.1 Нормальная подачи

Для настройки станка на эти подачи блок Б6 переключают в левое положение -

U(VI-VII)=60/60, а блок Б7 в среднее положение - U(VII-VIII)=28/56.

Управление кинематического баланса в этом случае запишется

следующим образом:МФ7

⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅ (МФ

(МФ6)

U2(МФ3)

МФ2) (

об.шп. 1.

⋅

(МФ8 или МФ9)

⋅

⋅ 10 ⋅ 3 = S

пр.

, мм/об,

⋅

где МФ6 - обгонная муфта для включения цепи подач от

электродвигателя М2 при быстром перемещении суппорта;

МФ7 - предохранительная муфта, пробуксовывающая при перегрузке

механизма подач;

МФ8, МФ9 – муфты для включения подачи суппорта влево или

вправо;

Z - число зубьев шестерни ступенчатого конуса Б10, которая

находится в зацеплении с накидной шестерней Z=36;

U2 - передаточное отношение передачи от вала XII валу XIV, которая

переключается блоками Б11 и Б12.

Формула настройки: Z⋅U2/46=S

пр

, мм/об.

Подставляя в формулу настройки семь значений Z (26, 28, 32, 36, 40, 44, 48) и

четыре значения U2(1/8, 1/4, 1/2, и 1), определяют величины 28 ступеней подач в

пределах: S

пр

=0,07÷1,04 мм/об.

4.2.2 Подачи, увеличенные вдвое

Эти подачи настраиваются перемещением блока Б7 в левое положение, при

котором U (VII-VIII) = 42/42 = 1. в остальном кинематическая цепь совпадает с указанной

выше. В результате подачи будут увеличены вдвое по сравнению с нормальными

пр

=Z⋅U2/23.

4.2.3 Подачи, увеличенные в большее число раз

Эти подачи настраиваются установкой блока Б6 так, чтобы его шестерня Z=45

зацеплялась с шестерней Z=45 на валу III, тогда вращение с вала VI на вал VII передается

уже через зубчатые передачи на валах III, IV, V.