Автор работы: Пользователь скрыл имя, 20 Июня 2013 в 18:43, курс лекций
1. Классификация металлорежущих станков. Металлорежущие станки можно классифицировать по отдельным признакам или по комплексу признаков. По технологическому назначению различают станки токарной, фрезерной, сверлильной и других групп. По степени универсальности различают станки универсальные, широкого применения, специализированные и специальные. Универсальные станки предназначены для выполнения разнообразных работ по обработке различных заготовок. Станки широкого назначения предназначены для выполнения определенных работ по обработке заготовок определенных наименований. Специализированные станки предназначены для обработки заготовок одного наименования, но разных размеров (например, обработка зубчатого венца на зубофрезерном станке). На специальных станках выполняют вполне определенный вид работ на конкретной заготовке. Изменение любого размера заготовки требует модернизации станка.
Механизм с вытяжной шпонкой (рис. 36) применяется в сверлильных станках. На ведущем валу 1 жестко насажены четыре зубчатых колеса 1—4, находящиеся в постоянном зацеплении с колесами 5—8, установленными на пустотелом валу 2. Этот вал имеет вытяжную шпонку 9, которая при помощи пружины 11 фиксирует одно из колес 5, 6, 7 или 8. Вытяжная шпонка перемещается внутри вала при помощи круговой рейки 10, передвигаемой зубчатым колесом 12 от рукоятки 13.
Рис. 36. Механизм с вытяжной шпонкой.
Чтобы вытяжная шпонка 9 одновременно не зафиксировала два зубчатых колеса, колеса разделены кольцами 14. Такой механизм позволяет получить четыре передаточных отношения.
Храповой механизм (рис. 37) служит для осуществления прерывистой подачи и применяется на строгальных и долбежных станках. Собачка 1 в подпружиненном состоянии смонтирована на рычаге 2, вхолостую насаженном на винте (иногда валике) подачи. На этом же валике на шпонке закреплено храповое колесо 3. Рычаг собачки получает качательное движение от тяги 4, связанной с кривошипным диском 5, при вращении которого рычаг вместе с собачкой 1 получает качательное движение. При движении влево собачка зацепляется за зубья храпового колеса и поворачивает его на некоторый угол; при движении вправо собачка отжимает пружину и скользит по зубьям храпового колеса, и в результате передачи движения не происходит.
Рис. 37. Храповой механизм.
Величину подачи регулируют либо изменением радиуса кривошипа г, от чего зависит размах качаний рычага 2, либо соответствующей установкой щитка 6, прикрывающего часть зубьев храповика. При этом часть пути собачка скользит по щитку, а при прохождении остального пути захватывает требуемое число зубьев. Щитком 6 можно закрыть от собачки все зубья, и тогда движение не будет передаваться. Для изменения направления вращения храпового колеса необходимо рукояткой 7 вытянуть собачку кверху и повернуть на 180°. Для выключения храпового механизма собачку вытягивают вверх и повертывают на 90° (в этом случае собачка 1 не касается колеса 3). Передаточное отношение храпового механизма
где х—число зубьев, захватываемых собачкой; z—число зубьев храпового колеса.
Частота вращения храпового колеса
где — частота вращения кривошипного колеса, об/мин.
Мальтийский механизм (крест) применяют для периодического поворота
Рис. 38 Мальтийский крест.
через длительные отрезки времени револьверных головок, шпиндельных барабанов станков. Механизм (рис. 38) состоит из кривошипа 1с цевкой (пальцем) 2 на конце и диска 3, имеющего радиальные пазы. При непрерывном вращении кривошипа 1 цевка 2 периодически входит в пазы диска 3 и поворачивает его на угол 2 . Диск 3 останавливается до следующего попадания цевки 2 в паз. Для безударной работы механизма необходимо, чтобы скорость цевки при заходе в паз совпадала с его направлением. Это возможно при .
Передаточное отношение механизма , где z число пазов в диске.
Кулачковые механизмы широко применяют в металлорежущих станках, особенно в автоматах. Предназначены для преобразования равномерного вращательного движения в возвратно-поступательное с любым законом движения. Кулачки бывают двух типов: дисковые и цилиндрические.
Рис. 39. Схема работы кулачковых механизмов: а — дискового; б -цилиндрического.
На рисунке 39, а приведена схема работы дискового кулачкового механизма. Кулачок 1 равномерно вращается вокруг оси и через ролик 2 и рычаг с зубчатым сектором 3 передает движение суппорту 4, снабженному рейкой. Кулачок имеет ряд участков. Участок а описан дугой окружности, и при контакте ролика 2 с кулачком 1 на этом участке суппорт неподвижен. Участок б соответствует быстрой подаче суппорта (холостой ход), участок в — медленной подаче (рабочий ход), участок г — быстрому отводу суппорта в исходное положение (холостой ход).
На рисунке 39, б показана схема работы цилиндрического кулачка. Кулачок имеет винтовую рабочую поверхность. Через ролик 2 и рычаг 4 суппорт 3 получает движение в одну, а затем в другую сторону. Величину подачи суппорта можно регулировать путем изменения числа оборотов кулачка или угла подъема рабочей поверхности. Наиболее часто цикл работы суппорта следующий: быстрый подвод, рабочая подача и быстрый отвод.
Кулисный механизм (рис. 40) применяется г поперечно-строгальных станках и служит для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное. Вращательное движение от электродвигателя через коробку скоростей передается кулисному зубчатому колесу 1, в коническом пазу, которого закреплен палец 2, который входит в отверстие камня 3, скользящего в прорези кулисы 4. При одном обороте зубчатого колеса 1 камень 3 делает также один оборот и заставляет кулису 4 качнуться вокруг центра вправо и влево. Кулиса соединена с ползуном 5, который получает возвратно
Рис 40. Кулисный механизм.
поступательное движение. Величина расстояния r между центрами пальца 2 и зубчатого колеса 1 может быть изменена. Благодаря этому меняется длина хода ползуна 5. Время (мин) одного двойного хода ползуна t равно времени одного оборота кулисного зубчатого колеса 1:
где n—число двойных ходов ползуна в минуту (или частота вращения кулисного колеса); tp — время рабочего хода ползуна, мин; tx — время холостого хода ползуна, мин; —угол рабочего хода; =180°+2 ; — угол холостого хода; =180° — 2 .
Из рисунка 40 следует, что
где L—длина хода ползуна, мм; H— расстояние от центра качания кулисы до центра пальца, соединяющего кулису с ползуном, мм.
Средняя скорость (м/мин) рабочего хода ползуна
Средняя скорость (м/мин) ползуна
Реверсивные механизмы применяются в системе главного движения и в системе подачи и служат для изменения направления движения. Схемы наиболее распространенных реверсивных механизмов показаны на рисунке 41.
На рисунке 41, а показана схема реверсивного механизма, состоящего из цилиндрических зубчатых колес и фрикционной муфты М.
Рис. 41. Схемы реверсивных механизмов.
Переключение фрикционной муфты вызывает соединение зубчатых колес z1 (при этом муфта М сдвинута влево) либо z3 (муфта М сдвинута вправо) с верхним валом. Нижний вал получает или прямое вращение (от z1 к z2), или обратное (от z3 через паразитное колесо z′3к z4 )
Реверсивный механизм, составленный из цилиндрических зубчатых колес, показан на рисунке 41,б. Скользящее колесо z2 может быть сцеплено непосредственно с колесом z1 либо с z3 через паразитные колеса z4 и z′4. Следовательно, нижний вал получит вращение в ту или другую сторону.
На рисунке 41, в показана схема реверсивного механизма, в котором зубчатое колесо z1 скользящего блока может быть сцеплено с колесом z2 через промежуточное колесо z′2. При другом положении блока колесо z3 сцепляется непосредственно с колесом z4. Таким образом, нижний вал может вращаться в различном направлении.
На рисунке 41, г показана схема реверсивного механизма, составленного из конических зубчатых колес и кулачковой муфты, применяемых при наличии пересекающихся валов. Изменение направления вращения горизонтального вала производится переключением кулачковой муфты.
Механизм (муфта) обгона применяется в современных моделях токарных и фрезерных станков для выбора из двух вращательных движений более быстрого. Позволяет, не выключая рабочей подачи (медленной), включать ускоренную подачу без поломки механизмов станка.
Механизм обгона (рис. 42, а) состоит из фигурного диска 1 с вырезами, в которых размещены ролики 3, прижимаемые пружинами 4 к внутренней поверхности кольца 2. При медленном вращении диска 1 по часовой стрелке (рабочий ход РХ) ролики 3 заклинивают кольцо 2, т. е. фигурный диск 1 и кольцо 2 вращаются вместе. При включении ускоренной подачи (холостой ход XX) кольцо 2, вращаясь ускоренно, обгоняет фигурный диск 1, расклинивает ролики и разъединяют кольцо 2 и диск 1, т. е. диск 1
Рис. 42. Схемы обгонной муфты (а) и ее включения в кинематическую цепь станка (б).
и кольцо будут вращаться независимо один от другого с различной частотой вращения. На рисунке 42, б показана схема включения обгонной муфты в кинематическую цепь станка. Вал 1 получает вращение через червячную передачу; частота вращения n1/z. Вал // через механизм обгона М0 получает частоту вращения тоже n1/z, и далее движение передается на вал /// через зубчатую передачу z1—z2. При одновременном включении электродвигателя М вал // получает вращение с частотой n2>(n2>n1/z), и механизм обгона М0 позволяет (не выключая вращение n1/z) передать частоту вращения п2 через зубчатую передачу z1—z2на вал ///.
Дифференциалы используют в качестве суммирующих механизмов, осуществляющих алгебраическое сложение двух движений. Наиболее распространен конический дифференциал (рис. 43), применяющийся на зубофрезерных станках.
Рис 43. Схема конического дифференциала.
Конический дифференциал по схеме действия является планетарной передачей с двумя степенями свободы. У дифференциала из трех его звеньев любые два звена могут быть ведущими, третье — ведомым. Дифференциал позволяет суммировать на ведомом звене движения, получаемые от двух независимых ведущих звеньев.
Конический дифференциал
Дифференциала состоит из центральных колес z1 и z4, сателлитов z2 и z3 и водила (крестовины) С. Числа зубьев центральных колес и сателлитов равны между собой: z1=z2=z3=z4. Передаточное отношение дифференциала зависит от схемы его включения.
Дифференциал включен, когда червяк z' введен в зацепление с червячным колесом z и выключена кулачковая муфта. В этом случае из теории механизмов и машин следует, что частота вращения водила С
где - частота вращения колес z1 и z4
Например, если =1000 об/мин, =10 мин-1, то =500+5=505 мин-1. Если изменить направление колеса z4 на обратное, то =500—5=495 мин-1. При неподвижном колесе z4(n4=0) передаточное отношение от колеса и к водилу С равно :
При неподвижном колесе z4 (n4=0) и ведущем водиле С(пс 0) передаточное отношение дифференциала равно 2 (iд=2). В этом случае ведомое колесо z1 имеет частоту вращения
Дифференциал выключен, когда червяк z' выведен из зацепления с червячным колесом z и включена кулачковая муфта М. В этом случае водило С будет жестко связано с зубчатым колесом z4 и червячным колесом г' и сателлиты z2 и z3 не будут иметь возможность обкатываться вокруг колеса z4, а станут вращаться вместе с ним. В этом случае передаточное отношение дифференциала равно единице ( = 1), так как n1=n4=nc.
Механизмы бесступенчатого регулирования скоростей. С помощью механизмов бесступенчатого регулирования скоростей можно наиболее точно установить необходимые скорость резания и величину подачи. Механизмы бесступенчатого регулирования скоростей бывают электрические, механические и гидравлические (гидроприводы).
Электрический механизм бесступенчатого регулирования частоты вращения представляет собой шунтовой электродвигатель постоянного тока. Регулирование частоты вращения производится при помощи реостата, включенного в цепь возбуждения. Диапазон регулирования
Недостаток такого привода в том, что для его питания необходим постоянный ток.
Механические
вариаторы бесступенчатого
На рисунке 44 показана схема бесступенчатого вариатора В. А. Светозарова. В этой конструкции передаточные отношения изменяются в пределах наклона промежуточных роликов, при повороте которых меняются радиусы точек контакта роликов с ведущей 1 и ведомой 2 чашками, закрепленными на валах / и //. Если ведущим валом является вал /, то в первом случае (рис. 44, а) вал // вращается более медленно, чем вал /. Во втором случае (рис. 44, б) оба вала вращаются с одинаковой частотой вращения. В третьем случае (рис. 44, в) вал // вращается быстрее, чем вал /.
Гидравлический привод. При использовании гидравлического привода возможны бесступенчатое регулирование скорости в широком диапазоне и передача значительных сил; при этом исключается опасность поломки системы из-за перегрузки, а также упрощается применение автоматизации управления.
Гидропривод состоит из: 1) насосов; 2) механизмов перемещения рабочих органов станка (рабочие цилиндры для получения поступательного движения и гидромоторы для вращательного); 3) механизмов управления (золотников); 4) регулирующих механизмов (клапана, регулятора скорости). Гидравлический привод применяют преимущественно для осуществления прямолинейного движения, реже — вращательного. В шлифовальных и многошпиндельных токарных станках гидропривод применяют в качестве механизма подачи. Для привода главного движения гидропривод применяют в протяжных станках, хонинговальных и поперечно-строгальных.
На рисунке 45, а приведена схема гидропривода поступательного движения. Масло из бака 1 через фильтр 2 при помощи шестеренчатого насоса 3 через клапан управления 5, регулятор скорости (дроссель) 6 и золотник 7 (с фиксатором 8) поступает в одну из полостей рабочего цилиндра 9, вызывая движение поршня 10 со штоком 11 и столом станка 12 вправо или влево. Золотник 7 распределяет масло в правую или левую часть рабочего цилиндра. При положении «а» средней части золотника масло под давлением поступает в правую часть рабочего цилиндра, вызывая движение поршня 10, штока 11 и стола 12 влево. Масло из левой части цилиндра через проточку в золотнике 7 по трубопроводу 15 поступает и бак 1. При положении «б» масло поступает в левую часть рабочего цилиндра 10, вызывая движение поршня 11 и стола 12 вправо. При этом масло из правой части рабочего цилиндра через проточку золотника 7 и трубопровод 15 идет в бак.