Тема 28. Классификация металлорежущих станков. Типовые механизмы металлорежущих станков

Вопросы:

1. Общие сведения о металлорежущих станках.

2. Классификация металлорежущих станков.

3. Типовые механизмы металлорежущих станков

1. Металлообрабатывающими станками называют машины для формообразования деталей из металлов (реже из пластмасс, керамики, стекла, камня и других материалов) путем снятия стружки или без снятия стружки (обкатывание ро­ликами, нанесение рифлений и др.).

Металлообрабатывающие станки играют важнейшую роль в про­изводстве средств производства, в том числе и самих металлообра­батывающих станков, а также предметов потребления. Парк металло­обрабатывающих станков является основой машиностроения.

Качество станков, их технический уровень на длительное вре­мя определяют производительность труда, качество и себестои­мость продукции в машиностроении, поэтому во всех отраслях станкостроения непрерывно ведется работа по совершенствова­нию выпускаемого оборудования.

Особое внимание в последнее время уделяется выпуску станков с числовым программным управлением. Оборудование цехов эти­ми станками позволяет резко повысить производительность труда, качество продукции, коренным образом изменяет характер труда станочников, освобождая их от утомительной и требующей напря­женного внимания работы по установке лимбов, отсчетов по ним, переключения и реверсирования скоростей, смены инструментов, подводу и отводу исполнительных механизмов станков, примене­нию физических усилий. Вместе с тем работа на этих станках требу­ет от станочников-операторов высокой квалификации.

2. Металлорежущие станки, выпускаемые в бывшем СССР, классифици­руют по системе, разработанной Экспериментальным научно-исследовательским институтом металлорежу-щих станков (ЭНИМС). Согласно этой системе станки по виду обработки и применяемому режущему инструменту разбиваются на 10 групп (токарные, свер­лильные, фрезерные и др.). В свою очередь, каждая группа в зависимости от важнейших признаков подраз­деляется на 10 типов: по степени универсальности (уни­версальные, специализированные и специальные); степе­ни автоматизации (полуавтоматы, автоматы); точности обработки изделий (нормальной – Н, повышенной – П, высокой – В, особо высокой – А, особо точные стан­ки – С).

Иногда в название станков включаются конструктив­ные признаки, например расположение шпиндельного вала, горизонтально-фрезерный или вертикально-фре­зерный. Кроме того, в название станков входит число наиболее важных узлов: суппортов у токарных станков и количество шпинделей у сверлильных (многошпин­дельный горизонтально-сверлильный станок).

Каждый тип станков разбит на типоразмеры. В ос­нову этого деления положен один наиболее важный для эксплуатации размер (например, для токарных станков это высота центров станка, указывающая наибольший размер детали, обрабатываемой над станиной).

Станки нумеруют тремя или четырьмя цифрами (на­пример, 2135). Первая цифра (2) показывает группу станка (сверлильный), вторая (1) – тип станка (верти­кально-сверлильный), третья и четвертая (35) – важ­нейший размер для эксплуатации (максимально допус­тимый диаметр сверления 35 мм). Кроме того, между цифрами и в конце их ставят буквы, которые указывают на усовершенствование и изменение основной модели станка.

Например, 2Н135А означает, что станок 2135 модер­низирован (на это указывает буква Н) и может рабо­тать в автоматическом цикле (буква А).

Станки с числовым программным управлением (ЧПУ) имеют в обозначении букву Ф и цифру после нее, указывающую на систему управления: Ф1 – с циф­ровой индикацией и преднабором координат; Ф2 – с по­зиционными системами; Ф3 – с контурными системами; Ф4 – с универсальными системами для позиционной и контурной обработки (например, 2Н125Ф2).

3. Коробки скоростей и коробки подач станков представляют различные сочетания элементарных меха­низмов (множительные механизмы), которые позволяют изменять передаточные отношения кинематических це­пей. Наиболее часто применяют множительные меха­низмы с передвижными блоками зубчатых колес.

Рис. 45. Схемы механизмов:

а – со скользящими зубчатыми колесами; б – со скользящим и накидным зубчатыми колесами; в – с шестеренчатым конусом со скользящим и накидным зубчатыми колесами; г – с двойным шестеренчатым конусом и выдвижной шпонкой; д – с качающейся кулисой; е – храповой механизм; ж – ревер­сивный механизм с цилиндрическими зубчатыми колесами и кулачковой муф­той; з – реверсивный механизм с коническими зубчатыми колесами и кулач­ковой муфтой

Механизм со скользящими зубчатыми колесами (рис. 45, а) рассчитан на три скорости. Зубчатые коле­са z₁, z₃,... z₅ с различным числом зубьев жестко закреплены на валу I (ведущем). Каждое из этих колес может входить в зацепление с одним зубчатым колесом трехвенцового блока при передвижении его по валу II: z₁ с z₂, z₃ с z₄, z₅ с z₆. Валу II при этом сообщаются три скорости с передаточными отношениями:

Передвижные блоки обычно имеют два или три зуб­чатых венца, четырехвенцовые блоки встречаются редко.

Рассмотренные зубчатые механизмы могут использо­ваться и в коробках подач. Однако для последних при­меняют специфические множительные зубчатые меха­низмы.

Механизм со скользящим и накидным зубчатым ко­лесами (рис. 45, б) используется в коробках подач. В конструкции этого механизма, кроме валов I и II, имеетсяпромежуточный вал с двумя двухвенцовыми блоками (z₁ и z₃, z₅ и z₆). На валу I зубчатые колеса z₁ и z₄ закреплены жестко и находятся в постоянном зацеплении z₁ с зубчатым венцом z₂ первого блока, а z₄ – с зубчатым венцом z₅ второго блока. Вал II имеет обойму с накидным z_н и скользящим z_c зубчатыми ко­лесами. При передвижении обоймы вдоль вала II на­кидное z_н зубчатое колесо может быть введено в зацеп­ление с зубчатыми колесами z₂, z₃, z₅ и z₆ промежуточ­ного вала. Движение с вала I на вал II передается через скользящее зубчатое колесо z_c четырьмя различными способами с передаточными отношениями:

Механизм с шестеренчатым конусом со скользящим и накидным зубчатыми колесами (рис. 45, в) используют также в коробках подач. На валу II этого механизма жестко закреплены зубчатые колеса z₁, z₂, z₃, z₄, z₅ и z₆, образующие шестеренчатый конус, а вал I имеет обой­му, в которой находятся в постоянном зацеплении на­кидное зубчатое колесо z_н и скользящее z_c.

При перемещении обоймы по валу I накидное зубча­тое колесо z_н может зацепляться с одним из зубчатых колес шестеренчатого конуса и передавать вращение скользящему зубчатому колесу z_c, а следовательно, и валу I, который получает шесть скоростей с передаточ­ными отношениями:

Механизм с двойным шестеренчатым конусом и вы­движной шпонкой (рис. 45, г) применяется в коробках подач. На валу I жестко закреплены зубчатые колеса z₁, z₃, z₅, z₇ и z₉ первого шестеренчатого конуса, и с ни­ми в постоянном зацеплении находятся зубчатые колеса z₂, z₄, z₆, z₈ и z₁₀ второго конуса, которые свободно сидят на валу II и имеют шпоночные канавки.

Вал II полый, и внутри его проходит тяга а, шарнирно связанная с выдвижной шпонкой, которая при движении тяги вдоль вала может входить в паз одного из зубчатых колес этого вала. При этом движение с вала I (если он веду­щий) на вал II передается через эту пару зубчатых колес.

В металлорежущих станках вращательное движение в поступательное преобразуется реечным механизмом, винтовой парой, качающейся кулисой, храповым меха­низмом.

Механизм с качающейся кулисой (рис. 45, д) преоб­разует вращательное движение в поступательное. Кули­са, закрепленная на оси 0, может качаться. Верхним концом она через шарнир 4 и гайку 5 связана с ползу­ном 6. Кулиса имеет прорезь 3, вдоль которой переме­щается кулисный камень 2, свободно сидящий на паль­це кулисного колеса 1. При вращении кулисного колеса палец перемещает кулисный камень вдоль прорези ку­лисы и качает ее, кулиса при движении перемещает ползун.

При повороте кулисного колеса на угол α ползун со­вершает медленное движение вперед (рабочий ход), а при повороте колеса на угол β происходит возвратное быстрое перемещение ползуна (холостой ход). Скорость рабочего хода υ_p будет во столько раз меньше скорости холостого хода υ_x, во сколько угол α больше угла β.

Храповой механизм (рис. 45, е) служит для преобра­зования вращательного движения в прерывистое посту­пательное и используется в приводах движения подачи. В этом механизме яри повороте диска А поворачивается эксцентрично закрепленный палец 1 и тянет за собой шатун 2, шарнирно соединенный с ним. Конец 3 шатуна 2 шарнирно соединен с планкой 4 и поворачивает ее. Планка имеет собачку 5, которая, западая во впадину между зубьями храпового колеса z_xp, поворачивает его и винт 6. Вследствие этого происходит перемещение гайки 7, жестко закрепленной на столе, и, следователь­но, перемещение стола станка. При повороте диска А далее (на половину окружности) шатун поворачивает планку в противоположном направлении и собачка 5 проскакивает зубья храпового колеса, не поворачивая его. Поворот храпового колеса регулируется значением эксцентричности закрепления пальца 1 на диске А. Чем меньше эксцентричность, тем меньше угол поворота храпового колеса и меньше перемещение гайки. Чем больше эксцентричность, тем больше угол поворота храпового колеса и перемещение гайки, а, следовательно, стола станка.

Реверсивный механизм с цилиндрическими зубчатыми колёсами кулачковой муфтой (рис. 45, ж) предназначен для изменения направления движения рабочих органов в металлорежущих станках. В этом механизме кулачковая муфта А может замыкать на валу II зубчатое колесо z₅. Так как движение передается с вала I через промежуточное (паразитное) z₄ зубчатое колесо, то вал II получает то же направление, что и вал I. При замыкании муфтой А зубчатого колеса z₂ вал II полу­чает противоположное вращение.

Реверсивный механизм с коническими колесами и ку­лачковой муфтой (рис. 45, з) имеет свободно сидящие на валу I колеса z₁ и z₂, которые поочередно приводятся в движение муфтой А. При этом колесо z₃ на валу II получает правое (с z₁) или левое (с z₂) вращение.