3.9.9 Особенности расчета и проектирования коробок подач
3.9.9.1 Скорости подач гораздо меньше скоростей резания, а мощность, потребляемая приводами подач, не превосходит 25% мощности привода главного движения.
В связи с этим передачи коробок подач (КП) являются тихоходными, а колёса имеют малые диаметры. Поэтому граничные условия для выбора передаточных отношений зубчатых передач принимают в пределах:
.
Тогда
и
.
Минимальное число зубьев колёс допускается, хотя и не рекомендуется, снижать до 12.
В приводах находят применение механизмы Нортона, меандры и другие группы (см. рис. 2.4), количество передач в которых может доходить до 12.
В остальном проектирование коробок подач, у которых подачи составляют геометрический ряд, не отличается от проектирования коробок скоростей.
3.9.9.2 Токарно-винторезные станки кроме подач для точения деталей должны иметь подачи, обеспечивающих получение метрических, дюймовых, модульных и питчевых резьб.
Шаги метрических резьб являются обычно числами составного арифметического ряда (Т = 1; 1,25; 1,5; 1,75; 2; 2,5; 3; 3,5; 4; …), так же как и параметры, которыми задаются другие резьбы. В этой связи проектирование КП имеет некоторую специфику, проявляющую в применении механизма Нортона или иного механизма, у которого передаточные отношения представляют арифметический ряд, в совокупности с множительным механизмом.
Токарно-винторезные станки могут иметь КП, которая обеспечивает получение наиболее ходовых шагов резьб, и гитару сменных шестерен, используемую для получения таких шагов, которые нельзя получить при помощи КП. В последнем случае ходовой винт соединяется "напрямую" с гитарой. Очень часто две последние множительные группы передач коробки скоростей (КС) проектируются так, что составляют звено увеличения шага и подач (ЗУШ).
В этом случае (рис. 3.10) движение со шпинделя на КП передается либо только через реверсивный механизм и гитару, тогда получается основной ряд подач, либо через ЗУШ, реверсивный механизм и гитару, тогда значения чисел ряда увеличиваются в целое число раз. Поэтому передаточные числа в этих группах КС должно быть целым (например: 2; 4; но не 1,41; 2,82).
Пример. Пусть шестерни в конусе механизма Нортона коробки подач токарно-винторезного станка следующие:
|
|
|
28 |
32 |
36 |
40 |
44 |
48 |
|
Они обеспечивают получение следующих подач при установке в множительной группе передаточных отношений
|
|
iмн=1/8: |
- |
1 |
- |
1,25 |
- |
1,5 |
|
|
|
iмн=1/4: |
1,75 |
2 |
- |
2,5 |
- |
3 |
|
|
|
iмн=1/2: |
3,5 |
4 |
4,5 |
5 |
5,5 |
6 |
|
|
|
iмн=1: |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
|
Здесь ЗУШ отключено. Если установить iзуш = 2/1, то получится при iмн = 1/1:
|
|
|
14 |
16 |
18 |
20 |
22 |
24 |
|
и т. д. при изменении iзуш (подачи, равные нестандартным значениям шагов, прочеркнуты).
При нарезании метрических резьб и модульных червяков подача Sвинт прямопропорциональна шагу нарезаемой резьбы Т и модулю m:
Sвинт=Т и Sвинт= p×m (т. к. T= p×m).
В таких случаях зубчатый конус в механизме Нортона следует устанавливать ведущим.
При нарезании дюймовых резьб и питчевых червяков подача Sвинт обратно пропорциональна числу ниток на дюйм k и питчу р, соответственно:
и
.
В таких случаях зубчатый конус в механизме Нортона следует устанавливать ведомым.
Привод подач станка модели 1К62 (см. рис. 3.11 и п/п. 3.4.3.2) устроен идентично рассмотренному выше.
Уравнение кинематического баланса цепи винторезной подачи этого станка с учётом всех вариантов включения следующее:
Несколько упростив, получим:
Для наглядности кинематики коробок подач иногда строят графики, подобные ДЧВ и структурным сеткам.
1 Токарное дело в XVII и XVIII веках понимали весьма широко. Оно включало в себя помимо точения, ещё и гравирование, фрезерование, строгание. Мастера токарного дела того времени являлись, по сути дела, квалифицированными инженерами, хорошо знакомыми с основами механики, математики и других наук.
* Тульский оружейный завод строился с 1712 г. Руководили строительством М.В. Сидоров (1712-14 гг.), Я.Т. Батищев (1715-19 гг.).
1 Унификация – устранение многообразия формы, размеров, конструкций и сведение их к разумному минимуму.
* Интерполяция – расчёт траектории движения инструмента между двумя или более заданными в программе управления точками.
1 Схватывание – соединение плотно прижатых одна к другой поверхностей в результате действия молекулярных сил. Происходит при недостаточном смазывании сопряжённых поверхностей и большом давлении; опасность схватывания возрастает при высоких скоростях скольжения, когда температура трущихся поверхностей значительно повышается. Из-за схватывания трущихся поверхностей происходит т.н. молекулярно-механический износ.
1 Когда-то целые заводы приводились от нескольких водяных колёс. Такие системы применялись в своё время и на ТОЗе, их остатки (русла, плотина, подвалы) сохранились.
* Здесь и далее в смысле "зубчатое колесо" используются слова "шестерня" и "колесо" без придания им каких-либо различающих смысловых нюансов.
1 Не путать с КПД!