1 Об. Заготовки (в4) → πmz мм перемещения каретки (п3),

где m и z – модуль и число зубьев шлифуемого колеса.

УКЦ:

πmz = (1/t_ТВ) ∙ i₀₁ ∙ i_∑ ∙ i_проф,

где t_ТВ – шаг тягового вала; i₀₁ – произведение постоянных передач расчетной цепи; i_∑ - передаточное отношение дифференциала.

ФН:

i_проф = (π m z t_ТВ)/i₀₁ i_∑.

Орган настройки i_s1. РП:

п_М2 мин^-1 электродвигателя → s мм/дв. ход инструмента (П₂)

УКЦ:

s = n_М2 i₀₂ i_s1 .

ФН:

.

Орган настройки i_s2. РП:

п_М3 мин^-1 электродвигателя → s_м мм/мин перемещения каретки,

где s_м – минутная подача.

УКЦ:

s_м = п_М3 i₀₃ i_s2 t_ТВ.

ФН:

i_s2 = s_м /п_м i₀₃ t_ТВ.

Орган настройки i_дел. РП:

п об. делительного диска → 1/z (или z_i/z) об. заготовки,

где z_i - число зубьев заготовки, пропускаемых за один делительный цикл при смешанном соединении групп Ф_s2 и Д; z – число зубьев заготовки; n – число оборотов делительного диска за делительный цикл.

УКЦ:

1/z (или z_i/z) = п i₀₄ i_дел i_∑.

ФН:

На рис. 3.21 приведена кинематическая схема зубошлифовального станка модели 5А831, реализующая рассмотренную типовую структурную схему зубошлифовального станка.

Формообразующая часть кинематической структуры состоит из следующих групп: скорости резания Ф_v(В₁), поступательно-возвратного движения шлифовального круга Ф_s1(П₂), и обката Ф_s2(П₃В₄). Кинематическая структура содержит также группу деления Д(В₅).

Группа движения Ф_v(В₁) – простая. Ее внутренняя связь – элементарная вращательная пара:

подшипниковые опоры – шпиндель шлифовального круга.

Внешняя связь:

М → d₁/d₂ → шпиндель,

где шпиндель является звеном соединения связей.

Группа воспроизводит вращательное движение с замкнутой траекторией, которое теоретически можно настраивать лишь по двум параметрам скорости

(сменными шкивами) и направлению. Однако практической необходимости в настройке этого движения по направлению - нет, и поэтому этот параметр, как правило, не настраивают.

Группа движения Ф_s1(П₁) – простая. Ее внутренняя связь – элементарная поступательная пара:

вертикальные направляющие – ползун.

Внешняя связь:

М₂ → (i =1/8) →кривошипно-ползунный механизм → ползун (П₂).

Рассматриваемая группа воспроизводит поступательное движение с незамкнутой траекторией. Ее настраивают по трем параметрам: на скорость – четырехскоростным электродвигателем М₂, на путь – изменением величины эксцентриситета пальца кривошипа, на исходную точку – изменением плеча шатуна.

Группа движения Ф_s2(П₃В₄) –сложная, двухэлементарная. Ее внутренняя

связь – кинематическая цепь:

прод. стол (П₃) → ТВ → 96/24 → i_проф → i_∑→ 1/90 → делит. стол (В₄),

соединяющая исполнительные звенья группы

Внешняя связь:

М₃ → 3/35 → Р₁ 40/40 → {i_s ∙ [27/48(М) ∙ 35/54] или [72/33(М) ∙ 35/54]},

Колесо Z54 является звеном соединения внутренней и внешней связей данной группы.

Рассматриваемая группа воспроизводит сложное движение с незамкнутой траекторией, настраиваемое по пяти параметрам. На траекторию – гитарой i_проф; на скорость - гитарой i_s; на направление – реверсом Р₁; на исходную точку – перемещением продольного стола с помощью тягового вала ТВ; на путь – установленными на продольном столе упорами, обеспечивающими связь механики с электроавтоматикой станка.

Выведем ФН для органов настройки i_v, i_м2, i_проф и i_s.

Орган настройки i_v (сменные шкивы). РП:

п_М мин^-1 электродвигателя М → п_ш мин^-1 шпинделя.

УКЦ:

п_ш = (п_М = 2800) · d₁/d₂.

ФН:

d₁d₂ = п_ш/2800.

Орган настройки i_м2. РП:

п_м2 мин ^-1→ п дв. х./мин ползуна

УКЦ (ФН):

п ={470, 710, 950, 1400} ∙1/8 = { 59, 89, 119, 175 } дв. х./мин

Рис. 3.21. Кинематическая схема зубошлифовального станка

Гитара i_проф . РП:

L перемещ. в движении (П₃) → L/π m Z в движении (В₄).

УКЦ:

L/π m z = L/(t_тв = 2π) ∙ 96/24 ∙ i_проф ∙( i_∑^в =(27/36) ∙(21/42)) ∙ 1/90.

ФН: i_проф = 120/mz.

Гитара i_s. Скорость движения Ф_s задается через минутную подачу продольного стола в движении П₃ . Следовательно, кинематическая цепь, связывающая электродвигатель М₃ с тяговым валом продольного стола является расчетной цепью для вывода ФН. Поэтому РП:

п_М3 мин ^-1 → s мм перемещения продольного стола (П₃).

УКЦ:

s = (п_м3 = 1400) ∙ 3/35 ∙ 40/40 ∙ (i_s ∙ 27/48 или 72/33) ∙ 38/54 ∙ 27/96 ∙ (t_ТВ=2π).

Решая УКЦ, получим ФН и значение ускоренной подачи, обеспечивающей в конце обработки каждого зуба возвращение продольного стола в исходную точку.

ФН:

i_s = s /69; s_{ускорен.}= 310 мм/мин

Группа движения Д(В₅). Ее внутренняя связь – элементарная вращательная пара:

продольный стол – делительный стол(В₅).

Внешняя связь:

М₃ → i_ск.дел→(i = 1) → механизм деления → i_дел → i_∑^z → 1/90 →

делитель стол (В₅).

Движение деления простое с незамкнутой траекторией и настраивается по трем параметрам: на путь – гитарой деления i_дел; на скорость – гитарой скорости деления i_ск.дел; на исходную точку – вручную при наладке станка.

Группы движений Ф_s2(П₃В₄) и Д(В₅) имеют общее исполнительное звен – делительный стол. Поэтому они кинематически соединены между собой цилиндрическим дифференциалом ∑, который позволяет, не прекращая движения обката, выполнить движение деления. Поэтому во время движения деления делительный стол получает суммарное движение В₄ ± В₅. При этом процесс деления осуществляется тогда, когда включена муфта 1 и вынут из прорезей делительных дисков Д₁ и Д₂ фиксатор 11, и оканчивается после западания фиксатора одновременно в прорези обоих делительных дисков и отключения муфты 1. Так как шлифование впадин между зубьями обрабатываемого колеса происходит последовательно, то за время одного делительного цикла делительный стол с обрабатываемым колесом поворачивается на 1/z полного оборота, где z – число зубьев обрабатываемого колеса.

Во внешней связи рассматриваемой группы расположено две гитары сменных зубчатых колес. Следовательно, для вывода ФН для обеих гитар необходимы две расчетные цепи.

Гитара i_дел. Отсчетным звеном для расчетной цепи деления является делительный диск Д₁. Причем цикл деления осуществляется только при вращении этого диска. Следовательно, РП для расчетной цепи

п_Д1 оборотов делит. диска Д₁ → 1/Z оборота делит. стола.

УКЦ:

1/z = п_Д1 ∙ i_дел ∙ i_∑^z ∙ 1/90,

где i_∑^z – передаточное отношение дифференциала при остановленном центральном колесе, имеющем 27 зубьев.

ФН:

i_дел = 90 / п_Д1 ∙ i_∑^z ∙Z

Определим численное значение п_Д1 за один делительный цикл и передаточное отношение дифференциала i_∑^z.

После того как фиксатор 11 вынут из прорезей дисков Д₁ и Д₂ , они начинают вращаться с различными скоростями. Через некоторое время прорези дисков окажутся в одной плоскости, и фиксатор западет одновременно в прорези обоих дисков. В этот момент оканчивается делительный цикл. Подсчитаем относительные повороты дисков. За один оборот диска Д₁ диск Д₂ должен сделать (84/24) ∙ (27/81) = 7/6 оборота. Следовательно, диск Д₂ вращается быстрее диска Д₁, и за время делительного цикла диск Д₂ делает 7 оборотов, а диск Д₁ – шесть оборотов, т.е. п_Д1 = 6.

Передаточное отношение дифференциала определим по формуле Виллиса:

После преобразований получим

,

откуда

i_∑^z = 5/8; i_∑^в = 3/8.

С учетом численных значений п_Д1 и i_∑^z ФН гитары деления имеет вид:

i_дел = 24/z.

Гитара i_ск.дел служит для настройки скорости цикла деления посредством задания круговой частоты делительного диска Д₁. Расчетная цепь связывает электродвигатель М₃ с делительным диском Д₁.

РП:

(п_М3 =(1400/60)∙ t)) об. электродвигателя → 6 об делительного диска Д₁,

где t – время делительного цикла, сек.

УКЦ:

1400/60 ∙ t = 6 ∙ 84/24 ∙ 1 ∙ 1/i_ск.дел.

ФН:

.

В станке предусмотрена также вспомогательная группа правки шлифовального круга (на схеме не показана).

Зубошлифовальные станки, работающие дисковыми и тарельчатыми абразивными кругами, имеют невысокую производительность. Поэтому для ее повышения все большее применение получают способы абразивной обработки червячными кругами. Кинематическая структура формообразующей части станков, работающих червячными кругами, аналогична кинематической структуре зубофрезерных и шлицефрезерных станков, работающих червячными фрезами. Кинематическая схема соответствующего зубошлифовального станка модели 5В833 приведена на рис. 3.22. На станке шлифуют зубчатые колеса с прямыми и винтовыми зубьями диаметром от 20 до 200 мм с модулем 0,3 – 3 мм; наибольшая высота колеса при β=0 равна 100 мм; наибольший диаметр абразивного червяка - 400 мм. Кинематическая структура станка состоит из двух частных структур, из которых одна предназначена для обработки колес с прямыми зубьями, а другая – для обработки колес с винтовыми зубьями.

Формообразующая часть первой из названных частных структур включает сложную группу скорости резания, Ф_v(В₁В₂), воспроизводящей профиль

зубьев, и группу вертикальной подачи Ф_s(П₃), воспроизводящей прямую линию зуба по длине. Формообразующая часть другой частной структуры должна состоять из двух сложных групп: Ф_v(В₁В)₂, воспроизводящей профиль зубьев, и Ф_s(П₃В₄), воспроизводящей винтовую линию зуба. Следовательно, в структуре станка должен быть дифференциал для физического сложения движений В₂ и В₄ на одном исполнительном звене – делительном столе, входящем в обе формообразующие группы. Однако в станке нет дифференциала. Поэтому сложение этих движений осуществляется алгебраически. Условия

такого сложения приведены выше при анализе кинематики шлицефрезерного и зубофрезерного станков. В итоге обе группы обсуждаемой структуры трансформируются к виду Ф_v(В₁В₂ ± В₄) и Ф_s(П₃).

Рис. 3.22. Кинематическая схема зубошлифовального станка модели 5В833

Группа обката Ф_v при профилировании воспроизводит станочное зацепление червяк – червячное колесо. Ее особенность – применение двух синхронных электродвигателей и синхронной электрической связи между ними, осуществляющей согласование круговых частот абразивного червяка и шлифуемого колеса.

Внутренняя связь группы:

абразивный червяк (В₁) → 99/99 → М₁ → М₂ → 60/80 → [i_x=(a/b) (c/d) (e/f)] → 26/156→ шлифуемое колесо( В₂) или (В₂±В₄).

Внешних связей, обеспечивающих внутреннюю связь энергией движения, две.

Первая внешняя связь:

М₁ → 99/99 → абразивный червяк.

Вторая внешняя связь:

М₂ → 60/80 → i_x → 26/156 → шлифуемое колесо.

Звено соединения связей – «электрический вал», или система синхронизации, связывающая оба электродвигателя.

Группа настраивается на траекторию – гитарой сменных зубчатых колес i_x. Орган настройки на скорость не предусмотрен. Поэтому, скорость резания зависит только от диаметра абразивного круга.

Выведем ФН для гитары i_x. РП при шлифовании прямозубого колеса: