5. Принцип работы станка

Кинематическая структура токарно-винторезного станка имеет две частные структуры:

- структуру токарной части;

- структуру винторезной части.

Поэтому принцип работы станка рассматривают отдельно для токарной и винторезной частей. Принцип работы поясняет, как и где устанавливаются заготовка и режущий инструмент, как они ориентируются друг относительно друга и какие им сообщают движения.

Принципиальные схемы приведены на рисунках 2 и 3.

Принципы работы обеих частей сходны: заготовка устанавливается в патроне и ей сообщается вращательное движение В₁ (главное движение резания), резец устанавливается в резцедержателе и ему сообщается поступательное движение П₂. Разница только в том, что в винторезной части эти движения должны быть строго согласованными в соотношении

1 об(В₁) Р_н (П₂),

где знак соответствия.

То есть за один оборот шпинделя резец должен переместиться на величину шага нарезаемой резьбы.

Рисунок 2 – Принципиальная схема токарной части

Рисунок 3 – Принципиальная схема винторезной части

5. Кинематическая схема станка

Кинематическая схема станка представлена на рисунке 4 [1] и включает несколько кинематических цепей: цепь главного движения, цепи подач и винторезные цепи.

Анализ кинематических цепей станков ведется в следующей последовательности:

– устанавливаются конечные звенья рассматриваемой цепи;

– определяются расчетные перемещения этих конечных звеньев;

– пишется уравнение кинематического баланса цепи.

Конечные звенья и их расчетные перемещения конкретной кинематической цепи устанавливаются определением того движения, которое образуется анализируемой кинематической цепью.

1. Цепь главного движения

Главное движение – это вращение шпинделя. Источником движения является электродвигатель мощностью N = 10 кВт и частотой вращения n = 1450 об/мин. Поэтому конечными звеньями и расчетными перемещениями этой цепи являются: электродвигатель шпиндель;

1450 об/мин эл.двигателя n_шп, об/мин .

Вал i коробки скоростей получает вращение от электродвигателя клиноременной передачей 154/258 (диаметры шкивов 154 мм и 258 мм). На валу i свободно расположены слева двухвенцовый блок (56-51),а справа – шестерня Z = 50, которые получают вращения от вала i с помощью фрикционной муфты М_ф. При включении М_ф влево с валом i соединяется блок 56-51 и через ряд передач шпиндель получает правое вращение.

Рисунок 4 – Кинематическая схема токарно-винторезного станка мод. 16К20

Вал ii посредством двухвенцового подвижного блока Б1 получает две частоты вращения.

Трехвенцовый блок Б2 (47-55-38) обеспечивает валу iii шесть различных частот вращения (2х3=6, где 2 и 3 – числа передач между i и ii; ii и iii валами). Эти шесть частот вращения вала iii могут передаваться напрямую (минуя перебор) на шпиндель (вал VI) двумя передачами:

– , если блок Б4 (48-60) будет включен в крайнее левое положение;

– , если Б4 будет включен в среднее положение.

Значит, шпиндель от вала iii напрямую получает 2х3х2=12 ступеней частот вращения.

При правом крайнем положении Б4 (как показано на кинематической схеме) вращение на шпиндель от вала III идет через перебор.

Вал IV от вала III двухвенцовым блоком Б3 (45-60) получает 2х3х2=12 ступеней частот вращения, которые через передачи 18/72 и 30/60 поступят на шпиндель.

Тогда общее число ступеней частот вращения шпинделя будет 12+12=24.

Но частоты n_шп = 500 об/мин и 630 об/мин повторяются по два раза. Значит, шпиндель получает 22 различные частоты вращения.

Перебор включает двухвенцовый блок Б3 и передачу 18/72 и находится в цепи главного движения. Передаточные отношения перебора

Таким образом, перебор понижает частоты вращения шпинделя в 4 и 16 раз.

Обобщенное уравнение кинематического баланса имеет вид:

Положение рукояток и значения n_шп приведены в правой части таблицы (рисунок 5).

Обратное (левое) вращение шпинделя осуществляется реверсом, включающем паразитный блок 24-36 (при включении фрикционной муфты М_ф вправо) и далее, как и при прямом вращении. Так как в этом случае двухвенцовый блок Б1 в передаче вращения не участвует, то число ступеней частот вращения обратного хода шпинделя в два раза меньше, чем прямого хода.

Рисунок 5 – Таблица значений частот вращения шпинделя, величина подач и шагов нарезаемых резьб

Обратные частоты вращения шпинделя выше прямых (передаточное отношение больше, чем или ). Это сделано для сокращения вспомогательного времени при возврате суппорта в исходное положение при нарезании резьб.