2.6. Кинематическая схема токарно-винторезного станка 16к20

Кинематическую схему токарного станка можно разделить на две кинематические цепи: привода главного движения и привода подачи.

Изучение кинематической схемы станка 16К20 целесооб­разнее осуществлять по блок-схемам кинематических цепей приводов.

● Привод главного движения

Г лавным движением является вращательное движение шпинделя станка. Рассмотрим цепь движения привода главного движения по блок-схеме, представленной на рис. 2.1.

Рис. 2.1. Блок-схема привода главного движения:

ЭД - главный электродвигатель; РРМ1 - реверсивно-регулирующий механизм № 1; РМ2 - регулирующий механизм №2; РМЗ - регулирующий механизм №3;

РМ4 - регулирующий механизм №4 («Перебор»)

Вращение вала электродвигателя (ЭД) через клиноременную передачу (КРП) передается на входной вал коробки скоростей. Кинематическая цепь коробки скоростей состоит из 4-х регули­рующих механизмов, три из которых представляют скользящие блоки, а один - механизм перебора (РМ4), и одного реверсивного, в котором используется фрикционная муфта М_ф и промежуточный ("паразитный") блок шестерен. Включением муфты М_ф влево ре­версивный механизм обеспечивает прямое вращение шпинделя, при котором, в основном, и осуществляется процесс резания.

С помощью коробки скоростей можно обеспечить 24 различные частоты прямого вращения шпинделя в пределах от 12,5 до 1600 об/мин.

Уравнение кинематического баланса цепи главного движения можно представить в общем виде:

n_шп = n_эд • i_эд-шп , (об/мин), (1)

где n_шп - частота вращения шпинделя станка, об/мин;

n_эд - частота вращения вала электродвигателя (по схеме n_эд =1500 об/мин);

- общее передаточное отношение

от электродвигателя до шпинделя;

- передаточное отношение от вала электродвигателя до шпинделя;

- передаточные отношения в РРМ1 при прямом вращении шпинделя;

- передаточные отношения, обеспечиваемые в РМ2;

- передаточные отношения в РМЗ

при n_шп = 200...1600 об/мин;

i_рм4 = 45/45 • 18/72 • 30/60 - передаточные отношения в механизме 15/60 РМ4 при n_шп = 12,5...160 об/мин.

Подставив в уравнение (1) числовые значения передаточных отношений ступеней регулирования механизмов в цепи привода главного движения, получим общее уравнение кинематического баланса цепи главного движения для частот вращения шпинделя в пределах от 12,5 до 1600 об/мин.

● Привод движения подачи

П ривод подачи составлен из механизмов, которые разме­щены в коробке скоростей (в том числе звено увеличения шага - ЗУШ и ревер­сивный механизм - Р), гитаре сменных шестерен - ГСШ, коробке подач (обратимый механизм - ОМ, меандр – Me и переключающие муфты) и суппорте станка (реечная – РП и винтовые передачи - Bl, B2, ВЗ ) (см. блок-схему на рис. 2.2).

Рис. 2.2. Блок-схема привода движения подачи:

ЗУШ - звено увеличения шага резьбы; Р - реверсивный механизм (трензель);

ГСШ - гитара сменных шестерен; ОМ - обратимый регулирующий механизм;

Me - регулирующий механизм (меандр); РП - реечная передача;

В1, В2, ВЗ - винтовые передачи

М еханизм звена увеличения шага (ЗУШ) используется только при наре-зании резьбы с увеличенным шагом, он расположен в коробке скоростей. В качестве ЗУШ используется механизм РМ4, только движение в нем подается от шпинделя (т.е. в обратном направлении).

Для осуществления подачи, вращение от шпинделя через реверсивный механизм (Р) и гитару сменных шестерен (ГСШ) по­ступает на вход коробки подач, состоящей из двух регулирующих механизмов: обратимого (ОМ) и меандра (Me), и переключающих муфт M₁, М₂, М₃ и М₄. С коробки подач движение через ходовой валик или ходовой винт передается в фартук суппорта, а затем на исполнительные механизмы, преобразующие вращательное движе­ние в поступательное: реечную (РП) и винтовые передачи (В1, В2, ВЗ). Реечная передача (РП) используется для осуществления продольной подачи, а винтовые: Bl - для нарезания резьбы, В2 - поперечной и ВЗ - наклонной подач.

Кинематическая цепь подачи станка позволяет осуществлять точение с продольной, поперечной и наклонной подачами, а также нарезание метрической, модульной, питчевой и особоточной резьб.

Рассмотрим кинематические цепи, по которым движение передается от шпинделя к исполнительным механизмам суппорта при осуществлении различных видов подач.

Уравнение кинематической цепи любой подачи можно представить в общем виде: S_п = 1 _об.шп • i_общ• S_исп , (мм/мин),

где i_общ = i_пер • i_пост - общее передаточное отношение движения от шпинделя до исполнительного механизма (реечного или винтового),

i_пер = i_ом • i_ме - переменное передаточное отношение, изменяющееся с помощью регулирующих механизмов в коробке подач (обратимый механизм - ОМ и меандр - Me);

i_пост - постоянное передаточное отношение, равное произведению передаточных отношений всех пе­редач, составляющих кинематическую цепь той или иной подачи (кроме передач регулирующих механизмов), том числе и передаточное отноше­ние гитары сменных шестерен (ГСШ):

где K = 40; L = 86; N = 64.

Уравнение продольной подачи

При точении с продольной подачей (S_прод) в коробке подач включены (зам-кнуты) муфты М₃ и M₄, при выключенных (разомкнутых) муфтах M₁ и М₂. Движение от шпинделя передается к реечной передаче - РП в суппорте и уравнение кинематического баланса пепи продоль­ной подачи имеет вид:

S_прод = 1_об.шп • i_общ• π • m • Z_рк , (мм/об),

где т - модуль реечного зацепления, мм,

Z_рк - число зубьев реечного колеса.

Уравнение поперечной подачи

Поперечная подача (S_поп) осуществляется с помощью винтового механизма (В2) в поперечных салазках суппорта.

Уравнение цепи движения поперечной подачи незначительно отличается от продольной подачи и имеет вид:

S_поп = 1_об.шп • i_общ• Р_хв2 , (мм/об),

где Р_хв2 - шаг ходового винта винтовой передачи В2.

Уравнение наклонной подачи

Наклонная подача (S_н) осуществляется винтовой передачей (ВЗ), вмонтированной в поворотных резцовых салазках. Уравнение цепи движения наклонной подачи имеет вид:

S_н = 1_об.шп • i_общ• Р_хв3 , (мм/об),

где Р_хв3 - шаг ходового винта винтовой передачи ВЗ.

Кинематические цепи нарезания резьбы

Нарезание резьб любого профиля и размерности осущест­вляется с помощью винтовой передачи В1, при этом движение от шпинделя передается на ходовой винт через замкнутую муфту - Мз, которая отключает движение ходового валика и передает вращение на ходовой винт, а затем через разъемную гайку поступательным движением перемещает суппорт с резцом.

В зависимости от размерности резьбы гитара сменных шестерен - ГСШ обеспечивает различные передаточные отношения.

Например:

- при нарезании метрических и дюймовых резьб используется ГСШ с передаточными отношениями:

- при нарезании модульной и питчевой резьб:

Уравнение при нарезании метрической резьбы

Метрическая резьба задается шагом «Р_м», измеряемым в мм. При этом в

коробке подач включены включены муфты М₂, М₃, М₄ и уравнение цепи имеет вид: Р_м = 1_об.шп • i_общ• Р_хв1 , (мм),

где Р_хв1 - шаг ходового винта винтовой передачи В1.

Уравнение при нарезании дюймовой резьбы

Дюймовая резьба задается шагом, измеряемым числом ниток (К) на один дюйм (1^"). Для приведения размерности шага из дюймовой системы измерения в метрическую (т.к. шаг ходового винта измеряется в мм) необходимо использовать формулу:

, (мм),

где 25,4 - число миллиметров в 1 дюйме;

К - число ниток на 1 дюйм.

При нарезании дюймовой резьбы используется ГСШ, как для метрической резьбы ( ). В коробке подач включена только муфта М₂, остальные муфты M₁, М₃ и М₄ выключены, за счет чего движение на обратимый механизм (ОМ) поступает наоборот (как бы перевернутым).

Кинематическую цепь дюймовой резьбы можно описать следующим уравнением: Р_д = 1_об.шп • i_общ• Р_хв1, (мм).

Уравнение для нарезания специальной и особоточной резьбы

При нарезании специальной (с нестандартным шагом) и резьбы повышенной точности в коробке подач замыкаются муфты M₁ и М₂, тем самым из кинематической цепи исключается ряд передач в регулирующих механизмах и умень­шается погрешность шага нарезаемой резьбы.

Уравнение кинематической цепи имеет вид:

(мм).

Настройка на заданный шаг особоточной или специальной резьбы осуществляется подбором сменных шестерен в ГСШ: вместо имеющихся «К, L, и N» рассчитываются и устанавливаются шестерни «А, В, С и Д».

Уравнение для нарезания резьб с увеличенным шагом

Для нарезания резьбы с увеличенным шагом (более 7 мм) необходимо использовать в цепи механизм - "звено увеличения шага (ЗУШ)".

При этом движение от шпинделя на реверсивный механизм (Р) поступает через ЗУШ (обратный механизму перебора) и передачу (45/45) (на схеме показано пунктиром).

Уравнение для нарезания резьбы с увеличенным шагом имеет вид:

Р_ув = 1_об.шп • i_зуш • i_общ• Р_хв1 , (мм).