книги из ГПНТБ / Некрасов С.С. Технология материалов. Обработка конструкционных материалов резанием учеб. пособие

Г л а в а V

ОСНОВНЫЕ МЕХАНИЗМЫ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ

§ 1. КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ

По классификации, разработанной Экспериментальным научноисследовательским институтом металлорежущих станков (ЭНИМС), все станки делятся на группы, которые, в свою очередь, подразде­ ляются на типы (разновидности) (табл. 8). Деление станков на типы производят по следующим основным признакам: виду обработки и применяемому инструменту; технологическим особенностям станка (для обдирочных работ или чистовых работ и т. д.); степени автома­ тизации станка; числу важнейших рабочих органов станка (или инструмента) и их расположению, например, станки одношпиндель­ ные или многошпиндельные, горизонтальные или вертикальные и т. д.

Каждый металлорежущий станок получает цифровой трехзнач­ ный или четырехзначный шифр. Часто к цифрам добавляют буквы, обозначающие дополнительную характеристику станка. Первая цифра обозначает группу, вторая — тип, а третья (при четырехцифровом обозначении —третья и четвертая) — типоразмер станка. Прописные буквы после первой цифры указывают на модернизацию станка.

Рассмотрим несколько примеров.

Станок 1К62: цифра 1 означает, что станок относится к то­ карной группе; буква К означает, что станок модернизирован, цифра 6 — тип станка— токарно-винторезный; цифра 2 — высота центров станка, равная 200 мм.

Станок 2Н135А: цифра 2 — вторая группа (сверлильный ста­ нок); буква Н —станок модернизированный; цифра 1 — вертикаль­ но-сверлильный; цифры 35 — максимально допустимый диаметр сверления в мм в стали средней твердости; буква А — станок мо­ жет работать на автоматическом цикле.

Станок 736: цифра 7 — седьмая группа (строгальные, долбеж­ ные и протяжные станки); цифра 3 — поперечно-строгальный (ше­ пинг); цифра 6 — максимальный ход ползуна 600 мм.

В зависимости от степени специализации металлорежущие станки разделяются на универсальные, специализированные и специаль­ ные. Универсальные станки служат для выполнения различных опе­ раций при обработке деталей многих наименований; специализиро­ ванные — для обработки деталей разных размеров одного наимено­ вания; специальные станки — для обработки одной определенной детали.

80

§ 2. ОСНОВНЫЕ МЕХАНИЗМЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В СТАНКАХ

Совокупность механизмов, передающих движение от двигателя к рабочему органу станка, называется приводом. В настоящее время в машиностроении применяются индивидуальные приводы, которые характеризуются применением на каждом станке своего электродвигателя. Разновидностью индивидуального привода яв­ ляется многомоторный привод, характеризующийся применением на одном станке нескольких электродвигателей, каждый из которых приводит в движение определенный орган станка.

Передачами называются механизмы, преобразующие или пере­ дающие движение от одного узла станка к другому. Передачи бы­ вают зубчатые цилиндрические, зубчатые конические, ременные, цепные, червячные, реечные, винтовые. В табл. 9 приведены ос­

частоты вращения шпинделя при наличии коробки скоростей произ­ водится при помощи переключения зубчатых колес, т. е. измене­ ния передаточных отношений в цепи от вала привода к шпинделю станка.

Простейшая коробка скоростей, состоящая из зубчатых колес и кулачковой муфты, показана на рис. 52. Эта коробка позволяет получить шесть различных частот вращения шпинделя. Ведущий вал / от электродвигателя, через ременную передачу, получает

частоту вращения «, От ведущего вала дальше вращение

при помощи блока зубчатых колес г, — z2 — z3, сидящего на сколь­ зящей шпонке, передается блоку колес z4 — z5— z6, свободно сидя­ щему на шпинделе станка II. При включении зубчатой муфты М влево блок зубчатых колес z4 — z5 — z6 сцепляется со шпинделем и на последнем можно получить три различных частоты вращения (в зависимости от зацепления блока колес г, — z2 — z3 с блоком z ,— гъ — Z(.). При включении зубчатой муфты М вправо зубчатое

81

Таблица 9

Передачи, применяемые в станках

84

частоты вращения. Уравнение кинематической цепи данной коробки скоростей приведено ниже (0,985 — коэффициент проскальзывания ременной передачи):

Ряды чисел оборотов (частот вращения) и подач станков.

Выбранная частота вращения шпинделя станка зависит от диаметра обрабатываемой детали или инструмента и установленной скорости резания. Ввиду того, что диаметры обрабатываемых деталей или инструментов на станках могут изменяться в определенных преде­ лах, на станках предусматривается изменение частоты вращения также в соответствующем диапазоне. Диапазоном частоты вращения

«min

максимальная и минимальная частота вращения шпинделя станка в об/мин. Чем больше диапазон частоты вращения шпинделя, тем универсальнее станок. В зубчатых коробках скоростей можно полу­ чить лишь определенный ряд значений п. В отечественном станко­ строении стандартизирован ряд частот вращения, образующий ге­ ометрическую прогрессию:

Яшіп ™ Я4, Яд ~ Я-іфі /2-3 — H i ф^; . . . t l z Яшах ” Я4ф г

Геометрический ряд величин частоты вращения шпинделя обес­ печивает при переходе от данной к следующей высшей ступени по­ стоянство перепада скоростей резания А, которое обычно выра­ жается в процентах:

Стандартизированы следующие знаменатели рядов и соответ­ ствующие им перепады скоростей:

Механизмы подачи служат для получения различных величин подач. Подачи разделяются на непрерывные (токарные, сверлиль­

85

ные, фрезерные станки) и прерывистые (строгальные и долбежные станки). Кинематическая цепь механизма подачи соединяется с тем органом станка, в связи с движением которого подача рассчитывается. В токарных станках подача рассчитывается на один оборот шпин­ деля, и механизм подачи соединяется со шпинделем. Во фрезерных станках, где основной подачей является подача за минуту, механизм подачи получает движение непосредственно от электродвигателя. Чаще всего изменение величины подачи может производиться зуб­ чатыми коробками подач, сменными колесами, регулированием храпового механизма (строгальные и долбежные станки) или при помощи гидропривода.

Зубчатые коробки подач аналогичны коробкам скоростей. Од­ нако в коробках подач используются некоторые механизмы, ко­ торые не применяют в коробках скоростей ввиду их непригодности

Рис. 53. Механизм с накидным зубчатым колесом

для передачи значительных мощностей. Так, в коробках подач при­ меняют механизм с накидным зубчатым колесом и механизм с вы­ тяжной шпонкой.

Механизм с накидным колесом (рис. 53) применяется в коробках подач токарных станков. На валу 1 на скользящей шпонке уста­ новлено зубчатое колесо гл. При помощи рычажной вилки 2 колесо может передвигаться по валу. Установленные неподвижно на валу 3 колеса z3 — zw могут при помощи рычажной вилки через колесо г2 входить в зацепление с колесом гх. В каждом положении рычажная вилка закрепляется фиксатором 4 по отверстию в кор­ пусе коробки подач. Такой механизм дает возможность получить

восемь передаточных отношений в пределах от — до -г-~ г3 г10

Механизм с вытяжной шпонкой (рис. 54) применяется в свер­ лильных станках. На ведущем валу I жестко насажены четыре

имеет вытяжную шпонку 9, которая при помощи пружины 11 фик­ сирует одно из колес 5, 6, 7 или 8. Вытяжная шпонка перемещается внутри вала II при помощи круговой рейки 10, передвигаемой зубчатым колесом 12 от рукоятки 13. Чтобы вытяжная шпонка 9

86

одновременно не зафиксировала два зубчатых колеса, колеса раз­ делены кольцами 14. Такой механизм позволяет получить четыре передаточных отношения.

Храповой механизм (рис. 55) служит для осуществления пре­ рывистой подачи и применяется на строгальных и долбежных

станках. Собачка 1 в подпружиненном состоянии смонтирована на рычаге 2, вхолостую насаженном на винте (иногда валике) подачи. На этом же валике на шпонке закреплено храповое колесо 3. Рычаг собачки получает качательное движение от тяги 4, связанной с кри­ вошипным диском 5, при вращении которого рычаг 2 вместе с со­ бачкой 1 получает качательное движение. При движении влево собачка зацепляется за зубья храпового колеса и поворачивает его на некоторый угол; при движении вправо собачка отжимает пружину и скользит по зубьям

скользит по щитку, а при про­ хождении остального пути захватывает требуемое число зубьев.

Щитком 6 можно закрыть от собачки все зубья, и тогда движение не будет передаваться. Для изменения направления вращения хра­ пового колеса необходимо рукояткой 7 вытянуть собачку кверху и повернуть на 180°. Для выключения храпового механизма со­ бачку вытягивают вверх и повертывают на 90° (в этом случае со­ бачка 1 не касается колеса 3).

Передаточное отношение храпового механизма

X

87

Из рисунка следует

tg6 = "2W’

L — длина хода ползуна в мм;

Н— расстояние от центра качания кулисы до центра пальца, соединяющего кулису с ползуном, в мм.

Средняя скорость рабочего хода ползуна

88

Средняя скорость ползуна

Реверсивные механизмы применяются в системе главного дви­ жения и в системе подачи и служат для изменения направления движения. Схемы наиболее распространенных реверсивных меха­ низмов показаны на рис. 57.

На рис. 57, а показана схема реверсивного механизма, состоя­ щего из цилиндрических зубчатых колес и фрикционной муфты М. Переключение фрикционной муфты вызывает соединение зуб­ чатых колес гх (при этом муфта М сдвинута влево), либо г3 (муфта М сдвинута вправо) с верхним валом. Нижний вал получает или обратное вращение (от гх к г>), или прямое (от z3 через паразитное колесо 2 ;', к г4).

Рис. 57. Схемы реверсивных механизмов

Реверсивный механизм, составленный из цилиндрических зуб­ чатых колес, показан на рис. 57, б. Скользящее колесо г2 может быть сцеплено непосредственно с колесом zl либо с г3 через паразит­ ные колеса г4 и г*. Следовательно, нижний вал получит вращение в ту или другую сторону.

На рис. 57, в показана схема реверсивного механизма, в котором зубчатое колесо zx скользящего блока может быть сцеплено с коле­ сом г2 через промежуточное колесо zj. При другом положении блока колесо z3 сцепляется непосредственно с колесом z4. Таким образом, нижний вал может вращаться в различном направлении.

На рис. 57, г показана схема реверсивного механизма, состав­ ленного из конических зубчатых колес и кулачковой муфты, при­ меняемых при наличии пересекающихся валов. Изменение направле­ ния вращения горизонтального вала производится переключением кулачковой муфты.

Дифференциалы используют в качестве суммирующих механиз­ мов, осуществляющих алгебраическое сложение двух движений. Наиболее распространен конический дифференциал (рис. 58), при­ меняющийся на зубофрезерных станках. Конический дифферен­ циал по схеме действия является планетарной передачей с двумя степенями свободы. У дифференциала из трех его звеньев любые два звена могут быть ведущими, третье — ведомым. Дифференциал

89

и z4, сателлитов г2 и г3 и водила (крестовины) С. Числа зубьев цент­ ральных колес и сателлитов равны между собой: zx = z2 = z3 = г4. Передаточное отношение дифференциала зависит от схемы его вклю­ чения. В общем виде для различных случаев включения передаточ­ ное отношение дифференциала можно определить на основе фор­ мулы Виллиса

где пх и пА— частота вращения колес гх и z4 в об/мин; tic — частота вращения водила С в об/мин.

Знак «минус» указывает на изменение направления вращения ведомого звена. Из приведен­ ной формулы следует

станут вращаться вместе с ним. В этом случае передаточное отноше­ ние дифференциала равно единице (г'д = 1), так как пх = п4 = пс.

Дифференциал включен, когда червяк z' введен в зацепление с червячным колесом г и выключена кулачковая муфта М. При не­

90