2.3. Синтез механизма поперечной подачи стола.

Во время перебегов резца в конце холостого и начале рабочего ходов происходит перемещение стола с обрабатываемой деталью при помощи ходового винта. Поворот винта производиться посредством передаточного механизма, состоящего (рис. 1.1) из храпового колеса,

рычага с собачкой , тяги и качающегося толкателя . Поворот толкателя осуществляется дисковым кулачком , закреплённым на кривошипном валу (/Ι/ стр. 237).

Рассмотренный сложный передаточный механизм представим как совокупность четырёх простых механизмов:

1. кулачкового, включающего кулачек и коромысло;

2. винтового, состоящего из ходового винта , расположенного вдоль оси N, и маточной гайки (не показана), закрепляемой на столе;

3. храпового, включающего храповое колесо , жестко связанное с ходовым винтом, рычага , собачки шарнирно закрепляемой на рычаге с возможностью поворота на угол относительно осиN ходового винта ;

4. двухкоромыслового шарнирного четырёхзвенника, кинематически соединяющего коромысла и кулачкового и храпового механизмов.

Найдём размеры этих механизмов:

2.3.1. Синтез кулачкового механизма.

В описании прототипа указано, что фазовый угол возвращения коромысла может быть равен фазовому углу удаления φ_y, причём эти углы разделены между собой фазовым углом дальнего стояния φ_ДС=20; при повороте кулачка на угол механизм подачи стола фиксируется в одном из своих крайних положений.

Вычертив 1-е и 9-е положения несущего механизма методом засечек, начиная от ползуна D, замеряем с помощью транспортира угол давления и строим положения 2 и 5 несущего механизма, соответствующие окончаниям фаз дальнего стояния (принято) и возвращения (принято).

Из таблиц, помещённых в описании прототипа (/Ι/ стр. 239) следует, что длина коромысла может быть принята в интервале м., а угол качания.

Принимаем м.,.

Выбираем закон движения толкателя кулачкового механизма на фазах удаления и возвращения. Поскольку кулачковый механизм со столом станка (звено, обладающее значительной массой) связан посредством храпового механизма, а тот в начале и конце зацепления храповика с собачкой имеет «жесткие удары», по времени совпадающие с началом и концом фазы удаления в кулачковом механизме, то с целью более успешного противостояния^ этим ударам, на фазе удаления выбираем безударный закон, например, с изменением ускорения по синусоиде, треугольнику, либо трапецеидальный (см. законы 5,6 и 7, в табл. 2.10 /Ι/).

На фазе возвращения коромысла кулачёк не имеет кинематической связи с массивным столом станка и силы инерции стола на него не воздействуют. Поэтому на указанной фазе можем применить более простые законы, в том числе, такие, которые имеют «мягкий удар». Среди них, например, модифицированный линейный закон, косинусоидальный, с равномерно убывающим ускорением и т.п.

Для нашей конструкции станка применяем гладкие законы – синусоидальный на фазе удаления и с равномерно - убывающим ускорением на фазе возвращения . При прочих равных условиях () эти законы обеспечивают приемлемую величину максимума ускорения (например, при изменении ускорения по треугольнику значение этого максимума значительно больше – см. табл. 2.10 /1/).

Из указанной таблицы выписываем формулы для определения функции положения толкателя кулачкового механизма и передаточных кинематических функций 1-го и 2-го порядков. Для удобств пользования этими формулами, их преобразуем к следующему виду:

а) на фазе удаления:

при ,

при ,

при ,

где:

,

б) на фазе возвращения:

при ,

при ,

при ,

где:

,

,

а , либо- относительное значение текущего угла, отсчитываемое от начала фазы удаления, либо возвращения. Поскольку в нашем случае и уголи уголразбиты на 6 равных частей каждый, то относительные их значения составляют:

Т.о. указанные функции в пределах каждой из фаз будут определены в 8-ми равноотстоящих точках.

Расчёты могут быть произведены с помощью программируемого микрокалькулятора типа МК-52. Программа 3, помещённая в «приложении 1», позволяет осуществлять расчет лишь для принятых здесь законов движения. Результаты расчётов выполненных по этой программе, занесены в табл. 2.5.

Задачу определения основных размеров кулачкового механизма – минимального радиуса профиля кулачка , межосевое расстоянияи угла коромысла О₁О₂ со стойкой ОО₂ при нижнем выстое коромысла - решаем графически.

Для этого:

1. На чертеже (приложение 3) выбираем произвольно центр О₂ и в этом центре размещаем вершину угла , который строим при помощи транспортира относительно произвольно направленной его биссектрисы.

2. Проводим стягивающую этот угол дугу радиусом, равным длине коромысла в выбранном масштабе (например,).

3. Построенный угол делим лучами на 6 частей в соответствии со значениямив табл. 2.5 для фазы удаления (коромысло О₁О₂ движется в одном направлении) и на 6 частей для фазы возвращения (коромысло О₁О₂движется противоположно).

	Фаза удаления Закон синусоидальный				Фаза возвращения Закон падающего ускорения			Таблица 2.5.
0	0	0	0	0	25	0	-1.19
	0.72	0.147	0.0176		23.15	0.245	-0.79
	4.88	0.441	0.053		18.51	0.392	-0.397
	12.5	0.588	0.071		12.5	0.44	0
	20.11	0.441	0.053		6.48	0.329	0.397
	24.28	0.147	0.0176		1.85	0.245	0.79
	25	0	0		0	0	1.19

4. На построенных лучах от их пересечения с дугой (п.2) откладываем отрезки в масштабе коромысла () в направлении вектора скоростиконца коромысла, повернутого на 90^° по угловой скорости кулачка ().

При силовом замыкании (пружиной и др.) высшей кинематической пары «кулачек - толкатель» отрезки откладываем лишь для фазы удаления.

Соединяем концы отрезков и строим кривую.

5. Проводим хорду к дуге, описанной центром ролика коромысла (к дуге ). К проведённой хорде под углом давления(при вращательном движении толкателя) проводим касательные к кривойна фазе удаления и на фазе возвращения (при силовом замыкании высшей кинематической пары «ролик – кулачёк», эта кривая совпадает с дугой радиуса). Внутри угла, образуемого касательными в наиболее удалённой области их пересечения (приложение 3), выбираем центр О вращения кулачка.

6. Определяем минимальный радиус теоретического профиля кулачка:

R_O=l_OO1=OO₁ · μ₁=52·0.001=0.052 м,

межосевое расстояние

м,

транспортиром замеряем минимальный угол коромысла О₁О₂ со стойкой ОО₂ ().

7. Строим кулачек по методу обращения движения.

8. Выбираем радиус ролика как минимум из соотношений:

м,

м.

где (м)- минимальный радиус кривизны теоретического профиля кулачка.

Принимаем мм.

9. Строим рабочий профиль кулачка как эквидистанту к теоретическому профилю, отстоящую на мм от полученного в п.7 теоретического профиля кулачка.

Полученную схему кулачкового механизма совмещаем со схемой несущего механизма. Для этого:

1. Из центра О вращения кривошипа АО проводим дугу радиусом, равным (в масштабе) межосевому расстоянию в кулачковом механизме. На этой дуге в удобном месте выбираем положение центра О₂ вращения коромысла.

2. Соединяем центры О и О₂. От полученного отрезка ОО₂ откладываем минимальный угол коромысла О₂О₁ со стойкой ОО₂ (). На полученной второй стороне угла от его вершины О₂ откладываем отрезок О₂О₁, изображающий в масштабе длину коромысла кулачкового механизма.

3. Из конца О₁ этого отрезка проводим окружность, в масштабе, изображающую ролик; касательно к этой окружности из центра О вращения кулачка (и кривошипа ОА) проводим окружность (мм.), которая изображает основную шайбу практического профиля кулачка.

Изображенный на чертеже несущего механизма кулачковый механизм находиться в начале фазы удаления и соответствует 9-му положению кривошипа ОА. Транспортиром замеряем угол установки кулачка относительно кривошипа ОА (, где- радиус – вектор профиля кулачка, соответствующий началу фазы удаления в кулачковом механизме).