4.1. Разработка кинематической схемы

4.1.1 Выбор структурной формулы и ее анализ. Кинематический расчет коробок передач металлорежущих станков производится в тех случаях, когда по заданию на проект станка предусматривается ступенчатое регулирование движения (вращательного или поступательного) при помощи шестеренных коробок скоростей или в сочетании с ними ступенчато-регулируемых двигателей.

Кинематический расчет (если значение ) не задано начинается после определения основных характеристик проектируемого привода и предварительного выбора параметров геометрического ряда регулирования по зависимости:

где - необходимый предел регулирования (определяется ранее по расчету);

- число членов (ступеней) выбираемого геометрического ряда;

- знаменатель выбираемого геометрического ряда, который принимается всегда стандартной величины (в курсовом проекте задается).

Общее число ступеней коробки передач, состоящей из нескольких групп, определяется следующей структурной формулой:

где - число передач в -й группе;

- общее число групп в кинематической цепи.

Для уменьшения металлоемкости коробки передач должно выполняться условие:

Передаточное отношение в коробке передач задаются, исходя из условий минимизации металлоемкости и габаритов, и ограничены следующими величинами:

а) в цепях главного движения

б) в тихоходных передачах - цепях подач и передачах с косозубыми шестернями

При выполнении курсового проекта необходимо использовать приводы со сложенными структурами.

4.1.2 Построение структурных сеток и выбор варианта.

Передаточные отношения в приводах металлорежущих станков могут быть представлены в форме степеней знаменателя прогрессии ряда частот выходного вала, которые удобно для наглядности изображать графически на логарифмических шкалах с ценой деления, равной . Графо-аналитический метод заключается в построении структурных сеток, которые строятся для заданного конструктивного варианта в соответствии с рекомендациями [15-19,40,41,50,51].

Студент обязан построить несколько вариантов структурных сеток, проанализировать их и выбрать наилучший вариант. По структурной сетке можно определить:

а) число ступеней частот вращения на валах привода;

б) число групповых передач в приводе и порядок их конструктивного расположения;

в) число передач в каждой группе;

г) характеристики группы;

д) диапазоны регулирования групповых передач, которые равны в степени, равной числу интервалов , заключенному между крайними лучами, выходящими из одной точки;

е) диапазоны регулирования на промежуточных валах.

Для выбора варианта структурной сетки привода можно воспользоваться программой «АВОКС».

4.1.3 Построение графика частот вращения (подач).

Структурная сетка не дает фактических значений частот вращения и передаточных отношений передач в группах. Для определения этих величин строят второй график - график частот вращения. Для его построения должны быть известны

а) знаменатель ряда частот вращения ;

б) фактические частоты вращения от до ;

в) частота вращения выбранного привода двигателя ;

г) полная кинематическая схема привода, которая кроме групповых передач может иметь и одиночные передачи.

Построение графика частот вращения (подач) может быть выполнено в соответствии с рекомендациями [15-19].

При заданных значениях подач необходимо перейти к числу оборотов выходного вала коробки подач по формуле

где - подача, мм/об;

- шаг тягового устройства для передачи колесо-рейка (для привода с ходовым винтом$

- передаточное отношение от выходного вала коробки подач до вала реечной шестерни. Если подача задана в мм/мин, то будет мин^-1.

4.1.4 Выбор чисел зубьев и определение действительных частот вращения (подач). В станкостроении межосевые расстояния, суммы чисел зубьев пары сопряженных колес, числа зубьев червячных колес и модули нормализованы [17-18]. Поэтому, в ряде случаев, приходится округлять расчетное значение параметров зубьев до стандартных.

Отступления от установленных нормалью межосевых расстояний допускают в следующих случаях:

а) если есть необходимость иметь точное соотношение между угловыми и линейными перемещениями кинематически связанных элементов (при нарезании резьбы, затыловании и т.п.);

б) расстояние между осями определяются координатами мест обработки [17].

Определение чисел зубьев косозубых и червячных передач можно выполнить по работе [15-18,32,35,40,41,49].

После выбора чисел зубьев колес производится определение действительных значений чисел оборотов и степень их отклонения от стандартного ряда в процентах.

4.1.5 Кинематическая схема привода. При разработке кинематической схемы станка в первую очередь необходимо решить вопрос выбора типа привода. Привод - источник движения и совокупность механизмов, передающих движение к конечным звеньям станка.

Станок может иметь один или несколько источников движения. Применение нескольких двигателей позволяет сократить кинематические цепи, упростить управление, механизировать и автоматизировать станок. Если же между отдельными кинематическими цепями требуется строгая взаимосвязь, то они должны получать движение от общего двигателя. Выбор привода имеет существенное значение при проектировании нового станка, так как это является одним из основных условий создания высококачественной и экономичной продукции.

Наиболее характерные варианты схем кинематических цепей привода главного движения в станках представлены в работах [16-17].

4.1.6 Особенности разработки резьбовых коробок подач. Нарезание резьб нормальной точности осуществляется на универсальных токарно-винторезных станках, имеющих коробку подач для резьб и ходового винта. Кинематическая цепь в этом случае состоит из следующих элементов: шпиндель - гитара - коробка подач - ходовой винт (представляющий тяговый вал суппорта).

Нарезание точных резьб производится на специальных резьбонарезных станках и на токарно-винторезных станках с настройкой на укороченную цепь подач через гитару, минуя коробку подач. Кинематическая цепь подач при этом включает: шпиндель - гитару - ходовой винт.

При расчете коробки подач для резьб стремятся подобрать пере даточные отношения зубчатых колес так, чтобы стандартные резьбы

(метрические, дюймовые, модульные и питчевые) были получены с возможно минимальным числом нестандартных значений.

При расчете гитары настройки для резьб стремятся получить набор из минимального количества зубчатых колес. При этом особенности разработки резьбовых коробок подач различных типов изложены в [18].