Порядок выполнения работы. Макет (рисунок 1) представляет собой коробчатую конструкцию

 

Макет (рисунок 1) представляет собой коробчатую конструкцию, смонтированную на основании. Передние стенки макета выполнены из оргстекла, в результате чего все механизмы привода хорошо просматриваются и можно выполнять необходимые наблюдения. На лицевой части макета размещены рукоятки управления механизмов переключения скоростей и подач. Электродвигатель соединен с макетом клиноременной передачей.

Изучение макета проводится в следующей последовательности. Вначале производится внешний осмотр устройства, выясняется местонахождение коробок скоростей и подач и шпиндельной бабки, устанавливается тип компоновки коробки скоростей, выясняется вид управления, используемый в приводе. Далее устанавливаются по таблицам макета и шильдикам рабочие параметры устройства. После этого составляются кинематические схемы коробок скоростей и подач и шпиндельной бабки.

 

 

Рисунок 1 – Макет привода токарного станка

 

 

При выполнении кинематических схем указываются числа зубьев лишь тех зубчатых колес, которые входят в расчеты характерных параметров.

В расчетах характерных параметров применяются следующие зависимости.

1. Зависимости для определения расчетных значений диапазона регулирования коробки скоростей и коробки подач:

а) коробка скоростей

, (1)

где и - соответственно, максимальное и минимальное значения частот вращения последнего вала (шпинделя) коробки;

б) коробка подач

, (2)

где и - соответственно, максимальное и минимальное значения подач (продольной или поперечной) суппорта станка.

2. Структурные формулы коробок скоростей и подач с множительной или множительной с перебором (разделенный привод) структурами:

а) коробка с множительной структурой:

, (3)

где , , – числа передач в первой, второй, m-й группе;

б) коробка с разделенным приводом:

, (4)

где , – числа передач в общих группах коробки;

, – числа передач в группах колес перебора.

3. Равенства, выражающие ряд частот вращения коробки скоростей и подач коробки подач:

а) коробка скоростей:

, (5)

где – j -e расчетное значение (фактическое значение параметра) частоты вращения последнего вала (шпинделя) коробки;

– частота вращения приводного электродвигателя (рисунок 2);

– j -e расчетное значение передаточного отношения кинематической цепи передач от электродвигателя до последнего вала коробки;

б) коробка подач:

, (6)

где – j -e расчетное значение продольной подачи суппорта;

– j -e расчетное значение передаточного отношения кинематической цепи передач от шпинделя коробки скоростей до вала XXIII механизма фартука (рисунок 2);

d – делительный диаметр реечного зубчатого колеса с числом зубьев Z = 14;

в) винторезная цепь:

, (7)

где – j -е расчетное значение передаточного отношения кинематической цепи передач от шпиндельной коробки скоростей до ходового винта XVII;

t - шаг ходового винта XVII.

 

Рисунок 2 – Заданная часть кинематической схемы привода макета токарного станка

 

4. Уравнения мощности привода, связывающие потребляемую мощность электродвигателя , эффективную мощность, затрачиваемую на резание , мощность холостого хода и мощность, затрачиваемую на подачу РП

, (8)

где – расчетный КПД привода.

При разделенном приводе мощность холостого хода коробки скоростей определяется по формуле:

, (9)

а мощность холостого хода шпинделя – по формуле:

, (10)

 

где , , …, – частоты вращения промежуточных валов коробки;

– частота вращения шпинделя;

и – соответственно, средний диаметр всех промежуточных валов коробки и диаметр шпинделя в передней опоре;

– коэффициент, характеризующий конструкцию элементов коробки и качества их изготовления, равный = 3...6;

– коэффициент, учитывающий дополнительные потери в шпиндельном узле, равный = 1,5 при подшипниках качения и = 2 - при подшипниках скольжения.

Мощность холостого хода коробки подач также определяется по формуле (9).

Потери мощности холостого хода в клиноременных передачах без натяжного ролика определяются по формуле:

, (11)

где – скорость ремня;

Z – число ремней;

и – диаметры шкивов. При ремне профиля А: = =0,25 + 0,015 · . При ремне профиля Б: = 0,72 + 0,011 · .

Кроме перечисленных выше зависимостей при расчете параметров, характеризующих работу привода, используется уравнение тягового усилия и уравнение эффективной мощности, зависимости для определения скорости резания.

Номенклатура расчетов характерных параметров изучаемого макета устанавливается в лаборатории руководителем занятий.

Содержание отчета

1. Наименование привода, его тип и назначение.

2. Табличные данные.

3. Полная кинематическая схема привода.

4. Структурные схемы и графики частот вращения коробки скоростей и коробки подач;

5. Расчеты характерных параметров;

6. Проверка допустимости отклонений фактических значений скоростей и подач от цифр ряда по нормали Н11-1.

Литература: [3], с.191...202; [4], с.346 …360.

 

Лабораторная работа №2

 

Настройка и наладка зубофрезерного станка

Цель работы

Изучение методов настройки и наладки зубофрезерного станка модели 5К301.

Содержание работы

 

Зубофрезерный полуавтомат модели 5К301 (рисунок 3, таблица 1) предназначен для нарезания методом обката прямозубых и

 

 

Рисунок 3 – Компоновка, органы управления и места регулирования зубофрезерного станка модели 5К301

 

косозубых цилиндрических колес, а также червячных колес диаметром до 125 мм, модулем до 2,5 мм. В качестве инструмента используются различные червячные модульные фрезы.

 

Таблица 1 – Спецификация органов управления (к рисунку 3)

Номер позиции	Назначение
	Линейка установки инструмента в осевом направлении
	Винты крепления поворотной части суппорта
	Рукоятка (квадрат) для поперечного перемещения фрезерной бабки
	Кнопка «Пуск станка по циклу»
	Кнопка «Стоп цикл»
	Переключатель зажима изделия
	Упоры ограничения хода стола
	Гитара деления
	Гитара дифференциала
	Рукоятка и кнопки (4 штуки) переключения ступеней подач
	Рукоятка включения
	Рукоятка реверса стола
	Рукоятка включения тангенциальной подачи
	Маховик вариатора
	Упоры ограничения хода суппорта
	Кнопка «Стоп цикл»
	Кнопка «Общий стоп»
	Кнопка выключения главного двигателя
	Кнопка выключения подачи
	Сигнальная лампа «Напряжение включено»
	Кнопка кратковременного включения двигателя подач и гидронасоса
	Сигнальная лампа «Гидравлика включена»
	Кнопка включения быстрого хода стола
	Сигнальная лампа «Цикл включен»
	Указатель оборотов шпинделя инструмента

 

Продолжение таблицы 1

	Выключатель охлаждения
	Выключатель освещения
	Переключатель подвода и отвода суппорта
	Кнопка включения подачи
	Переключатель типа обрабатываемого колеса
	Переключатель зажима изделия
	Кнопка включения главного двигателя при наладке
	Переключатель режима работы
	Рукоятка установки (выбора) величины радиальной подачи фрезерного суппорта
	Кнопка включения двигателя подач и гидронасоса
	Кнопка пуска станка по циклу
	Лимб установки глубины радиального врезания
	Шкала (линейка) установки межцентрового расстояния
	Рукоятка поворота суппорта
	Шкала углового положения суппорта

 

Номер позиции

Назначение

 

 

По вертикальным направляющим станины А станка перемещается стол Е. Заготовка нарезаемой шестерни закрепляется на оправке в патроне, помещающемся на верхнем конце шпинделя изделия, установленного на столе Е, и поджимается сверху центром, закрепленным в пиноле В, имеющей гидравлический прижим вниз.

По горизонтальным направляющим станины А перемещается фрезерная бабка Д. На ее переднем конце имеется поворотный круг с направляющими для крепления и осевого перемещения фрезерного суппорта С, на шпинделе которого закрепляется червячная фреза.

Горизонтальное перемещение бабки Д используется как установочное для получения требуемого расстояния между осями фрезы и заготовки при нарезании цилиндрических и червячных колес (если червячные колеса нарезаются тангенциальной подачей инструмента); оно может использоваться и как перемещение рабочей подачи при нарезании червячных колес радиальной подачей червячной фрезы.

Перемещение суппорта С вдоль оси фрезы применяется при нарезании червячных колес методом тангенциальной подачи инструмента и в целях равномерного распределения износа и затупления зубьев червячной фрезы по ее длине.

Вертикальное перемещение стола Е является подачей заготовки относительно фрезы, направленной вдоль зуба, при нарезании цилиндрических колес. Рабочая подача осуществляется движением вверх, при этом пиноль В с верхним поддерживающим центром утапливается в неподвижно закрепленный корпус.

В процессе наладки станка в зависимости от типа нарезаемого колеса 1 червячную фрезу устанавливают под тем или иным углом по отношению к заготовке. Например, при обработке червячных колес ось устанавливают перпендикулярно оси вращения заготовки, а при обработке цилиндрических колес - под углом к горизонтали. При этом в случае нарезания прямозубых цилиндрических колес = , где - угол подъема винтовой линии фрезы, а в случае нарезания косозубых цилиндрических колес = ± , где - угол наклона зубьев колеса. Знак плюс будет при разноименных направлениях винтовых линий зубьев нарезаемого колеса и фрезы, а знак минус - при одноименных направлениях.

Рекомендуется обрабатывать косозубые колеса с углом < 10º с правым направлением зубьев правозаходными фрезами, а левозаходными - с левым направлением. Косозубые колеса с > 20º следует нарезать червячными фрезами с конусной заборной частью.

При нарезании прямозубых цилиндрических колес в станке должны быть настроены следующие три кинематические цепи (рисунок 4):

1) цепь главного вращательного движения фрезы. Движениями конечных звеньев здесь являются вращение вала электродвигателя Д1 и вращение фрезы. Настройка на частоту вращения фрезы осуществляется в данном случае посредством бесступенчатого фрикционного вариатора с раздвижными шкивами ( = 0,465...2), который должен обеспечить следующее условие согласования частоты вращения двигателя Д1 и фрезы:

, мин электродвигателя Д1 , мин фрезы; (12)

2) цепь обката (деления). Эта цепь связывает вращение стола станка и фрезы. Гитара обката обеспечивает условие

 

Рисунок 4 – Кинематическая схема зубофрезерного станка модели 5К301

 

кинематического согласования вращения фрезы и заготовки следующего вида:

1 обороту фрезы оборотов заготовки, (13)

где k и Z – соответственно, число заходов фрезы и число зубьев нарезаемого колеса;

3) цепь подачи. Начальным звеном этой цепи является электродвигатель Д2, конечным - ходовой винт с шагом t = 2П. Условие согласования конечных звеньев цепи имеет вид:

, мин электродвигателя Д2 , мин , (14)

где - вертикальная подача стола (с заготовкой). Задание подачи в миллиметрах в минуту, а не в миллиметрах на оборот заготовки, характерно для данного станка, у которого группа движений вертикальной подачи стола имеет свой отдельный двигатель Д2.

Перемещение стола может производиться со скоростью рабочей подачи или со скоростью быстрых перемещений. В первом случае движение от двигателя Д2 на ходовой винт с шагом t = 2П передается по длинной цепи через многоступенчатую коробку подач, а во втором - по короткой цепи, минуя коробку подач. Длинная цепь осуществляется от двигателя Д2 через шкивы Ø90 и Ø125, коническую пару 22/22, червячную пару 3/33, коробку подач, шестерни 70/70 - муфту ЭМ1 и далее через реверсивный механизм на вал XIV, который через конические шестерни 28/28, червячную пару 2/50 и цилиндрическую пару 45/45 связан с ходовым винтом t = 2П. Короткая цепь также начинается от двигателя Д2, но от приемного шкива Ø125 движение передается не на коробку подач, а, минуя ее, через пару 60/60, муфту ЭМ2 и реверсивный механизм, сразу на вал XIV и далее на ходовой винт t = 2П.

При наладке станка на обработку косозубых цилиндрических колес совместно с выше перечисленными цепями настраивают еще одну цепь - так называемую цепь дифференциала, предназначенную для сообщения столу с заготовкой дополнительного вращательного движения, зависящего от угла наклона нарезаемых зубьев. Эта цепь связывает ходовой винт с шагом t = 2П со шпинделем заготовки (столом) и через гитару обеспечивает условие кинематического согласования вращения ходового винта и заготовки следующего вида:

, мин ходового винта t = 2П 1, мин заготовки, (15)

где Т – шаг винтовой линии зуба, равный

, (16)

где – нормальный модуль;

Z – число зубьев нарезаемого колеса;

– угол наклона винтового зуба.

При нарезании червячных колес фреза и заготовка совершают такие же вращательные движения (главное движение и движение обката), как и при нарезании цилиндрических зубчатых колес. Поэтому условия согласования скоростей конечных звеньев цепи главного движения и цепи обката (деления) остаются прежними. Другие движения фрезы и заготовки, необходимые для нарезания червячных колес, зависят от метода обработки последних.

Если обработка червячных колес производится по методу тангенциальной подачи, фрезе, наряду с движением обката (деления), сообщают еще движение подачи вдоль ее оси (тангенциальная подача), а заготовке - дополнительное вращение, вызываемое осевым перемещением фрезы. Цепь тангенциальной подачи (рисунок 4) начинается от электродвигателя Д2, заканчивается ходовым винтом с шагом t = П и настраивается гитарой сменных зубчатых колес _. Начальным звеном дифференциальной цепи, обеспечивающей дополнительное вращение заготовки, является ходовой винт с шагом t = П, а ее конечным звеном - стол станка. Настраивается цепь гитарой сменных зубчатых колес .

Если же обработка червячных колес производится по методу радиальной подачи, то фрезе, наряду с движением обката (деления), сообщают еще радиальную подачу. Для этого используют ходовой винт радиального перемещения (на кинематической схеме рисунок 4 не показан).

Требуемая частота вращения фрезы определяется по формуле:

, (17)

где V – скорость резания, м/мин;

– диаметр окружности выступов фрезы, мм.

Связь между минутной и оборотной значениями вертикальной подачи стола станка выражается формулой:

, (мм/мин) = , (об/заг.) . (18)