Привод, кинематические цепи и кинематическая схема зубофрезерного станка модели 5310

На металлорежущих станках заготовке и инструменту сообщают вполне определенные, согласованные между собой движения. С этой це- лью в конструкции любого станка предусмотрен привод, размещаемый внутри станины.

Привод станка состоит из источника(ов) движения и совокупно-

сти механизмов, передающих движения исполнительным узлам станка,

на которых крепят заготовку и инструмент. Структурно привод подразде- ляют на ряд кинематических цепей. Каждая кинематическая цепь состоит из последовательно соединенных механизмов, образующих кинематиче- ские пары и передающих движение от начального звена кинематической цепи к конечному. Привод зубофрезерного станка модели 5310 имеет пять основных кинематических цепей.

Кинематические цепи станка на чертеже представляют в виде цело- стной кинематической схемы. Кинематической схемой называют условное изображение на плоскости механизмов, валов, отдельных деталей и источ- ников движения, приведенное в последовательности их кинематических связей и вписанное в контуры основной проекции станка или его узлов. Для вычерчивания таких схем пользуются условными обозначениями де- талей и механизмов по ГОСТ 2.770-68.

Для изменения скоростей движения исполнительных узлов, направ- лений их движений и для установления точных соотношений между ско- ростями или перемещениями одновременно участвующих в работе узлов кинематические цепи имеют механизмы наладки, называемые коробками скоростей, коробками подач или гитарами сменных зубчатых колес.

На рис. 1.44 представлена кинематическая схема зубофрезерного станка модели 5310. Рассмотрим представленные на этой схеме кинемати- ческие цепи станка.

Кинематическая цепь главного движения резания. Эта цепь обес- печивает вращение фрезы. Начальным звеном кинематической цепи явля- ется главный электродвигатель станка М1, конечным звеном — шпиндель (вал VII), на котором крепится фреза.

Через клиноременную передачу со шкивами диаметрами d1 = 90 мм и d2 = 180 мм, установленными неподвижно соответственно на валу электро- двигателя М1 и валу I, вращение от вала электродвигателя подается на вал I. С вала I через цилиндрические зубчатые колеса с числами зубцов со- ответственно 30 и 50 вращение поступает на вал II, а.

Отсюда вращение передается либо через сменные зубчатые колеса А′

– Б′, либо через механизм реверса 40 – 40 и сменные зубчатые колеса А – Б

на вал III. С вала III через расположенные на валах IV, V и VI три кониче- ские зубчатые передачи 24–24 (две пары) и 17 – 17 с общим передаточным отношением равным 1, вращение передается на вал VI.

VII

cJJpe3a

Ill !i

a

':::!

§<

);:::

(\.)

N = 1,7 KBT

n = 1450 o6/Mli1H

a

':::!

§<

.......... V..J V..J

Puc. 1.44. KnHeMaTnqecKacxeMa 3y6o<jlpe3epHoro cTaHKa MO)J,enn 5310

Далее через пару прямозубых цилиндрических колес 20 – 60 враще-

ние поступает на шпиндель станка VII, на котором установлена фреза. От-

сюда вращение передается либо через сменные зубчатые колеса А′ – Б′,

либо через механизм реверса 40 – 40 и сменные зубчатые колеса А – Б на вал III. С вала III через расположенные на валах IV, V и VI три конические зубчатые передачи 24–24 (две пары) и 17 – 17 с общим передаточным от- ношением равным 1, вращение передается на вал VI. Далее через пару прямозубых цилиндрических колес 20 – 60 вращение поступает на шпин- дель станка VII, на котором установлена фреза.

Рассмотренную кинематическую цепь можно представить в виде формулы кинематических связей ее механизмов:

40/40 − IIб − А/Б

М1 − 90/180 − I − 30/50 − IIa III − 24/24 − IV –

А'/Б'

− 24/24 − V − 17/17 − VI − 20/60− VII (шпиндель).

Частоту вращения шпинделя, зависящую от числа зубьев сменных зубчатых колес А (А′) и Б (Б′), а также от передаточных отношений других

механизмов, связывающих электродвигатель и шпиндель станка, рассчи-

тывают путем решения уравнения кинематического баланса цепи главного движения по формуле:

nшп = nдв⋅ iгс ⋅ i ′цг д , (1.35) где n шп – частота вращения шпинделя станка, об/мин; n дв – частота вра- щения вала электродвигателя М 1 , об/мин; iгс – передаточное отношение ги- тары скоростей ( i гс = А / В ); i ′цг д – передаточное отношение всех меха-

низмов цепи главного движения без механизмов гитары скоростей.

В кинематической цепи главного движения резания механизмом на- ладки, обеспечивающим заданную скорость резания, является гитара ско- ростей, передаточное отношение i гс которой можно ступенчато варьиро-

вать путем подбора парных зубчатых колес А (А') и Б (Б'). Такой подбор

колес осуществляют на основе определения соотношения колес А/Б из уравнения кинематического баланса (1.41) путем подстановки в это урав- нение заданной частоты вращения шпинделя и выполнения условия сцеп- ляемости колес А и Б. Условие сцепляемости определяется тем, что рас- стояние между осями колес гитары скоростей постоянно и не может быть

изменено, а потому сумма чисел зубцов колес А и Б должна быть постоян-

ной и по конструкции станка равной 65.

Кинематическая цепь движения обкатки. Эта цепь служит для со-

гласования скоростей вращения фрезы (Dг) и заготовки (DSкр) по условию, представленному формулой (1.34). Начальным звеном цепи обкатки явля- ется шпиндель станка, конечным — стол, на котором с помощью оправки крепится заготовка.

Формула кинематических связей цепи обкатки имеет следующий вид:

VII (шпиндель) − 60/20 − VI − 17/17 − V − 24/24 − IV − 24/24 − III − 50/50

− дифференциал − VIII − 42/42 − IX − a/b − c/d − X − 1/72 − стол станка.

В кинематической цепи обкатки механизмом, обеспечивающим ус- тановку требуемой частоты вращения заготовки, является гитара обкатки. Передаточное отношение этой гитары i го можно ступенчато варьировать

путем подбора сменных зубчатых колес a, b, c, d в соответствии с уравне-

нием

iго =( а /b) ⋅(c/d)= 24 k/z. (1.36)

Кинематическая цепь движения вертикальной подачи фрезы. Эта цепь служит для обеспечения заданного значения вертикальной подачи фрезы (DS в , мм/об. заготовки). Начинается эта цепь со стола станка 3 (рис. 1.43), реализующего вращение заготовки, и заканчивается винтовой передачей, располагающейся в суппорте станка и обеспечивающей верти- кальное перемещение фрезерного суппорта 11 вместе с фрезой.

Формула кинематических связей механизмов этой цепи имеет сле-

дующий вид:

стол − 72/1 − X − 2/18 − XI − à1 /b1 − c1 /d1 − XII − M3 − XIII − 55/44 − 21/21

− XVI − 16/16 − XVII − 4/20 − M4 − XVIII − M5 − 4/24 − XIX − фрезерный

суппорт.

Ускоренное вертикальное перемещение фрезерного суппорта для подвода инструмента к заготовке обеспечивается электродвигателем М 2 .

Кинематическая цепь движения радиальной подачи стола. Эта цепь обеспечивает радиальную подачу стола с заготовкой при нарезании червячных зубчатых колес. Исходным звеном цепи является стол с заго- товкой (вращение стола), а конечным — винт радиального перемещения салазок со столом.

Скорость поступательного движения стола с заготовкой согласовы- вают с частотой вращения стола (заготовки) путем выбора радиальной по- дачи S р , мм/об. заготовки.

Формула кинематических связей механизмов этой цепи имеет сле-

дующий вид:

стол − 72/1 − X − 2/18 − XI − a1 /b1 − c1 /d1 − XII − M3 − XIII − 55/44 −

21/21 − XVI−16/16 − XVII − 4/20 − M4 − XVIII − 10/20 − XX − шарнир − XX' −

4/20 − XXI − 10/20 − XXII − 20/25 − XXIII − салазки стола.

Ускоренный подвод и отвод салазок стола осуществляют через ки- нематическую цепь, связывающую салазки с электродвигателем М 2 через винтовую передачу (винт XXIII).

В кинематических цепях вертикальной и радиальной подач наладку значений подач осуществляют с помощью одной гитары сменных зубча- тых колес. Начальным звеном в этих цепях является стол станка с заготов- кой. Конечные звенья цепей радиальной и вертикальной подач представ- лены разными механизмами. При расчете по кинематическим цепям зна- чений подач используют следующие уравнения кинематического баланса:

Sв = 1об заг iгп ⋅ i′цв п ⋅tвв (1.37)

Sра д = 1об заг ⋅ iгп ⋅ i′црп ⋅tрв, (1.38)

где i гп – передаточное отношение гитары подач; i ′црп , i ′цв п – передаточ-

ные отношения цепей радиальной и вертикальной подач без механизма ги-

тары подач; t вв и t рв – значения шагов ходовых винтов соответственно вертикальной подачи и винта радиальной подачи станка.

Кинематическая цепь дополнительного вращения (∆DS к р) заго-

товки. Цепь «включают» в работу только при нарезании зубчатых венцов с винтовыми зубьями. Начальным звеном данной цепи является фрезерный суппорт с фрезой (движение вертикальной подачи), а конечным — стол станка с заготовкой (дополнительное вращение).

Формула кинематических связей механизмов цепи имеет следующий

вид:

фрезерный суппорт − XIX − 24/4 − M5 − XVIII − M4 − 20/4 − XVII −

16/16 − XVI − 21/21 − 44/55 − XIII − a2 /b2 − c2 /d2 − XIV − 2/40 − M2 − диф-

ференциал − VIII − 42/42 − IX − a/b − c/d − X − 1/72 − стол.

Здесь а 2 , b 2 , с 2 , d 2 – зубчатые колеса гитары дифференциала с пере-

даточнымотношением i гд=( а 2 /b2 )⋅(с2 /d2 ).

Механизм дифференциала (рис. 1.45) предназначен для суммирова- ния на валу VIII, а в конечном итоге на столе с заготовкой, частот враща- тельных движений, обеспечиваемых кинематическими цепями обкатки и дополнительного вращения заготовки, что необходимо при нарезании ци- линдрических колес с винтовыми зубьями.

Рис. 1.45. Устройство дифференциала зубофрезерного станка модели 5310

Дифференциал состоит из четырех конических зубчатых колес z 1 , z 2 , z 3 , z 4 , водила 1, червячного колеса 2, червяка 3 и сменных кулачковых муфт М 1 и М 2 . При нарезании прямозубых зубчатых венцов дифференциал

«выключают», для чего сменную муфту М 1 сдвигают влево, жестко соеди- няя водило 1 с валом VIII. Муфта М 2 с вала VIII снимается. Поэтому вра- щение от вала III через зубчатую передачу 50 – 50 сообщается свободно сидящему на валу VIII колесу z 1 . С помощью муфты М 1 вал VIII, водило 1, колеса z 3 и z 4 (сателлиты) соединяются так, что они остаются неподвиж- ными относительно друг друга и могут поворачиваться только как одно целое. Передаточное отношение механизма дифференциала в этом слу-

чае i д = 1.

При нарезании колес с винтовыми зубьями вместо муфты М1 на вал VIII устанавливают кулачковую муфту М2. При ее смещении влево червяч- ное колесо 2 соединяется со ступицей водила I. Поэтому водило будет по-

лучать вращение nв от кинематической цепи дифференциала, а колесо z2 и

связанный с ним вал VIII будут вращаться с частотой nVIII = nz1 ± 2nв. Здесь

знак «плюс» используют при разных, а знак «минус» – при одинаковых направлениях вращения водила и колеса z1.

Содержание работы

Работа включает: ознакомление с методами нарезания венцов зубча- тых колес, изучение устройства и назначения зубофрезерного станка моде- ли 5130 и его кинематической схемы, методики подбора зубчатых колес гитар сменных зубчатых колес для наладки станка на зубофрезерование колес различных типов; выполнение расчетов, необходимых при наладке зубофрезерного станка на фрезерование прямозубого зубчатого колеса.