Н. А. Молявко Н. Г. Переломов В. А. Шмаков

Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Н.А. Молявко Н. Г. Переломов В.А. Шмаков

Металлорежущие станки

Кинематика и наладка. Учебное пособие

Часть 1

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 2
Работа 1. Способы подбора сменных зубчатых колес 2

Работа 2. Настройка универсального зубофрезерного станка модели 5Д32 5

Работа 3. Настройка вертикального зубодолбежного станка модели 5В12 12

Работа 4. Настройка токарно-затыловочного станка модели 1Б811 16

Работа 5. Настройка зубофрезерного полуавтомата модели 5П23 20

Работа 6. Устройства кинематической настройки универсальных станков 24
Приложения 26

Санкт-Петербург

Издательство С-ПбГТУ 2000

ВВЕДЕНИЕ

Современные металлорежущие станки - это высокоразвитые машины, вклю­чающие большое число механизмов и использующие механические, электрические, электронные, гидравлические, пневматические и другие методы осуществления движений и управления циклом. На станках обрабатывают как простые цилиндри­ческие, так и поверхности, описываемые сложными математическими уравнениями.

Основы кинематики станков были разработаны проф. Г.М. Головиным. В раз­деле кинематики станков изучают методы кинематического расчета, наладки и формообразования деталей резанием.

При настройке кинематических цепей металлорежущих станков всегда дви­жение одного конечного звена цепи строго координируется с движением другого конечного звена. В одних случаях требуется абсолютная точность в согласовании движений, в других - допускается некоторая погрешность, и согласование движений может быть приближенным.

Зубчатые колеса - одна из распространенных разновидностей деталей. Метод обкатки, обеспечивая высокую производительность и точность нарезания зубьев, дает возможность одним инструментом обрабатывать зубчатые колеса одного и то­го же модуля с любым числом зубьев.

Достаточно подробно рассмотрены кинематические структуры станков, реа­лизующих метод обката, предназначенных для нарезания цилиндрических зубча­тых колес с прямым и винтовым зубом, конических зубчатых колес с прямолиней­ным зубом. Некоторой спецификой обладают затыловочные станки, предназначен­ные для обработки задних поверхностей зубьев режущих инструментов. Особенно­стям настройки станков данного типа посвящен специальный раздел.

Материал пособия может служить дополнением к лекционному курсу. Его можно использовать при проведении лабораторных работ. В приложениях приве­дены индивидуальные задания для расчета настройки станков.


Работа 1. СПОСОБЫ ПОДБОРА СМЕННЫХ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС

Во многих станках звеном настройки в кинематических цепях является одно- или двух - парная гитара сменных зубчатых колес. После определения передаточно­го отношения звена настройки необходимо подобрать сменные зубчатые колеса гитары, тем самым, обеспечив конкретные расчетные перемещения конечных зве­ньев кинематической цепи. Точность настройки гитары зависит от назначения ки­нематической цепи. При этом могут быть использованы различные способы подбо­ра сменных зубчатых колес: приближенный, способ Кнаппе, табличный и др. Обычно при настройке кинематических цепей станка приходится пользоваться вполне конкретным набором зубчатых колес, (такой набор сменных зубчатых колес постав­ляется со станком фирмой - изготовителем). Ограниченность набора приводит к тому, что не всегда возможно обеспечить абсолютное соответствие передаточного отношения эвена настройки заданному (расчетному) значению. Допускаемая по­грешность настройки зависит от допускаемой погрешности заданного расчетного перемещения. Это можно показать на следующем примере.

Р
Рис. 1. Винторезная цепь токарного станка
ассмотрим кинематическую схему винторезной цепи токарного станка, пред­ставленную на рис.1,а. Назначение этой цепи: обеспечить нарезание на заготовке резьбы шага Т (варьируемый параметр) с помощью резца, связанного с ходовым винтом, имеющим постоянный шаг t.

Звено настройки - двух парная гитара сменных зубчатых колес с пере­даточным отношением i. Определим связь между погрешностью шага на­резаемой резьбы Т и погрешностью переда­точного отношения i. До­пустим, что с помощью набора сменных зубчатых колес обеспечивается переда­точное отношение гитары i₁, отличное от заданного i. Тогда абсолютная i и отно­сительная  погрешности определяются известными соотношениями: i=i-i₁, =(i-i₁)/i.

При передаточном отношении гитары, равном i, шаг нарезаемой резьбы точно равен заданному: T=it.

Если передаточное отношение равно i₁, то шаг нарезаемой резьбы будет от­личен от заданного и равен: Ti = i₁t.

Погрешность шага нарезаемой резьбы: Т = Т - Ti = t (I – i₁) = ti.

Следовательно, погрешность шага нарезаемой резьбы равна произведению шага ходового винта на абсолютную погрешность передаточного отношения звена настройки.

По такой схеме можно определять связь между погрешностью передаточного отношения звена настройки (гитары) и погрешностью расчетного перемещения и для других случаев.

Рассмотрим перечисленные выше способы подбора сменных зубчатых колес.
Способ замены заданного передаточного отношения приближенным

Этот способ применяется для настройки цепей, не требующих высокой точ­ности (цепи главного движения, некоторые цепи подач). При его использовании за­данное значение передаточного отношения заменяется простой дробью с неболь­шими значениями числителя и знаменателя, позволяющими затем перейти к кон­кретным числам зубьев сменных зубчатых колес.

Пример: Задано передаточное отношение i = 0,944636.

Выбираем

Абсолютная погрешность: i=i-i₁=0,044636.

Относительная погрешность:

Способ Кнаппе

Способ Кнаппе применяется для настройки кинематических цепей, у которых погрешность настройки должна быть минимальной (цепи обкатки, деления, диф­ференциала и др.). В основе способа лежит закономерность: если к числителю и знаменателю дроби прибавить (или вычесть) числа, находящиеся приблизительно в том же отношении, то значение дроби существенно не изменится. Последова­тельность подбора зубчатых колес по способу Кнаппе следующая:

а) записываем заданное передаточное отношение в виде простой дроби;

б) разбиваем полученную дробь на две - одну по величине примерно равную заданной с небольшими числителем и знаменателем и вторую - близкую к единице;

в) числитель и знаменатель второй дроби делим на разность между ними;

г) округляем полученные значения числителя и знаменателя;

д) преобразовываем эти дроби в конкретные числа зубьев сменных зубчатых колес.

Пример: Пусть задано передаточное отношение в виде десятичной дроби i= 0,944636

Тогда:



Абсолютная погрешность i=0,000364.

Относительная погрешность =0,039%.
Табличный способ

Применяется в тех случаях, когда необходима высокая точность настройки. Имеются специальные таблицы [1,2,3] с переводом передаточных отношений, вы­раженных десятичными дробями, в простые дроби, числители и знаменатели кото­рых можно разложить на сомножители, обычно не превышающие 47. По заданно­му передаточному отношению из таблицы выбирается ближайшее значение и со­ответствующая простая дробь, которая раскладывается на сомножители. Далее они преобразуются в числа зубьев сменных колес.

Пример. Задано передаточное отношение i = 0,944636.

Ниже приведена выдержка из таблицы [1]

… …

0,944606 324 : 343

0,944633 836 : 885

0,944637 273 :289

0,944643 529 : 500

0,944653 1007: 1066

0,944667 1178:1247

Ближайшее число в таблице

Ему соответствует решение:

Абсолютная погрешность передаточного отношения i=i-i₁=0,000001. Данные таблицы применимы для комплекта сменных колес, в котором числа зубьев образуют арифметическую профессию с разностью, равной 5.

Условия зацепляемости сменных зубчатых колес

После определения чисел зубьев сменных зубчатых колес необходимо прове­рить их зацепляемость. Условия зацепляемости, которые определяют возможность установки колес в двухпарной гитаре (см. рис. 1,6), выражаются следующими нера­венствами: R₁+R₂>R₃; R₃+R₄>R₂, где Rj - радиусы делительных окружностей зубчатых колес.

Так как r_i =mz_i, то условия зацепляемости можно выразить через числа зубьев:

Эти соотношения не учитывают наружных размеров зубчатых колес и диаметров валов, на которых они устанавливаются. В окончательном варианте условия за­цепляемости будут выглядеть следующим образом:


Пример. Проверим условие, зацепляемости колес, числа зубьев которых получены в предыдущем примере: Z₁=84, Z₂=68, Z₃=65, z₄=85. Имеем: 84+68=152 >80=65+15, 65+85=150>83=68+15, следовательно, условия зацепляемости выполняются.

Содержание отчета

1. Подобрать сменные колеса для двухпарной гитары станка тремя способами (передаточное отношение звена настройки задается преподавателем).

2. Определить абсолютную и относительную погрешности настройки каждым из спо­собов.

3. Проверить условия зацепляемости подобранных сменных колес. При подборе использовать набор сменных зубчатых колес для гитар обкатки, подач и дифференциала станка 5Д32 (см. стр. 10).

Литература

1.Сандаковм.В. Таблицы для подбора шестерен. Москва-Свердловск. Маш-гиз,1960.

2. Петрик М.И. Прецизионные настройки гитар станков, м.: Машгиз, 1963.

3. Петрик М.И., Шишков В.А. Таблицы для подбора зубчатых колес. М.: Машгиз, 1964.