Металлорежущие станки. С. С. Данильчик металлорежущие станки
 Скачать 2.9 Mb.
|
|
Контрольные вопросы 1. Что понимается под точностью станка? 2. Что называется геометрической точностью станков? 3. Какая точность называется кинематической и от чего она за- висит? 4. Какие погрешности могут иметь место при обработке деталей на станках невысокой точности? 5. Какой нормативный документ регламентирует допустимую погрешность станков? 6. Какие приборы и инструменты применяются для проверки геометрической точности станка? 7. Какие стандартные методы применяются для проверки гео- метрической точности токарно-винторезного станка и в чем они заключаются? 8. Как осуществляется проверка геометрической точности станка по изделию? 9. Как проводится проверка кинематической точности станка? 18 Лабораторная работа № 2 АНАЛИЗ СКОРОСТНЫХ ПАРАМЕТРОВ СТУПЕНЧАТЫХ ПРИВОДОВ СТАНКА Цель работы: ознакомиться с технической характеристикой стан- ка и особенностями ступенчатого регулирования скорости движе- ния рабочих органов. Оборудование, приспособления, инструмент, справочные материалы 1. Вертикально-фрезерный станок. 2. Горизонтально-фрезерный станок. 3. Обработка металлов резанием: справочник технолога. Задание 1. Изучить техническую характеристику станка по справочной литературе в соответствии с заданием (табл. 2.1). Таблица 2.1 Индивидуальные задания № варианта Модель станка Параметры фрезы Режимы резания Диаметр, мм Число зубьев, шт. Скорость ре- зания V, м/мин Подача S z , мм/зуб. 1 2 3 4 5 6 1 6Р80Г 50 6 50 0,05 2 6Р81Г 63 8 40 0,06 3 6Р10 80 8 140 0,08 4 6Р13Б 100 10 160 0,15 5 6Т13-1 125 12 100 0,12 6 6Р80Г 80 10 45 0,08 7 6Р81Г 100 12 35 0,11 8 6Р10 50 5 120 0,15 9 6Р13Б 63 6 120 0,2 19 Окончание табл. 2.1 1 2 3 4 5 6 10 6Т13-1 100 8 150 0,18 11 6Р80Г 125 14 50 0,1 12 6Р81Г 160 18 55 0,07 13 6Р10 100 10 130 0,12 14 6Р13Б 125 8 100 0,16 15 6Т13-1 160 14 80 0,25 2. Рассчитать диапазон регулирования частоты вращения шпин- деля и продольной подачи, ряды частот вращения шпинделя и по- дач в пределах регулирования, округлив их по таблице нормальных рядов, и относительную потерю скорости. 3. Определить частоту вращения шпинделя и минутную подачу стола для заданных вариантом условий обработки детали и принять требуемые значения из рассчитанных рядов. 4. Рассмотреть устройство станка и техническую характеристику на натуральном объекте. Содержание отчета Отчет о лабораторной работе должен содержать: название работы, цель и применяемое оборудование; индивидуальное задание; основные параметры технической характеристики станка; расчеты знаменателя геометрического ряда, относительной по- тери скорости, рядов частот вращения шпинделя и минутных про- дольных подач стола; расчеты требуемых для обработки частоты вращения шпинде- ля и минутной подачи и подбор их оптимальных значений из рядов. Техническая характеристика станков. Ступенчатые приводы станков Под технической характеристикой подразумеваются параметры, присущие определенной модели станка, которые выделяют станок из модельного ряда. К технической характеристике относятся сле- дующие основные параметры: 20 размеры рабочего пространства; форма и размеры посадочных поверхностей; величины наибольших перемещений рабочих органов; число и пределы скоростей главного движения; число и пределы подач; мощность электродвигателей; скорость быстрых перемещений; габариты станка; масса станка и др. Для обеспечения оптимальных условий резания при обработке деталей необходимо установить соответствующие частоту враще- ния шпинделя и подачу, для чего в станке предусмотрены приводы главного движения и подач. Универсальные станки обычно осна- щаются приводами со ступенчатым регулированием. Частоты вра- щения шпинделя и подачи в пределах регулирования представляют собой геометрический ряд со знаменателем геометрического ряда . Если станок имеет ряд частот вращения 1 2 3 , , , ..., z n n n n и 1 min , n n то можно записать: 2 1 ; n n 2 3 2 1 ; n n n 3 4 3 1 ; n n n ………………… 1 1 1 z z z n n n Из данного выражения следует, что 1 1 z z n n Отношение максимальной частоты вращения к минимальной есть диапазон регулирования D: max min n D n 21 Если max , z n n то 1 z D (2.1) При известном значении знаменателя геометрического ряда φ из (2.1) следует, что 1 z D Значения знаменателя геометрического ряда нормализованы. Знаменатель геометрического ряда может иметь значения: 1,06; 1,12; 1,26; 1,41; 1,58; 1,78; 2. Особенностью геометрического ряда является то, что относи- тельное изменение скорости резания при переходе от частоты вра- щения x n к частоте 1 x n остается одинаковой для любых частот вращения: 1 1 1 1 1 1 const. x x x x x x n n n n v n n Выразив относительную потерю скорости в процентах, получим 1 1 100 %. A Знаменателям геометрического ряда соответствуют определен- ные геометрические ряды, называемые нормальными рядами чисел в станкостроении (табл. 2.2). Приводы металлорежущих станков обеспечивают частоты вращения шпинделя и подачи, значения ко- торых соответствуют значениям данных рядов. Поэтому после под- бора режимов резания их следует округлять до паспортных значе- ний, которые можно выбрать из табл. 2.2. 22 Таблица 2.2 Нормальные ряды чисел в станкостроении Знаменатель геометрического ряда Знаменатель геометрического ряда 1,12 1,26 1,41 1,58 1,12 1,26 1,41 1,58 1 1 1 1 3,55 1,12 4 4 4 4 1,25 1,25 4,5 1,4 1,4 5 5 1,6 1,6 1,6 5,6 5,6 1,8 6,3 6,3 6,3 2 2 2 7,1 2,24 8 8 8 2,5 2,5 2,5 9 2,8 2,8 10 10 10 3,15 3,15 11,2 Ряды чисел менее 1 и более 10 получаются делением или умно- жением табличных данных на 10, 100, 1000 и т. д. Контрольные вопросы 1. Какие основные параметры станка составляют его техниче- скую характеристику? 2. В чем заключаются особенности ступенчатого регулирования? 3. Какие закономерности присущи рядам частот вращения шпин- деля и подач? 4. Как рассчитываются величины частот вращения шпинделя и подач в пределах регулирования? 5. Что означает диапазон регулирования, как он рассчитывается? 6. Что такое относительная потеря скорости и как она опреде- ляется? 23 Лабораторная работа № 3 НАСТРОЙКА КИНЕМАТИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ Цель работы: сформировать практические навыки выполнения расчетов по настройке кинематических цепей станков. Оборудование, приспособления, инструмент 1. Вертикально-сверлильный станок. 2. Токарно-винторезный станок. 3. Плакат «Условные обозначения элементов кинематических схем». Задание 1. Изучить условные обозначения элементов станка на кинема- тических схемах. 2. Выполнить настройку кинематических цепей в соответствии со своим вариантом (табл. 3.1), для чего вычертить поочередно схе- мы 1, 2 и 3 (рис. 3.1), записать для каждой расчетные перемещения, уравнения кинематического баланса, вывести формулы настройки. Определить передаточное отношение коробки скоростей (схема 1), подобрать сменные колеса гитары зубчатых колес (схемы 2 и 3) для обеспечения заданных режимов движений. Таблица 3.1 Индивидуальные задания № вари- анта Схема 1 Схема 2 Схема 3 Частота враще- ния n, мин –1 Частота враще- ния n, мин –1 Тип резьбы Параметр нарезае- мой резьбы 1 2 3 4 5 1 290 550 Модульная Модуль 6,5 мм 2 380 1000 Модульная Модуль 4,5 мм 3 1350 1150 Модульная Модуль 5,5 мм 24 Окончание табл. 3.1 1 2 3 4 5 4 850 780 Модульная Модуль 2,25 мм 5 480 250 Модульная Модуль 1,25 мм 6 1150 420 Дюймовая 30 ниток на 1′′ 7 430 600 Дюймовая 22 нитки на 1′′ 8 550 170 Дюймовая 18 ниток на 1′′ 9 920 900 Дюймовая 11 ниток на 1′′ 10 750 1200 Дюймовая 9 ниток на 1′′ 11 1420 710 Питчевая 11 питчей 12 2100 850 Питчевая 13 питчей 13 2600 320 Питчевая 15 питчей 14 600 480 Питчевая 18 питчей 15 790 600 Питчевая 19 питчей Содержание отчета Отчет о работе должен содержать: название и цель работы; применяемое оборудование и пособия; индивидуальное задание; кинематические схемы 1, 2 и 3 (см. рис. 3.1); расчетные перемещения цепей, уравнения кинематического баланса цепей, формулы настройки, расчеты по настройке цепей. 25 Схема 1 Схема 2 Схема 3 Рис. 3.1. Кинематические схемы станков 26 Условные изображения элементов кинематических цепей на схемах. Передаточные отношения Кинематическая схема металлорежущего станка – это условное изображение кинематических цепей в одной плоскости (плоскости чертежа). Кинематической цепью называют совокупность кинематических звеньев (пар), передающих движение от начального звена к конеч- ному, например, от электродвигателя к шпинделю. Кинематическая цепь станка состоит из различных передач: зубчатых, реечных, ре- менных, червячных и других, расположенных в определенной после- довательности. Условные обозначения элементов кинематических цепей на схемах предусмотрены ГОСТ 2.770–68. Некоторые из обо- значений представлены в табл. 3.2. Кроме изображения кинемати- ческих звеньев на кинематической схеме указывают число зубьев зубчатых и червячных колес, число заходов винтов, диаметры шки- вов, частоту вращения электродвигателя, его мощность и др. Основным кинематическим параметром передачи вращательно- го движения является передаточное отношение i, которое опреде- ляется как отношение частоты вращения ведомого звена к частоте вращения ведущего звена передачи. Из этого отношения выводят- ся формулы для определения передаточных отношений различных передач. Передаточное отношение выражается отношением диа- метров шкивов для ременной передачи 1 2 , d i d отношением чисел зубьев колес зубчатых передач 1 2 , z i z отношением числа заходов червяка к числу зубьев червячного колеса червячной передачи k i z и т. д. Передачи, преобразующие вращательное движение в поступатель- ное, характеризуются ходом – величиной поступательного переме- щения ведомого элемента за один оборот ведущего. Для реечной передачи величина хода равна: , H tz mz мм, 27 где t – шаг зубьев рейки: , t m мм; z – число зубьев реечного колеса; m – модуль реечной передачи, мм. Таблица 3.2 Условные обозначения элементов кинематических цепей на схемах Наименование элемента Условное обозначение Наименование элемента Условное обозначение 1 2 1 2 Вал, ось, стержень Неподвижное звено Неподвижное соеди- нение детали с валом Подшипники скольжения и каче- ния (без уточнения типа): а) радиальный; б) упорный Подшипники скольжения: в) радиальный; г) радиально-упор- ный односторонний; д) радиально-упор- ный двусторонний Подшипники качения: е) радиальный; ж) радиально-упор- ный односторонний; з) радиально-упор- ный двухстороний; и) упорный одно- сторонний; к) упорный двух- стороний Муфты: а) общее обозначение Нерасцепляемые (неуправляемые): б) упругая; в) компенсирующая Сцепляемая (управ- ляемая): г) общее обозначение; д) односторонняя; е) двухсторонняя; ж) сцепляемая элект- рическая; з) автоматическая (самодействующая), общее обозначение Тормоз. Общее обо- значение без уточне- ния типа Шкив ступенчатый, закрепленный на валу 28 Окончание табл. 3.2 1 2 3 4 Ременные передачи: а) без уточнения типа ремня; б) плоским ремнем; в) клиновидным рем- нем Кулачки: плоский вращаю- щийся; цилиндрический Передачи винт с гайкой: а) неразъемной; б) разъемной; в) неразъемной с шариками Зубчатые передачи: а) с цилиндрическими колесами; б) с коническими колесами; в) червячная передача Передача цепью. Общее обозначение без уточнения типа Храповый зубчатый механизм односто- ронний с наружным зацеплением Мальтийский меха- низм с наружным зацеплением Реечная зубчатая передача (без уточне- ния типа зубьев) Для передачи винт-гайка величина прямолинейного перемеще- ния гайки за один оборот винта равна , H Pk мм, где P – шаг винта, мм; k – число заходов винта. Порядок кинематической настройки цепей Чтобы обеспечить необходимые скорости перемещений конеч- ных звеньев кинематической цепи для получения деталей заданной 29 формы и размеров производят кинематическую настройку станка, которая в основном сводится к определению параметров органа настройки. Органом настройки изменяется передаточное отноше- ние цепи. Органом настройки может служить коробка скоростей, коробка подач, гитара сменных колес, ременная передача со смен- ными шкивами и пр. Настройка кинематической цепи состоит из следующих этапов: – определение расчетных перемещений конечных звеньев цепи; – составление уравнения кинематического баланса, связывающе- го перемещения начального и конечного звеньев цепи; – вывод формулы настройки. Для получения детали нужной геометрической формы необхо- димо заготовке и режущему инструменту при обработке на станке сообщить соответствующие движения. Кинематическая цепь стан- ка, обеспечивающая инструменту или заготовке главное движение, называется цепью главного движения. Она связывает источник движения с исполнительным органом станка и обычно придает ему вращательное движение. При этом кинематическая цепь должна обеспечить за n 1 оборотов двигателя n 2 оборотов шпинделя. Эти со- гласованные перемещения исполнительных органов станка принято называть расчетными перемещениями конечных звеньев цепи. Для цепи главного вращательного движения расчетные перемеще- ния имеют вид n об. эл. двигателя → n об. шпинделя. (3.1) При токарной обработке детали суппорту станка с установленным на нем резцом сообщают поступательное перемещение. При этом движения исполнительных органов станка согласовываются так, что- бы за один оборот шпинделя суппорт перемещался бы на заданную величину подачи S, мм/об. Расчетные перемещения цепей продоль- ной и поперечной подач записываются следующим образом: 1 об. шпинделя → S, мм/об. При нарезании резьбы резцом на токарном станке величина по- дачи будет равна шагу нарезаемой резьбы. 30 Для кинематических цепей, обеспечивающих минутную подачу, расчетные перемещения конечных звеньев имеют вид n об. эл. двигателя → S, мм/мин. Уравнение кинематического баланса цепи – это математиче- ское выражение связи движений начального и конечного органов кинематической цепи станка. В уравнения кинематического баланса входят кинематические параметры всех звеньев цепи – от началь- ного до конечного. Если кинематическую цепь составляют звенья, передающие толь- ко вращательное движение, то уравнение баланса состоит из пере- даточных отношений передач, а размерности движения начального n 1 и конечного n 2 звеньев одинаковы. 1 общ 1 1 2 3 4 2 , n i n i i i i n мин –1 , (3.2) где общ i – общее передаточное отношение цепи, равное произведе- нию передаточных отношений 1 2 3 4 ( , , , ) i i i i отдельных передач, со- ставляющих цепь. Если в кинематическую цепь входят кроме звеньев, передающих вращательное движение, еще и звенья, преобразующие вращательное движение в поступательное, то уравнение кинематического баланса содержит еще и параметр преобразующего механизма (ход). В таких цепях начальное звено имеет вращательное движение, а конечное звено цепи при помощи преобразующей передачи (винт-гайка или реечная передача) получит поступательное движение. Следователь- но, размерности движения конечных звеньев неодинаковы. 1 общ , n i H S мм/мин, где H – величина хода звена, преобразующего вращательное движе- ние в поступательное, мм. В цепях подач токарных и некоторых других станков величина подачи назначается на один оборот начального звена (шпинделя): общ 1 об. , i H S мм/об. 31 Формула настройки – преобразованное уравнение кинематиче- ского баланса цепи относительно параметра звена настройки. Под- ставив в формулу настройки заданную скорость движения конечно- го звена цепи, определяем требуемое передаточное отношение зве- на настройки. Примеры кинематической настройки цепей На схеме 1 рис. 3.1 приведена кинематическая цепь главного движения вертикально-сверлильного станка. Эта цепь связывает вращение электродвигателя с вращением шпинделя станка. Поэто- му расчетные перемещения для данной цепи запишутся в соответ- ствии с (3.1). Уравнение кинематического баланса согласно (3.2) будет иметь вид эл. дв 1 2 3 шп , n i i i n мин –1 Передаточные отношения i 2 и i 3 представлены подвижными бло- ками зубчатых колес, смещение которых вдоль валов приводит к из- менению передаточных отношений. Поэтому уравнение кинемати- ческого баланса можно записать следующим образом: 9 3 10 4 5 8 1 'эл. дв шп 2 6 11 12 7 13 8 z z z z z z z n n z z z z z z z Настройка цепи выполняется коробкой скоростей с блоками зуб- чатых колес. В связи с этим формулу настройки выводим для ко- робки скоростей: шп 2 2 3 'эл. дв 1 n z i i i n z 32 К примеру, необходимо настроить кинематическую цепь на час- тоту вращения шпинделя 700 мин –1 . Рассчитаем требуемое переда- точное отношение коробки скоростей: шп 2 2 3 'эл. дв 1 700 27 0,49. 1420 27 n z i i i n z Переключение блоков коробки скоростей обеспечивает девять передаточных отношений: 3 9 4 10 z 22 16 0,125; 44 64 z z z 5 12 6 13 z 27 54 1,47; 38 26 z z z 3 8 4 11 z 22 33 0,35; 44 47 z z z 7 9 8 10 z 33 16 0,25; 33 64 z z z 3 12 4 13 z 22 54 1,03; 44 26 z z z 7 8 8 11 z 33 33 0,7; 33 47 z z z 5 9 6 10 z 27 16 0,17; 38 64 z z z 7 12 8 13 z 33 54 2,07. 33 26 z z z 5 8 6 11 z 27 33 0,5; 38 47 z z z Выбираем из девяти передаточных отношений ближайшее к рас- считанному. Принимаем 5 8 6 11 z 27 33 0,5. 38 47 z z z Подставив выбранное передаточное отношение в уравнение ки- нематического баланса, определим действительную частоту враще- ния шпинделя: шп 27 27 33 1420 708 710 27 38 47 n мин –1 |