книги / Технология металлов

где /вр —длина участка врезания, мм.

I — длина или ширина обработанной поверхности в на правлении подачи, мм;

/пер — длина участка перебега инструмента, мм.

Рис. 273. Длина пути в направлении подачи:

а — при строгании; б — при точении; в — при сверлении; г — при зенкеровании; д — при развертывании; е — при ф резеровании

Таким образом, для всех видов механической обработки ме­ таллов, технологическое время равняется

Т =	*вр + 1 + *пер
	sn

5. МЕХАНИКА МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ

.Передача движения

Приводы

В основе всего многообразия металлорежущих станков при всем различии их внешних форм, назначения и технических характеристик лежат простые кинематические элементы, ко­ торые в различном сочетании образуют разные кинематиче­ ские цепи. В ряде случаев разные станки имеют на отдельных участках одинаковые частные кинематические цепи и в разных станках повторяются общие механизмы.

Все это делает нецелесообразным отдельное изучение каждо­ го вида станков как самостоятельного, не связанного с общей системой и не подчиненного общим нормам и законам механи­ ки. Это, наоборот, обязывает объединить все, что является общим для металлорежущих станков разных типов, разных кон­ струкций и разного назначения. Концентрированное рассмотре­ ние общих вопросов, являющихся принципиальной основой ме­ ханики металлорежущих станков, облегчает понимание единой сущности работы всех станков и частных особенностей каждого из них.

Работу каждой части станка предопределяют его кинемати­ ческой схемой и местом, которое занимает в ней эта часть, а на­ страивают станок на выполнение определенной работы путем решения уравнений кинематических цепей. Для графического изображения кинематических цепей и составляющих их элемен­ тов приняты установленные стандартами обязательные обозна­ чения.

Источником движения в металлорежущих станках служит электрический двигатель, привод от которого осуществляется несколькими способами. Приводом называется устройство или система устройств для передачи движения от его источника к тон или другой части станка. В кинематической цепи ведущими эле­ ментами называются те, которые передают движение, и ведомы­ ми те, которые получают движение. Ведущие элементы на рисун­ ках обозначены нечетными числами, ведомые — четными.

Исторически наиболее старым является трансмиссионный привод, в котором электрический двигатель пришел на смену водяному колесу и паровой машине. На новых заводах такой привод не делают, а на старых заменяют.

Индивидуальный привод бывает в двух вариантах: с контр­ приводом и без него. Первый вариант применяют на станках со ступенчатым шкивом. Движение передается ремнем от шкива электрического двигателя ведомому шкиву, сидящему непо­ движно на валу контрпривода, и далее через ступенчатый шкив

вторым ремнем к станку. Более распространенный, второй вари­ ант применяют на станках с коробкой скоростей (рис. 274, а). В этом варианте только один ремень, который передает движе­ ние от шкива двигателя ведомому шкивустанка, сидящему на

его первом валу.

а

а — индивидуальны й; б — фланцевый; в — встроенный

Фланцевый электрический двигатель крепится своим флан­ цем к коробке скоростей (рис. 274, б). Вал двигателя лежит на одной оси с первым валом станка, на котором неподвижно си­ дит ведущее зубчатое колесо. В этом приводе ременной пере­ дачи нет.

Электрический двигатель встроен в станок и является его составной частью (рис. 274, в). Вал двигателя одновременно является первым валом станка. На нем неподвижно сидит ве­ дущее зубчатое колесо, а ременной передачи нет.

Передача вращательного движения

Имеется несколько способов передачи вращательного дви­ жения.

В ременной передаче вращение ведущего шкива передается плоским или клиновыми ремнями ведомому шкиву (рис. 275, а

и б). Достоинством этой передачи является ее плавность, а не­ достатком— скольжение ремня и небольшая величина переда­ ваемых крутящих моментов. Передаточным отношением ремен­ ной передачи является выражение

где iv — передаточное отношение ременной передачи; йвщ— диаметр ведущего шкива, мм\

dBM— диаметр ведомого шкива, мм.

Рис. 275. Передача вращательного движения:

а — плоскоременная; б — клиноременная; в		— цепная;	г	— ци­
линдрическая	зубчатая; д — цилиндрическая	зубч атая	с	после­
довательны м	зацеплением ; е — коническая	зубчатая;	ж — чер­
	вячная

В цепной передаче вращение ведущей звездочки передается ведомой посредством цепи (рис. 275, в). Преимуществом ее пе­ ред ременной передачей является отсутствие скольжения рем­

ня. Передаточное отношение зависит от числа зубьев на звездочках

где г'ц — передаточное отношение цепной передачи; 2ВЩ— число зубьев ведущей зведочки;

ZBM— число зубьев ведомой звездочки-

В цилиндрической и конической зубчатых передачах враще­ ние одного зубчатого колеса непосредственно передается друго­ му (рис. 275, г, д, е). Зубчатая передача отличается большой компактностью и малыми габаритами и допускает передачу больших крутящих моментов. Передаточное отношение опреде­ ляется числом зубьев

Z

iz = y —>

^вм

где iz — передаточное отношение зубчатой передачи; 2ВЩ— число зубьев ведущего зубчатого колеса; ZBM— число зубьев ведомого зубчатого колеса.

Если несколько зубчатых колес находятся в последователь­ ном зацеплении, то передаточное отношение подсчитывают по числу зубьев только первого и последнего колес, т. е. ведущего и ведомого (рис. 275, д). Промежуточные зубчатые колеса на величину передаточного отношения не влияют:

.	_	7	7
		ZDurnp
l z	—	7	7 ’
		^п р ^ в м
	.		7
			^вщ
	lZ =		v-- >
			^пм

где ZПр — число зубьев промежуточного зубчатого колеса.

В червячной передаче (рис. 275, ж) вращение червяка пере­ дается червячному колесу. Передача очень компактна и дает возможность получать малые передаточные отношения. Но ко­ эффициент полезного действия ее ниже коэффициента полезного действия зубчатых передач. Передаточное отношение зависит от числа ходов червяка и числа зубьев червячного колеса;

i — -Z-

t-ч — 7 »

где i4 — передаточное отношение червячной передачи; гAeZ4— число ходов червяка:

Z K— число зубьев червячного колеса.

В длинных кинематических цепях, состоящих из нескольких или многих передач, общее передаточное отношение всей кине~

матической цепи получают перемножением передаточных отно­ шений отдельных кинематических пар:

где i — общее передаточное отношение всей кинематической цепи.

Для упрощения подсчета можно не вычислять отдельные пе­ редаточные отношения, а подставить их развернутые значения в уравнение общего передаточного отношения. Тогда в числите­ ле будут величины, характеризующие ведущие элементы, а в знаменателе ведомые, например

. _ ^вщ^вщ^ч 1 “ dBMZBMZK’

При известном числе оборотов ведущего вала и найденном передаточном отношении можно определить число оборотов ве­ домого вала:

^ВМ= Я-ВЩ

где /гвм — число оборотов ведомого вала, об/мин; /2цщ — число оборотов ведущего вала, об/мин;

у — коэффициент, учитывающий скольжение ремня; яр — количество ременных передач.

Превращение вращательного движения в прямолинейное

Движение, получаемое от его источника, вращательное, а не­ которые части металлорежущих станков должны иметь прямо­ линейное движение. Превращение вращательного движения в прямолинейное производится несколькими способами.

Реечная передача состоит из зубчатого колеса и рейки (рис. 276, а). Линейное перемещение рейки за один оборот зубчатого колеса составляет

l = tZ.

где I — перемещение рейки, мм/об; t — шаг рейки, мм;

Z — число зубьев реечного зубчатого колеса. Так как

t = ш ,

где m — модуль реечного зубчатого колеса, мм, то

	I = %mZ.
Вместо зубчатого колеса		в реечной	передаче может быть
и червяк	(рис. 276, б). Тогда	линейное	перемещение рейки за
один оборот червяка составляет
	I = tZ4i
Z4 —	число ходов червяка;

I^ TZftlZq»

Винтовая передача состоит из винта и гайки с четырьмя ва­ риантами движений: винт выполняет вращательное движение, а гайка прямолинейное, или винт выполняет и вращательное и прямолинейное движения, гайка неподвижна, или гайка вы­ полняет вращательное, а винт прямолинейное движение, или гайка выполняет и вращательное, и прямолинейное движения, а винт неподвижен (рис. 276, в). Следовательно, и винт, и гайка

Р ис.	276. П р ев р а щ ен и е	вращ ател ь н ого	в п р ям ол и ­
	н ей н ое	д в и ж ен и е:
а —	реечная передача с зубчатым колесом:		б — реечная
	передача с червяком; в — винтовая передача

могут быть как ведущим элементом, так и ведомым или одно­ временно и ведущим и ведомым при неподвижном другом эле­ менте. Во всех случаях линейное перемещение ведомого элемен­

та составляет за один оборот ведущего

I = t z ni

где I — линейное перемещение винта или гайки, мм; t — шаг винта гайки, мм\

ZB— число ходов винта гайки.

Превращение вращательного движения в прямолинейное возвратно­ поступательное

В ряде случаев движение в металлорежущих станках долж­ но быть не только прямолинейным, но и возвратно-поступатель­ ным. Для этого применяют следующие механизмы.

Кривошипный механизм выполняет за один оборот криво­ шипного диска один двойной ход, т. е. прямой и обратный ходы ползуна, соединенного шатуном с кривошипом (рис. 277, а).

3 2 Н* А. Баринов и др,.

в

■ о

2

Рис. 277. ^Превращение вращательного в прямолинейное возвратно-поступательное движение:

а — кривошипный механизм; б — кулисный меха*

низм; в — цилиндрический	кулачковый механизм;
г — дисковый кулачковый	механизм; д — гидрав*

лическое устройство

За это время скорость прямолинейного движения ползуна два раза увеличивается от нуля до наибольшей величины и два ра­ за уменьшается от наибольшей величины до нуля. Линейное пе­ ремещение ползуна между его крайними положениями состав­ ляет

/ = 2г,

где I — длина хода ползуна, мм\ г — радиус кривошипа, мм.

Таким образом, величину линейного перемещения ползуна регулируют перестановкой пальца кривошипа, изменяющей ра­ диус кривошипа.

Кулисный механизм состоит из кривошипного диска и кача­ ющейся кулисы, свободный конец которой соединен с ползуном (рис. 277, б). Кулиса имеет продольное окно, по которому мо­ жет передвигаться кулисный камень. Палец кривошипа входит в отверстие кулисного камня. Вращаясь вместе с кривошипным диском, палец кривошипа перемещает кулису из одного край­ него положения в другое и обратно. Кулисный камень при этом передвигается в окне кулисы по сделанным в нем направляю­ щим. За одим оборот кривошипного диска ползун, соединенный с качающимся концом кулисы, делает один двойной ход, состоя­ щий из прямого и обратного ходов. Длина прямого и обратного ходов равна, но соответствующие им углы поворота кривошипно­ го диска имеют различную величину. Следовательно, прямой и обратный ходы имеют разную скорость, непрерывно меняю­ щуюся от нуля до наибольшей величины и от наибольшей ве­ личины до нуля. Больший угол поворота соответствует прямому рабочему ходу, выполняемому с меньшей линейной скоростью, а меньший угол обратному ходу, который производится с боль­ шей скоростью., Так как

2R~~ h 9

где I — длина хода ползуна, мм;

R — длина кулисы, мм;

г — радиус кривошипа, мм;

h — расстояние между осью кривошипного диска и осью ка­ чания кулисы, мм,

то

/_ 2Rr

'T -

ИЗ этого следует, что длина хода ползуна зависит от радиуса кривошипа и регулируется перестановкой его пальца.

Кулачковый	механизм состоит из цилиндрического кулачка
и управляемого	им пальца, соединенного с ползуном, или из

дискового кулачка и скользящего по нему ролика, тоже связан­ ного с ползуном (рис. 277, в и г ) . На цилиндрической поверх­ ности цилиндрического кулачка или на торце дискового кулачка вырезают ручей определенного профиля, по которому скользит палец или катится ролик, передающие движение ползуну. Ру­ чей может быть ограничен не двумя поверхностями, управляю­ щими движением пальца или ролика, а только одной. Роль

.другой поверхности выполняет пружина, постоянно прижимаю­ щая палец или ролик к единственной профильной поверхности кулачка. Это значительно упрощает кулачковый механизм и очень облегчает изготовление самого кулачка. За один оборот кулачка ползун делает один двойной ход. Скорость прямого и обратного ходов и скорость на отдельных участках движения ползуна определяется профилем кулачка. Чем круче изменяется профилирующая кривая, тем резче меняется скорость прямоли­ нейного движения ползуна. Длина хода ползуна равняется рас­ стоянию между крайними тачками профильной кривой, измерен­ ному параллельно оси цилиндрического кулачка, или разности наибольшего и наименьшего радиусов дискового кулачка.

Гидравлическое устройство превращает вращательное дви­ жение, получаемое масляным насосом, в прямолинейное воз­ вратно-поступательное движение ползуна следующим образом (рис. 277, д). Лопастный, поршневой или шестеренчатый масля­ ный насос нагнетает масло из резервуара через кольцевую вы­ точку цилиндрического золотника по открытой им трубе в по­ лость цилиндра. Под давлением масла поршень перемещается, а вместе с ним перемещаются поршневой шток и ползун. Масло, оставшееся в рабочем цилиндре, с противоположной стороны поршня вытесняется им по трубе в свободную полость золотни­ кового цилиндра и далее по отводящей трубе в масляный резер­ вуар. Для ограничения хода ползуна на нем устанавливают два передвижных упора. В результате движения ползуна упор на­ клоняет рычаг и шарнирно связанный с ним золотниковый шток передвигает золотник. В новом положении кольцевая выточка золотника оказывается против другой трубы, и масло из насоса направляется теперь в нее, поступает в полость рабочего ци­ линдра с другой стороны поршня и перемещает его с поршневым

штоком	и ползуном в противоположную сторону.	Оставшееся
с другой	стороны поршня масло вытесняется им	по трубе

в свободную полость золотникового цилиндра и потом в резер­ вуар.

Шестеренчатый насос подает постоянное количество масла. В случае такого насоса для регулирования скорости движения ползуна на подающей трубе устанавливают дроссельный кран.