книги / Технология металлов

7]р— коэффициент полезного действия ременной передачи; Ъ — коэффициент полезного действия зубчатой передачи; *Чск— коэффициент полезного действия подшипника сколь­

жения; т)кач — коэффициент полезного действия подшипника ка­

чения; К — коэффициент, учитывающий потери в кинематической

цепи подачи.

Так как состав и размер кинематической цепи рабочего дви­ жения на разных ступенях чисел оборотов может меняться, то следовательно, каждому числу оборотов соответствует свой коэф­ фициент полезного действия станка.

Крутящий момент

Величина крутящего момента на шпинделе станка зависит от силы, передаваемой ремнем, или от мощности двигателя и чис­ ла оборотов шпинделя, а также от конструкции механизма, ра­ бочего движения и коэффициента полезного действия станка.

Так, станок со ступенчатым шкивом при работе без перебора имеет для каждого положения ремня и, следовательно, для каж­ дого числа оборотов шпинделя свой крутящий момент, который представляет собой произведение силы, передаваемой ремнем ведомому шкиву, на плечо, т. е. половину диаметра шкива:

м =	2	ра.^~
1		• 1000 *

где М —‘ крутящий момент на шпинделе, кгм\ d —диаметр ведомого шкива, мм\

т] — коэффициент полезного действия станка.

Величина крутящего момента пропорциональна диаметру ве­ домого шкива.

При работе станка с перебором получается столько же кру­ тящих моментов, сколько их при работе без перебора, т. е. свой крутящий момент для каждого положения ремня и числа оборо­ тов шпинделя. При двойном переборе получается еще столько

же крутящих моментов	— РЛ ___
м =
	2 • 1000 *пер
где /пер — передаточное отношение зубчатого перебора.
' Коэффициент полезного	действия при включении перебора

уменьшается, но крутящий момент увеличивается, так как пере­ даточное отношение перебора меньше единицы.

На станке с коробкой скоростей количество крутящих момен­ тов равняется количеству передач

м	_____ Pd^ ~ .
1	2 1000 »ск ’

где «ск — передаточное отношение коробки скоростей.

Величина крутящего момента зависит от коэффициента по­ лезного действия, который на разных передачах может менять­ ся, и от передаточного отношения каждой передачи. Крутящий момент на станках с фланцевым и встроенным двигателями, где нет ременной передачи, определяют иначе. Для каждого числа оборотов шпинделя крутящий момент имеет свое числовое зна­ чение.

716,2 NRB/\

АГ=

где Л^дв — мощность двигателя, л. с.)

п — число оборотов шпинделя, об/мин.

Если мощность двигателя выражена не в лошадиных силах, а в киловаттах, то

974 МдВч

п *

где А^дв — мощность двигателя, кет.

Крутящий момент может быть определен также и во всех предыдущих случаях, при условии надлежащего напряжения и сечения ремня.

Мощность

Полезная мощность станка, которая может быть использова­ на на резание металлов, определяют на основании силы, пере­ даваемой ремнем, и скорости его движения, которую подсчиты­ вают по формуле

1^,	и dtx
v =	Tooo ’

где V — скорость движения ремня, м/мин. Тогда мощность станка составляет

РV

60 75

где N — полезная мощность станка л. с.,

или

PV-ц

60 • 102 ’

где N — полезная мощность станка, кет.

При отсутствии на станке ременной передачи его полезную мощность можно определить другим путем:

~ 716,2 ’

где N — полезная мощность станка, л. С.,

или

Мп

N = 974 1

где N — полезная мощность станка, кет.

В этих уравнениях отсутствует коэффициент полезного дей< ствия станка, так как он учтен в крутящем моменте. Если кру­ тящий момент заменить его развернутым значением

716,2

М =

и

974

М = ----------- У

П

ТО

N = Мдвт],

где полезная мощность станка и мощность двигателя выражают­ ся одинаковыми единицами измерения.

Из рассмотрения уравнений мощности следует, что перемен­ ными величинами в них являются скорость движения ремня и коэффициент полезного действия станка. Поэтому на станках со ступенчатым шкивом и зубчатым перебором при изменении по­ ложения ремня на ступенчатом шкиве и изменении при этом числа оборотов шпинделя меняется мощность станка. Но пере­ даточное отношение не входит в уравнение. Это значит, что мощ­ ность при работе с зубчатым перебором и без него меняется толь­ ко в связи с небольшим изменением коэффициента полезного действия станка. На станках с коробкой скоростей скорость дви­ жения ремня постоянна. Мощность станка, очень незначительно меняясь при небольших изменениях коэффициента полезного действия станка, остается почти постоянной. На станках с флан­ цевым и встроенным двигателями, не имеющими ременной пе­ редачи, полезная мощность станка также находится в зависимо­ сти только от небольших изменений коэффициента полезного действия станка и, следовательно, почти постоянна.

Прочность

Использование крутящего момента и мощности, подсчитан­ ных по приводу, может быть ограничено прочностью некоторых деталей в механизме рабочего движения станка. Для этого тре­ буется расчет прочности деталей. В других случаях прочность рассчитывают для определения наибольшей допускаемой силы резания, действующей в направлении подачи, и определяют наи­ менее прочные детали в механизме подачи станка.

В реечной передаче рассчитывают прочность реечного зубча­ того колеса. Сначала определяют допускаемую тяговую силу

Р1 — TZу оизг bttt,

где Рт — допускаемая тяговая сила, кг; у — коэффициент формы зуба;

(Тизг — допускаемое	напряжение при изгибе,			кг/мм2\
b — ширина зубчатого колеса, мм\
m — модуль, мм.
На основании подсчета тяговой силы определяют наиболь­
шую допускаемую силу подачи
	Р5 = РтК,
где Р3— допускаемая сила подачи, кг\			потери	тягового усилия.
К — коэффициент,	учитывающий
В винтовой передаче после определения среднего диаметра
резьбы	Л _ dU+ dBH
	tfcp —	9	»
где dcv — средний диаметр резьбы, мм\
dH— наружный диаметр резьбы, мм\
dBн — внутренний диаметр резьбы, мм
и после определения рабочей высоты витка
где i — рабочая высота витка, мм,
подсчитывают допускаемую тяговую силу
	Рт= TzPZdcph,
где Рт — допускаемое	среднее удельное давление на витках
винта и гайки, кг/мм2;
Z — число полных витков на длине гайки.

После подсчета тяговой силы определяют наибольшую до­ пускаемую силу подачи

Ps = P?K-

6. РАБОТА НА МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКАХ

Настройка станка

Уравнение кинематической цепи

Расчет и переключение механизма рабочего движения для получения нужного числа двойных ходов или оборотов в мину­ ту, а также расчет и переключение механизма подачи для по­ лучения нужной подачи на один двойной ход или один оборот называют настройкой станка. Расчет настройки сводят к реше­ нию уравнений кинематических цепей рабочего движения и по­ дачи.

Кинематическая цепь рабочего движения начинается от вала электрического двигателя и кончается ползуном при прямолиней­ ном возвратно-поступательном рабочем движении и шпинделем при вращательном рабочем движении. При этом некоторые из входящих в состав кинематической цепи передач являются по­ стоянными с неизменным передаточным отношением, а другие настраиваются на получение определенных передаточных отно­ шений. Следовательно, уравнение кинематической цепи рабочего движения примет вид

И =	А2дВ ^пост ^настр J n P f
где /I— число двойных ходов ползуна, дв. ход/мин,			или чис-
ло оборотов шпинделя, об/мин;
пДв — число оборотов вала двигателя, об/мин;
/пост— передаточное	отношение	постоянных передач;
Пиастр — передаточное	отношение	настраиваемых	передач;
у — коэффициент,	учитывающий скольжение ремня;
пр — количество ременных передач.

Отсюда получают уравнение настройки механизма рабочего движения

П

Пиастр —

Обычно в механизме рабочего движения металлорежущих станков бывает не более двух устройств, изменяющих число обо­ ротов, а именно: ступенчатый шкив или ступенчатый шкив и зуб­ чатый перебор, или зубчатый перебор и коробка скоростей, или простокоробка скоростей. Сменные зубчатые колеса редко встре­ чаются в механизме рабочего движения. Следовательно, решение уравнения кинематической цепи рабочего движения сводится к определению одной из двух величин, являющихся в этой цепи переменными и представляющих собой объект настройки.

Механизм подачи большей частью приводится в действие общим для всего станка электрическим двигателем. Тогда кине­ матическая цепь подачи берет начало от электрического двига­ теля или какого-нибудь другого вала механизма рабочего дви­ жения. Но независимо от этого уравнение кинематической цепи подачи всегда начинается от последнего вала механизма рабо­ чего движения и кончается элементом, выполняющим в механиз­ ме подачи линейное перемещение. В состав кинематической цепи подачи входят постоянные передачи и передачи, которые можно настраивать, и, следовательно, уравнение имеет вид

$мин = ^*пост Пиастр

где 5МИН— подача в одну минуту, мм/мин\

I — линейное перемещение на один оборот последнего ва­ ла механизма подачи, мм/об.

Но подача рассчитывается на один двойной ход ползуна, или на один оборот шпинделя, т. е. в обоих случаях на один оборот последнего вала механизма рабочего движения и поэтому рав­ няется

где 5 — подача на один двойной ход ползуна, мм/дв.ход или на один оборот шпинделя, мм/об,

и тогда уравнение кинематической		цепи упрощается до вида
S = /пост /настр
а уравнение настройки механизма подачи составляет
_	S	i/ •
Пиастр —	1
	*пост*

Так как в реечной передаче на основании прежнего

I = а ,

то уравнение настройки при такой передаче имеет вид

S

Пиастр —

*пост ^

Если при этом шаг рейки заменить выражением t = тт,

то

Пиастр — 7'пост*'"2 '

Механизм подачи с винтовой передачей на основании ранее

определенного

l = tZB

имеет уравнение настройки

На некоторых станках механизм подачи не связан с механиз­ мом рабочего движения и приводится в действие отдельным элек­ трическим двигателем. Тогда уравнение кинематической цепи имеет следующее содержание:

^мин = ^дв /пост /настр

а подача на один двойной ход ползуна или на один оборот шпин­ деля составляет

__ ^дв *пост *настр^

Отсюда получается уравнение настройки механизма подачи с отдельным электрическим двигателем

sn

в котором линейное перемещение заменяют затем расчетными величинами в зависимости от реечной или винтовой передачи.

Настраиваемыми передачами в механизме подачи металло­ режущих станков бывают сменные зубчатые колеса или сменные зубчатые колеса и коробка передач. Сменные зубчатые колеса подбираются в количестве одной или двух пар из прилагаемого- к станку комплекта. При этом число зубьев выбранных колес должно удовлетворять найденному передаточному отношению и условиям возможного зацепления

Za+ ZQ> ZB-J- 15,

ZB-f- ZT> ZQ-f- 15.

Настройка токарного станка

Кинематическая схема современного токарного станка 1К62 рассматривается нами с некоторыми упрощениями (рис. 287).

В состав кинематической цепи рабочего движения входят электрический двигатель, вал которого делает 1450 об/мин, кли-

142

ноременная передача с отношением диаметров шкивов 2 5 4 и ко­

робка скоростей. Фрикционная муфта коробки скоростей вклю­ чает прямое или обратное вращение шпинделя. При прямом вращении включают три пары зубчатых колес с отношением

чисел зубьев			Вместо по-
следней пары могут быть	включены три	пары	зубчатых колес
с отношением числа зубьев	или 4 5 IX	g-g или	и тогда

в передаче шпинделю вращения участвуют пять пар зубчатых колес. Из числа возможных 30 переключений 23 дают разные числа оборотов шпинделя при прямом вращении. При обратном вращении первая пара зубчатых колес в работе не участвует. Вместо нее вращение передается через две пары зубчатых ко-

лес с отношением чисел зубьев^ X gg. В работе, таким образом,

участвуют четыре или шесть пар зубчатых колес. Это дает 15 возможных переключений, 1 2 из которых сообщают шпинделю разные числа оборотов.

Шпиндель, являясь последним звеном в кинематической цепи рабочего движения, в то же время является первым звеном а

цепи подачи. В состав последней

входит находящ аяся в коробке

скоростей

зубчатая

передача

с отнош ением чисел

зубьев

зубча-

60

т-ч

„

тых колес gg . Вместо этой пары можно включить четыре пары

зубчаты х

колес

с

отнош ением

чисел

зубьев ^

X

или

х

/88

45\

45

„

подачи входит

такж е

н аходя ­

X I — или 4 5 1 X 4 5 . Д а л ее в цепь

щ аяся в коробке

скоростей

зубчатая

передача

с

отнош ением

чисел зубьев зубчаты х колес ^ ИЛИ 55

или иилиндрическии трен­

зель для

обратного

вращ ения

с отнош ением чисел

зубьев

зубча-

35

гг

следую т

устанавливаем ы е

на

гятаре

см ен ­

тых колес gg.

Д а л ее

ные зубчаты е

колеса

с отнош ением чисел зубьев

или

С ле­

дую щ ая затем

коробка подач м ож ет при соединении посредством

м уф т с внутренним

зацеплением

всех

отрезков первого

вала пе­

редавать

вращ ение

без изменения числа оборотов. При

участии

коробки подач в работе она дает одну из двух кинематических

цепей. В состав первой

входят зубчаты е

колеса

с

отнош ением

чисел

зубьев

Igg или

gg, или gg,

или

gg,

или

gg,

или 35

х

28 X

ч

/18

28\

/35

или

15\

D

кинематическая

цепь

-

X

^g или

35) X f 28

48)'

В торая

короб­

ки

подач

состоит

иззубчаты х колес

с

отнош ением

чисел зубьев

35

28

,

/36

36

36

36

36

36

36\

35

35 Х 25 Х (§6 ИЛИ

28’ ИЛИ 32’ИЛИ 36’ ИЛИ 40’ ИЛИ 44’ ИЛИ 4в)

Х 28Х

ч,

28

w

/18

или

28\

х

/35

15\

„

по­

х

35

х

145

35

(28

или

48/К инематическая цепь

дачи,

предназначенная

для

нарезания

резьбы ,

заканчивается

одноходовы м

винтом с ш агом 12 м м и разъем ной

гайкой.

Д л я

продольной подачи при всех видах обработки, кроме

н аре­

зания резьбы , и для поперечной подачи служ ит п родолж ение ки­ нематической цепи, состоящ ее из зубчаты х колео с отнош ением

28		находятся	в	коробке	подач, и из зу б -
чисел зубьев g g , которые
чатых колес на ф артуке		с отнош ением		чисел	27
					зубьев ^ . О бщ ая
цепь продольной и поперечной подач			на ф артуке заканчивается
червячной передачей	с отнош ением			Д ал ьш е кинематическая
цепь делится на две.
К инематическая	цепь	продольной	подачи для прямого вра­

щ ения состоит из зубчаты х колес с отнош ением чисел зубьев

и для обратного вращ ения g^. О бе цепи продольной подачи за -

34 н. А. Баринов и др.

канчиваются зубчатой передачей с отношением чисел зубьев gg,

реечным зубчатым колесом с числом зубьев 10 и рейкой с моду­ лем 3 мм.

В состав кинематической цепи поперечной подачи входят зубчатые колеса с отношением чисел зубьев^ для прямого враще-

ния и ^ для обратного вращения. В этих передачах ведущие

зубчатые колеса и промежуточные колеса в цепи обратного вра­ щения являются общими для продольной и поперечной подач. Кинематическая цепь поперечной подачи заканчивается зубча-

той передачей с отношением чисел зубьев эд, одноходовым вин­

том с шагом 5 мм и гайкой.

Изменение состава рассмотренных кинематических цепей да­ ет возможность получать разные числа оборотов шпинделя и раз­ ные подачи.

Так, наименьшее число оборотов шпинделя при прямом вра­

щении составляет
1лсп 142 п псж51 21 222227
Ям = 1450	0,985 3 9		5 5	eg8 8	5 4 °б/МИН>
Наибольшее число оборотов шпинделя составляет
1 л р л	142	л п о с	^	3 8 6 5	^
пб= 1450	2 5 4	0,985	3 4	3 Q4 3	об/мин.

Наименьшая продольная подача ходовым винтом с прямым вращением получается при следующей настройке

_	4 3	4 5	2 8 6 4	2 6	2 5	18	15	19	1 мм/об,
SnPBM— 6 5		4 5	5 6 9 7	зб 2 8		4 5	4 8	lZ

Наибольшая подача получается при другой настройке меха­ низма подачи

_	5 4 88 88 6 0 4 2 4 2 3 5 2 8 3 6 3 5 2 8 2 8 )9	,	-
впрвб —	27 22 22 6 0 4 2 5 0 3 5 2 5 2 6 2 8 3 5 2 8 1Z '	1	м м / ° ° -

Наименьшая продольная подача рейкой получается с прямым вращением при следующей настройке

_ « « 2 8 6 4 2 6 2 5 1 8 1 5 2 8 2 7	_ 4 4 0 1 4	3,14 • 3 • 10 мм/об.
впррм — 65 45 56 97 36 2 8 4 5 4 8 5 6 2 8	2 0 3 7 66

Для получения на том же станке наибольшей подачи требу­ ется другая настройка

__ 5 4 8 8 8 8 6 0 4 2 4 2 3 5 2 8 3 6 3 5 2 8 2 8 2 8 2 7 _ £ 4 0 1 4 о . д о 1П

S n pp6 — 27 22 2 2 6 0 4 2 5 0 3 5 2 5 2 6 2 8 3 5 2 8 5 6 2 8 20 3 7 66 6> 14 ' d ' Ш м м / 0 0 '