15.1. Виды сложных поверхностей.
В конструкциях современных машин и механизмов используются детали сложной формы, такие как: крыльчатки, колёса, валы насосов. турбины, винты и др. (рис. 15.1).
Рис. 15.1. Виды деталей сложной конфигурации:
а) гребной винт; б) крыльчатка; в) колесо насоса; г) винт с пере-
менным шагом; д) колесо водяной турбины; е) дисковый кула-
чок; ж) цилиндрический кулачок; з) блок из кулачков
В технике наибольшее распространение получили три вида поверхностей:
1) поверхности, конфигурация которых описывалась математическими уравнениями, называемые алгебраическими;
2) поверхности, конфигурация которых определена отдельными точками, а координаты этих точек заданы в виде чисел, обычно сведенных в таблицу, называемыми поверхностями с числовыми отметками;
3) поверхности, форма которых определяется конструктивной необходимостью, называемые конструктивными.
Алгебраические поверхности подразделяются на: линейчатые, нелинейчатые и винтовые. Поверхности, с образующей в виде прямой линии, называются линейчатыми. Линейчатые поверхности подразделяются на: развёртываемые и неразвёртываемые. К развёртываемым относятся цилиндрические и конические поверхности. К неразвёртываемым поверхностям относятся конусоиды, коноиды, гиперболоиды и параболоиды.
Поверхности с образующей в виде кривой линии называются нелинейчатыми. К ним относятся поверхности второго порядка (шаровидные, сфероидные и др.). Поверхности, образованные сочетанием двух движений образующей, расположенной под некоторым углом к оси (вращения вокруг оси с одновременным поступательным перемещением вдоль оси) называют винтовыми.
Поверхности с числовыми отметками используют при необходимости задавать форму поверхности, исходя из физических условий ёё работы. К ним относятся профили лопаток паровых, газовых и водяных турбин, гребных винтов и др.
Конструктивные поверхности классифицировать затруднительно, так как они зависят от конструктивной необходимости. Такие формы встречаются в сочетании с поверхностями алгебраическими или с числовыми отметками.
Различают также переходные поверхности, к которым относятся, например, поверхности перехода от ступицы к лопастям гребных винтов и др.
15.2. Методы обработки сложных поверхностей.
Сложные поверхности обрабатывают с помощью:
копиров;
настроенных кинематических цепей;
построителей;
при сочетании нескольких методов.
Копиры представляют собой основную деталь копировального устройства, очертания которой определяют траекторию движения инструмента и соответствуют профилю обрабатываемой поверхности.
Системы копирования подразделяют на системы прямого и непрямого действия. При прямом действии контакт копировального ролика (пальца) и копира обеспечивается силой тяжести груза, силой гидравлического давления или силой сжатия пружины. В системах непрямого действия копировальный ролик находится в соприкосновении с копиром под действием незначительной силы, измеряемые долями ньютона. Копировальный ролик является промежуточным подвижным элементом, незначительные перемещения которого , составляющие сотые или десятые доли миллиметра, в виде команд передаются в специальное усилительное устройство, выходные элементы которого воздействует на исполнительный механизм и перемещает режущий инструмент или обрабатываемую заготовку.
На рис. 15.2 приведены схемы прямого (а) и непрямого (б) действия копировальной обработки.
На рис. 15.2а представлена схема копировальной обработки прямого дей-
ствия с механическим управлением. Стол 9 перемещается ходовым винтом 8 от редуктора 7. На столе 9 установлены копир 1 и заготовка 10. При движении стола палец 2 с бабкой 3 под действием копира 1 сжимает пружину 4 и перемещается в вертикальном направлении по стойке 5.Фреза 6, имеющая форму копира. Пружина 4, сила которой больше, чем вертикальная составляющая силы резания на фрезе, обеспечивает постоянный контакт между пальцем и копиром.
На рис. 15.2б показана схема копирования по системе непрямого действия с гидравлическим, пневматическим или электронным управлением. Стол 12 с копиром 14 и заготовкой 13 перемещается от редуктора 10 через ходовой винт 11. При этом палец 1 под действием копира 14 перемещается в корпусе 2, соединенном с бабкой 5. Пружина 3 обеспечивает постоянный контакт между па-льцем и копиром. Незначительное перемещение пальца, как элементарную команду управление, можно увеличить, используя электронные, гидравлические, пневматические или др. устройства. Это усиление происходит в устройстве 4, откуда поступает команда двигателю 6; последний через редуктор и ходовой винт 7 перемещает по стойке 8 бабку 5. Соответственно фреза 9 обрабатывает заготовку по профилю копира.
Рис. 15.2. Схемы копировальной обработки: а) прямого действия;
б) непрямого действия
Системы прямого действия обычно используют на копировальных станках с механическим или ручным управлением, а системы непрямого действия – на копировальных станках с электронным, гидравлическим или пневматическим управлением.
Использование настроенных кинематических цепей основано на получении деталей определенной формы обеспечивается кинематической цепью, связывающей вращение режущего инструмента иои заготовки с другим перемещение инструмента или заготовки.
Пример: нарезание резьб, обработка червяков, спиралей и зубчатых ко-
лес.
Вопросы для самопроверки
Перечислите примеры деталей с поверхностями сложной кофигурации.
Какие виды поверхностей используются при проектировании деталей с поверхностями сложной конфигурации ?
Приведите способы обработки поверхностей сложной конфигурации.
Что такое обработка по копиру ?
Какие виды копиров используются в производстве ?
Рекомендации по практическому использованию
изложенного материала
1. Изучите номенклатуру деталей сложной конфигурации, производимую (ремонтируемую) на выбранном Вами предприятии.
2. Составьте технологический маршрут их обработки.
3. Определите инструменты и способы обработки конкретных поверхностей сложной конфигурации.
Лекция № 16
ОБРАБОТКА ЗУБЧАТЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ