Что изображает кинематическая схема токарного станка

Название работы: Кинематика токарно-винторезного станка 16К20

Категория: Лабораторная работа

Предметная область: Производство и промышленные технологии

Описание: В станках применяются передачи вращательного движения ременные цепные зубчатые червячные и др. и преобразующие вращательное движение в поступательное реечные винтовые и ДР Основным кинематическим параметром передачи вращательного движения является передаточное отношение которое показывает во сколько раз больше меньше частота вращения одного вала по сравнение с другим. Общее передаточное отношение кинематической пени вращательного движения определяется произведением передаточных отношений отдельных передач входящих в данную цепь.

Дата добавления: 2013-07-31

Размер файла: 126.96 KB

Работу скачали: 433 чел.

Лабораторная работа №22 Кинематика токарно-винторезного станка 16К20

Цель работы: Ознакомиться с условными обозначениями элементов кинематических цепей станка; изучить кинематику токарно-винторезного станка;

Принцип работы различных машин, в том числе и станков, нагляднее изучать по схеме, а не по их конструктивному изображению. Условное, схематическое изображение совокупности механизмов и устройств станка называется кинематической схемой. Изображения элементов кинематических схем. стандартизованы. Основные из них приведены в прил.1.

Кинематическая схема станка состоит из отдельных кинематических цепей, представляющих собой систему последовательно расположенных звеньев. Под звеном подразумевается деталь механизма, входящая в соприкосновение с другой деталью (зубчатое колесо, винт, гайка, червяк, червячное колесо и т.п.).

Механизм, передающий или преобразующий движение от одного звена к другому, называется кинематической парой или передачей.

В станках применяются передачи вращательного движения (ременные, цепные, зубчатые, червячные и др.) и преобразующие вращательное движение в поступательное (реечные, винтовые и ДР-)-

Основным кинематическим параметром передачи вращательного движения является передаточное отношение, которое показывает, во сколько раз больше (меньше) частота вращения одного вала по сравнение с другим. Передаточное отношение определяется зависимостью

где п 2 и п 1 — частоты вращения ведущего и ведомого валов соответственно.

Передаточные отношения различных передач выражаются следующим образом

i = n 2 / n 1 = d 1 /d 2 η,

где d 1 и d 2 — диаметры ведущего и ведомого шкивов; η = 0,94- 0,98 — коэффициент, учитывающий проскальзывание ремня относительно поверхности шкивов.

i = п 2 /п 1 = z l / z 2 ,

где z 1 и z 2 — числа зубьев ведущей и ведомой звездочек.

i = п 2 /п 1 = z l / z 2 ,

где z 1 и z 2 — числа зубьев ведущего и ведомого зубчатых колес

i = n 2 / n 1 = z 1 / z 2 ,

где z 1 — число заходов червяка, z 2 — число зубьев червячного колеса.

Для передач, преобразующих движение, устанавливается кинематическая связь между вращательным движением одного звена с поступательным движением второго.

Если реечное зубчатое колесо имеет г зубьев, а модуль реечного колеса и рейки равен т, то за n оборотов зубчатого колеса рейка переместится на величину L , равную

L = π dn = π mzn мм, где d — диаметр делительной окружности зубчатого колеса, мм.

В винтовой передаче за п оборотов винта гайка переместится в осевом направлении на величину L :

где Р — шаг винта.

В сложных механизмах движение от начального звена к конечному передается несколькими последовательно соединенными передачами, т.е. кинематической цепью.

Общее передаточное отношение кинематической пени вращательного движения определяется произведением передаточных отношений отдельных передач, входящих в данную цепь и равно отношению частот вращения конечных звеньев, т.е.

i общ = i 1 · i 2 · i 3 · i 4 … i n = п кон / п кач

Данное уравнение позволяет определить частоту вращения не только последнего звена, но и любого промежуточного, считая его последним.

Кинематические цепи могут состоять не только из передач вращательного движения, но и передач, преобразующих один вид движения в другой.

Математическая зависимость, связывающая движения конечных звеньев кинематической цепи, называется уравнением кинематического баланса.

В металлорежущих станках кинематическим цепям присваивают названия в зависимости от выполняемых ими функций. Так, кинематическую цепь, передавшую движение от электродвигателя к шпинделю станка, называют кинематической цепью

главного движения. Соответственно, цепи шпиндель-суппорт называют кинематическими цепями подачи, которые в свою очередь подразделяют на цепь продольной и цепь поперечной подач. Токарно-винторезный станок 16К20 имеет также цепь ускоренных перемещений суппорта и кинематическую цепь для нарезания резьб.

Начальным звеном цепи главного движения (рис.5.17) является электродвигатель мощностью 11 кВт и частотой вращения п = 1460 об/мин, конечным — шпиндель.

Уравнение кинематического баланса цепи главного движения в общем виде можно записать, как

где п ш п — частота вращения шпинделя, об/мин; п э. д. — частота вращения электродвигателя, об/мин; D 1 и D 2 — диаметры ведущего и ведомого шкивов клиноременной передачи, мм; η =0,98 — коэффициент проскальзывания ремня; і к.с. — общее передаточное отношение коробки скоростей.

Общее уравнение кинематического баланса цепи главного движения имеет вид:

к шпинделю 12 скоростей,

Рис.5.17. Кинематическая схема токарно-винторезного станка 16К20

Таким образом, теоретически шпиндель имеет 24 частоты вращения. Однако, ввиду повторяемости частот 500 мин- 1 , 630 мин- 1 , их общее количество сокращается до 22.

Вращательное движение шпинделя и перемещение суппорта связаны зависимостью (расчетные перемещения)

где т , z — модуль и число зубьев реечной шестерни; реверс.

В общем виде уравнение кинематического баланса цепи продольных подач запишется:

где i г , i кп , i ф — передаточные отношения гитары сменных колес, коробки подач и фартука.

Табличные значения величин подач могут быть получены только при установке сменных шестерен

К/ L·L/N= 40 / 86· 86/64

Удвоенные табличные значения величин подач, шагов метрических и дюймовых резьб могут быть получены установкой сменных шестерен

Величина поперечных подач составляет 1/2 продольных.

Муфта обгона Мб позволяет сообщить суппорту ускоренное движение от отдельного электродвигателя мощностью N = 0,75 кВт без выключения рабочих подач.

Механизм фартука имеет четыре кулачковые муфты, которые предназначены для включения продольной (муфты М 8 и М 7 )

и поперечной подач (муфты M 10 и М 9 в прямом и обратном направлениях.

Вопросы, связанные с настройкой станка на нарезание рез ь б, рассматриваются в лабораторной работе №23.

Пример. Составить уравнение кинематического баланса цепи главного движения для частоты вращения шпинделя 12,5 мин 1 .

Решение. Уравнение кинематического баланса цепи главного движения имеет вид

Для составления уравнения баланса кинематических цепей следует воспользоваться графиком частот вращения шпинделя станка 16К20 (рис.5.18), На графике условно лучами показаны передаточные отношения передач коробки скоростей.

Кинематическая схема токарно-винторезного станка

Машиностроительные заводы широко применяют токарно-винторезные станки .

Общий вид современного токарно-винторезного станка модели 1К62 показан на рис. 264 , а его кинематическая схема — на рис. 265.

Рис. 264. Общий вид токарно-винторезного станка 1К62: Р 1 и Р 4 – рукоятки настройки чисел оборотов шпинделя; Р 2 – рукоятка нормального и увеличенного шага резьбы; Р 3 – рукоятка реверса подачи; Р 16 – рукоятка настройки величины подачи и шага резьбы; Р 17 – рукоятка включения подачи; Р 14 – рукоятка маховичка ручного перемещения каретки; Р 12 – рукоятка включения гайки; Р 7 и Р 15 – рукоятки включения, остановки и реверсирования шпинделя; Р 8 — рукоятка управления ходами каретки и суппорта; К 1 – кнопка выключения реечного зубчатого колеса при нарезании резьбы; Р 5 – рукоятка для поворота и зажима резцовой головки; Р 13 – рукоятка поперечной подачи суппорта; Р 6 – рукоятка подачи верхней части суппорта; Р 9 – рукоятка крепления пиноли задней бабки; Р 10 – рукоятка крепления задней бабки; Р 11 – рукоятка вращения маховичка перемещения пиноли задней бабки; К 2 , K 3 – кнопочная станция пуска и остановки главного привода; В 1 – выключатель насоса охлаждения; В 3 – линейный выключатель; В 3 – выключатель местного освещения.

На данном станке можно выполнить всевозможные токарные работы, в том числе нарезание метрических, дюймовых и модульных резьб, копировальные работы с помощью гидрокопировалыюго суппорта и другие работы.

Техническая характеристика станка

Высота центров над станиной, мм

Расстояние между центрами, мм

710, 1000 и 1400

Количество рабочих скоростей шпинделя

Пределы чисел оборотов шпинделя при рабочем ходе, об/мин

Пределы продольных подач, ммоб

Мощность электродвигателя, квт.

Благодаря значительной мощности и быстроходности, станок позволяет рационально использовать современный режущий инструмент , оснащенный пластинами твердых сплавов, и пригоден для точения с большими подачами — до 4,46 мм/об. Конструкция станка позволяет установить на нем гидрокопировальный суппорт, гидрокопировальный зажимной патрон и механически перемещать заднюю бабку и суппорт. Это позволяет увеличить производительность труда за счет сокращения времени на установку, закрепление заготовки и снятие ее после обработки. Станок управляется выключателями (В 1 — В 3 ), кнопками (K i — К з ) и рукоятками (Р 1 — Р 16 ) ( рис. 264 ). Ниже рассматриваются его основные узлы и механизмы.

На станине I , установленной на двух тумбах, смонтированы передняя бабка II, суппорт III с фартуком IV и резцедержателем V, задняя бабка VII с центром VI, коробка подач VIII, ходовой валик IХ и ходовой винт X. На левом конце станины болтами прикрепляется передняя бабка. По направляющим станины перемещаются суппорт и задняя бабка.

Передняя бабка II служит для закрепления обрабатываемой заготовки с помощью кулачкового патрона или же переднего и заднего центров и сообщения заготовке вращательного движения с необходимой скоростью. Шпиндель станка делается пустотелым и расположен в подшипниках. Вращение заготовки, закрепленной в кулачках патрона или в центрах, передается от индивидуального электродвигателя (n = 1450 об/мин). Через шкив, закрепленный на роторе мотора, ременной передачей движение передается на приводной вал станка, а от него зубчатые колеса механизма скоростей вращают шпиндель и заготовку.

Механизм главного движения ( рис. 265 ) от электродвигателя и зубчатые передачи, размещенные в передней бабке, обеспечивает получение 23 различных оборотов шпинделя в минуту.

Рис. 265. Кинематическая схема токарного станка.

Пуск, остановка и изменения направления вращения шпинделя осуществляются двойной пластинчатой муфтой Ф 1 — Ф 2 , смонтированной на приводном валу I. Включением муфты Ф1 влево от вала I приводится во вращение блок зубчатых колес Z = 56 и Z=51, осуществляющий рабочее движение шпинделя. С этими зубчатыми колесами могут сцепляться колеса Z = 34 и Z = 39 блока Б1, перемещающегося по валу II, и сообщают последнему две скорости вращения. Последовательное соединение зубчатых колес Z = 29, Z = 21 и Z = 38, неподвижно установленных на валу II с колесами Z = 47, Z = 55 и Z = 38 передвижного блока Б2, позволяет передать движение валу III. От вала III зубчатое колесо Z = 65 предает, непосредственно шпинделю шесть различных скоростей вращения через колесо Z = 43 блока Б5.

Шпиндель может получать вращение от вала III еще через подвижные блоки Б3, Б4, установленные на щлицах переборного валика IV, и через зубчатое колесо Z = 27 валика V к колесу Z = 54 блока Б5 шпинделя. Следовательно, шпиндель VI получает 30 разных скоростей при прямом вращении. В действительности же шпиндель VI имеет всего 23 различных скорости вращения вследствие повторяемости передаточных отношений зубчатых колес механизма скоростей (от III вала к IV — 45/45 и от IV к V валу — 45/45)

Число оборотов шпинделя в минуту определяется по формуле

где n ш — число оборотов шпинделя в мин; n д — число оборотов электродвигателя в мин; d 1 — диаметр ведущего шкива в мм; d 2 — диаметр ведомого шкива в мм; η— коэффициент проскальзывания ремня; i м ּ с к —общее передаточное отношение зубчатых колес механизма скоростей.

Например, минимальное число оборотов шпинделя будет n min =

Изменяя передаточное отношение i мּск передвижением блоков Б 2 , Б 3 , Б 4 , Б 5 , можно получить все числа оборотов шпинделя, которые расположены по геометрическому ряду со знаменателем φ = 1,26.

Включением муфты Ф2 вправо осуществляется обратное вращение шпинделя. Через зубчатые колеса Z = 50; Z = 24; Z = 36; Z = 38 вращение от вала I передается валу II и далее к шпинделю через блоки зубчатых колес Б 2 , Б 3 , Б 4 , Б 5 При обратном вращении шпиндель имеет 12 различных чисел оборотов. Быстрая остановка шпинделя после его выключения осуществляется ленточным тормозом Т.

Механизм главного движения имеет звено увеличения шага резьбы с передаточными числами , уменьшающими число оборотов шпинделя в 8 раз, и Формула ., уменьшающими в 32 раза. Звено увеличения шага резьбы используют для нарезания метрических, модульных многозаходных и других резьб. Звено увеличения шага резьбы используют при включении колеса Z = 45 вала III с колесом Z = 45 блока Б6 на валу VII.

Нарезание правой и левой резьбы на данном станке возможно за счет реверсивной передачи (35/28 ּ 28/35) выполняемой перемещением блока Б7 на валу VIII вправо. Включение блока Б7 с зубчатыми колесами Z = 42 и Z = 28 вала VII позволяет увеличить передаточное отношение механизма подач в два раза, т. е.

Коробка подач (рис. 265) станка служит для монтажа в ней механизма подач, передающего движение ходовому валу и ходовому винту. Движение подачи суппорта осуществляется или непосредственно от шпинделя через зубчатые колеса Z = 60 и Z = 60, или же через звено увеличения шага. При работе с ходовым валиком IX ( рис. 264 ) или при нарезании метрической и дюймовой резьбы с помощью ходового винта XV ( рис. 265 ) движение от вала VIII ( рис. 265 ) передается валу IX коробки подач через сменные зубчатые колеса Z = 42, Z = 95, Z = 50, а для нарезания модульных и питчевых резьб устанавливаются сменные зубчатые колеса Z = 64, Z = 95, Z = 97.

От вала IX ( рис. 265 ) движение ходовому валу XVI или ходовому винту ХV можно передать тремя вариантами:

1. При нарезании точных резьб механизм подачи отключается и движения от вала IX при включении муфт М 1 , М 2 , М 4 передаются через валы XI, XIV ходовому винту XV. Этой непосредственной передачей движения от вала IX к ходовому винту XV «на прямую» исключают возможные неточности передач зубчатых колес механизма подач, что необходимо при нарезании резьб повышенной точности.

2. Муфтой M1 включают вал IX с валом XI и от последнего через одно из зубчатых колес шестеренчатого конуса и зубчатые колеса Z = 36, Z = 25, Z = 28 накидной обоймы вращение передают валу X. От вала X включением муфты М3 вращают вал XII, а от него переключением двойных блоков зубчаток Б11 и Б12 сообщают валу XIV 7 ּ 4 = 28 различных чисел оборотов. От вала XIV движение на ходовой вал XVI передается двумя блоками зубчатых колес 28 — 28; 56 — 56 и муфтой обгона М0. На ходовой винт XV движения от вала XIV передается включением муфты М4.

3. Вращение от вала IX передают валу X зубчатыми колесами Z = 35, Z = 37, Z = 35 и далее зубчатыми колесами Z = 28, Z = 25, Z = 36 накидной обоймы на любое из семи колес шестеренчатого конуса, неподвижно соединенного с валом XI. От вала XI зубчатыми колесами Z = 35, Z = 28, Z = 28, Z = 35 валу XII, а от него валу XIV сообщают 28 различных чисел оборотов, как и в предыдущем варианте, включением двойных блоков Б 11 и Б 12 . От вала XIV движение передают на ходовой вал XVI, а на ходовой винт XV — включением блока зубчаток 513 с зубчатыми колесами 56.

Для нарезания торцовой резьбы (архимедовой спирали) блок зубчаток Б13 передвигают по валу XIV влево и соединяют колесо Z = 28 с колесом Z = 56, установленным на ходовом валу XVI.

Суппорт (рис. 266) с фартуком и резцедержателем служит для установки и закрепления резца в рабочем положении и сообщения ему продольной или поперечной подач.

Рис. 266. Суппорт токарного станка.

Нижняя часть 16 суппорта (продольные салазки) перемещается по направляющим станины. В продольных салазках вмонтирован винт 2 поперечной подачи, который вращается вручную маховичком 15 или зубчатым колесом 17, соединенным шпонкой с винтом 2 неподвижно. При вращении винта 2 с помощью гайки 3 перемещаются поперечные салазки 1, осуществляя их поперечную подачу по направляющим продольных салазок. Поворотный круг 14 при помощи двух болтов 13 прикреплен к верхней части поперечных салазок 1. Головки болтов 13 свободно перемещаются по Т-образному пазу 4 и позволяют повернуть поворотный круг 14 вправо или влево от нулевой линии основания салазок на угол до 90º. Отсчет углов на внешней части поворотного круга производится после его установки и закрепления гайками 5. Круг 14 имеет направляющие 12 для верхней каретки суппорта 6, который перемещается винтом 11 вручную. Поворотный резцедержатель 9 представляет четырехгранник, в котором можно одновременно закрепить четыре резца. Резцедержатель установлен на оси 7 и закрепляется в рабочем положении рукояткой 8.

Механизм фартука (рис. 265) преобразует вращательное движение ходового вала XVI или ходового винта XV в поступательное движение суппорта. От ходового вала XVI (рис. 265) вращение передается валу XVIII через зубчатые колеса Z = 27, Z = 20, Z = 28, предохранительную муфту Мn (от перегрузки) и червячную пару с передаточным отношением i = 4/20. В механизме фартука имеются еще четыре мелкозубые муфты М 5 , М 6 , M 7 , М 8 , позволяющие осуществлять прямую и обратную подачи в продольном и поперечном направлениях.

Чтобы получить прямую продольную подачу, включают муфту М6 и движение в этом случае от вала XVIII через зубчатые колеса Z = 40, Z = 37, Z = 14, Z = 66 передается реечному зубчатому колесу Z = 10. Для продольной подачи в обратном направлении включают муфту М7 и вращение реечному колесу от вала XVIII сообщается через колеса 40 — 37 — 14 — 66 (Здесь и дальше в тексте цифры 40, 45, 37 и т. д. обозначают число зубцов колес). Поперечная подача осуществляется при включении муфты М6. При этом винт поперечной подачи вращается от вала XVIII через зубчатые колеса 40 — 37 — 40 — 61 — 20. Обратное направление поперечной подачи получают включением муфты М5 с помощью зубчатых колес 40 — 37 — 45 — 61 — 20. Во избежание одновременного включения ходового винта и ходового валика или продольной и поперечной подач, в механизме фартука имеется блокирующий механизм (на кинематической схеме не показан). Суппорт может иметь ускоренное движение от отдельного электродвигателя (N = 1 квт, n = 1410 об/мин) через ременную передачу ходовой вал и далее по ранее рассмотренным направлениям. Муфта обгона М0 в коробке подач позволяет суппорту иметь ускоренное движение без выключения рабочей подачи.

Задняя бабка ( рис. 267 ) служит для поддержания центром обрабатываемой заготовки. При обработке отверстий ею пользуются для закрепления сверл, зенкеров, разверток и пр. Корпус 4 задней бабки устанавливается на плите (основании) 2, а плита — на направляющих станины 1. Для обтачивания конусов корпус задней бабки сдвигают винтом 12 относительно плиты 2 в поперечном направлении по направляющей 3.

Рис. 267. Задняя бабка токарного станка.

Вращая винт 9 маховичком 11, перемещают гайку 10 и закрепленную с ней пиноль вдоль оси. Штифт 6 входит в продольной паз пиноли и тем самым препятствует ее провертыванию в корпусе бабки. Рукояткой 7 повертывают винт 5, который стягивает надрезанную часть корпуса задней бабки и закрепляет пиноль 8 неподвижно в корпусе.

Принципиальная кинематическая схема — это такая схема, на которой показана последовательность передачи движения от двигателя через передаточный механизм к рабочим органам машины (например, шпинделю станка, режущему инструменту, ведущим колёсам автомобиля и др.) и их взаимосвязь.

На кинематических схемах изображают только те элементы машины или механизма, которые принимают участие в передаче движения (зубчатые колёса, ходовые винты, валы, шкивы, муфты и др.) без соблюдения размеров и пропорций.

Содержание

Нормативные документы [ править | править код ]

Стандарты, регламентирующие условные обозначения и выполнение кинематических схем:

• ГОСТ 2.770-68 (2000) ЕСКД. Обозначения условные графические на схемах. Элементы кинематики.
• ГОСТ 2.703-2011. ЕСКД. Правила выполнения кинематических схем.
• ISO 3952 Kinematic diagrams — Graphical symbols.

Правила выполнения кинематических схем [ править | править код ]

Корпусные части составляющей единицы (машины или механизма) не показывают совсем или наносят их контур сплошными тонкими линиями. Пространственные кинематические механизмы изображают обычно в виде развёрнутых схем в ортогональных проекциях. Их получают путём размещения всех осей в одной плоскости. Такие схемы позволяют прояснить последовательность передачи движения, но не показывают действительного расположения деталей механизма. Кинематические схемы допускается выполнять в аксонометрии.

Все детали (звенья) на кинематических схемах изображают условно в виде графических символов (ГОСТ 2.770-68 (2000)), которые лишь раскрывают принцип их работы. Соединения смежных звеньев, которое допускает их относительное движение, называют кинематической парой. Наиболее распространённые кинематические пары: шарнир, ползун и направляющая, винт и гайка, шаровой шарнир. Допускается использовать нестандартные условные графические обозначения, но с соответствующими пояснениями на схеме. На кинематической схеме разрешается изображать отдельные элементы схем других видов, которые непосредственно влияют на их работу (например, электрические или гидравлические).

Кроме условных графических обозначений, на кинематических схемах дают указания в виде надписей, поясняющих изображённый элемент. Например, указывают тип и характеристику двигателя, диаметры шкивов, модуль и число зубьев зубчатых колёс и др. Взаимное расположение звеньев на кинематической схеме должно соответствовать начальному, среднему или рабочему положению исполнительных органов механизма или машины. Если звено при работе изделия меняет своё положение, то на схеме допускается указывать его крайние положения тонкими штрихпунктирными линиями. На кинематической схеме звеньям присваивают номера в порядке передачи движения, начиная от двигателя. Валы номеруют римскими цифрами, остальные элементы — арабскими. Порядковый номер элемента проставляют на полочке выносной линии. Под полочкой указывают основные характеристики и параметры кинематического звена.

На кинематических схемах валы, оси, стержни изображают сплошными основными линиями; зубчатые колёса, червяки, звёздочки, шкивы, кулачки — сплошными тонкими линиями.

Чтение кинематических схем [ править | править код ]

Читать кинематическую схему начинают от двигателя, как источника движения всех подвижных деталей механизма. Определяя последовательно по условным обозначениям каждый элемент кинематической цепи, устанавливают его назначение и характер передачи движения.