ТОКАРНОЕ ДЕЛО

Типовые передачи в станках

В современных токарных станках вра­щение от электродвигателя к шпинде­лю, который совершает главное дви­жение, передается через ременную пе­релічу и ряд зубчатых передач.

Ременная передача (рис. 170) состоит из двух шкивов (ведущего и ведомого) и надетых на них ремней. Ведущий шкив закреплен на валу ;{тродвигателя, а ведомый — на пер­вом валу коробки скоростей. Шкивы имеот канавки трапецеидальной фор­мы, такую же форму имеют и ремни (клшовидные ремни). При циаметре ведущего шкива с/ь ве­домо О СІ2 и числе оборотов в минуту шкміов соответственно tlj и «2 окруж­ная скорость (ж/лшя) ремня на первом шкив

R. di Г!,

Ft

1000

А на втором

1000

D

Но так как ремень охватывает оба шкива, то vi = v2, значит nditii = = nd'/n2, иначе можно записать

TOC o "1-3" h z <h п2 _

А 'рем-

Са пх

Отношение диаметра ведущего шкива к диаметру ведомого шкива или отно­шение чисел оборотов ведомого и ве­дущего шкивов называется переда­точным отношением ремен­ной передачи и обозначается 'рем. Практически

'рем = 4-°'985'

«2

Где 0,985 — коэффициент, учитываю­щий некоторое проскальзывание рем­ня на шкивах.

Зная число оборотов ведущего шкива и диаметры шкивов, из пропорции

Di _ П2

(к ПХ

Можно определить число оборотов ве­домого шкива

D,

-- П I

Dt

Эта зависимость действительна не только для ременной, но и для любой передачи: число оборотов ведо­мого звена передачи равня­ется числу оборотов ведуще­го звена, умноженному на передаточное отношение пе­редачи.

Пример. di 100 мм, <12 - 200 мм, nt ------ 1500 об/мин, определить н,

'ii.. — 100

*рем ---------------------------------------------------------

X 0,985 -=0.49; п2 =

= п,. (рем; п2 - 1500-0,49 ^735 об/мин. Передача вращения со шкива меньше­го диаметра на шкив большего приво­дит к уменьшению, а передача со шки­ва большего диаметра на шкив мень­шего к увеличению скороеш враще­ния.

Зубчатая передача (рис. 171) состоит из двух зубчатых колес, одно

Из которых — ведущее (число зубь­ев Z, число оборотов Пі), а второе — ведомое (число зубьев 32, число обо­ротов п2). Из механики известно, что теоретически перекатывание без сколь­жения одного колеса по другому про­исходит по условным начальным ок­ружностям с диаметром d0, при этом передаточное отношение передачи бу­дет

Doi _

—------------------------------------- — 'зуб-

"02

Шаг t, т. е. расстояние между зубьями, должен быть у обоих зубчатых колес одинаковым, чтобы зубчатые колеса могли входить в зацепление. Для ве­дущего зубчатого колеса

Л d0i

H=*

Дулей (модуль может быть равен?; 1,5; 2; 3; 4; 5 и т. д.): Модуль можно определить также как отношение шага к постоянному числу я = 3,14.

Kd0 . d0 ,

---------------------- ; —- — т, t = т. гп,

T

M —

Mzt____

Зуб------

Mz2

Z2

Передаточное отношение зубчатой передачи равно отношению чисел зубьев ве­дущего и ведомого зубчатых колес.

Число оборотов ведомого зубчатого колеса можно определить, зная число оборотов ведущего зубчатого колеса и передаточное отношение передач:

Tl2~tli'l3уб-

Пример. Zj = 20; z2 — 60; па=120о(/мия

П2 == til 'зуб» z, 20 1 1

'зуб

/г2 = 120- — =

60 3 = 40 обімин.

Большое зубчатое колесо передачи всегда имеет меньшую скорость вра

Для ведомого к

Но так как tx = /2, то

JSL-^JSL. =т, Ч Z2

Это отношение называется модулем зацепления. Модуль т стандарти­зирован, это значит, что зубчатые пе­редачи конструируются и изготовля­ются со стандартными значениями мо-

174 ЗАЦЕПЛЕНИЕ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС В ОДНУ ПАРУ С ПРОМЕЖУТОЧ­НЫМ («ПАРАЗИТНЫМ») ЗУБЧАТЫМ КОЛЕСОМ:

Щения, чем сопряженное с ним мень­шее.

В различных станках зубчатые колеса (шестерни) бывают цилиндрические и конические (рис. 172,а, б, в). По фор­ме зубьев цилиндрические зубчатые колеса подразделяются на прямозу­бые (см. рис. 172,а), косозубые (см. рис. 172,6). Косозубые колеса более плавно передают вращение и обладают повышенной прочностью по сравнению с прямозубыми.

Зубчатая передача может быть про­стой, состоящей из двух зубчатых ко­лес, и сложной, состоящей из пос­ледовательно расположенных простых передач.

Передаточное отношение сложной пе­редачи равно произведению передаточ­ных отношений простых передач, вхо­дящих в сложную передачу

І = tVijj t'a и т. д. Виды сложных передач. Пе­редача с промежуточным зубчатым колесом (рис. 173, а, б). Между ведущим и ведомым зуб­чатыми колесами находится промежу­точное колесо 2.

Передаточное отношение такой переда­чи будет

І — І j • i2 = —— • = ------------------------ .

Z2 ZS Ч

Следовательно, промежуточное колесо не влияет на величину передаточного отношения передачи, поэтому проме­жуточное колесо иногда называют «па­разитным». Наличие промежуточного колеса влияет на направление враще­ния последнего вала передачи. Это свой­ство промежуточного зубчатого колеса передачи используется в механизмах для изменения направления вращения ведомого звена (в реверсах). Ведущее зубчатое колесо второй пары находится на од­ной оси с ведомым колесом первой пары, или изготовлен заодно с нею, образуя блок колес (рис. 174). В этом случае передаточное отношение пере­дачи будет

. . z, г,

І = и-1г= —— • —— . г2 г4

Если в передаче движения от первого вала к последнему участвуют последо­вательно три пары колес (рис. 175), то передаточное отношение всей передачи будет

= h-h

Z2

Совокупность всех передач называется кинематической цепью. Пере­даточное отношение кинематической цепи является произведением переда­точных отношений всех элементарных передач (пар):

'к-І^к!

' 'общ» ^ведом ^ведущ''общ*

Пведущ

Это уравнение называется уравне­нием кинематической цепи.

Зная число оборотов ведущего чвена цепи и передаточные отношения всех промежуточных передач, с помощью этого уравнения можно определить число оборотов последнего (ведомого) звена цепи.

Пример. Определить число оборотов по­следнего вала кинематической цепи, пока­занной на рис. 175.

Niv = "і ' 'общ = "і • 'і—н • 'и—иг 'ні—iv ;

175 ПРОСТЕЙШАЯ КИНЕМАТИЧЕСКАЯ ЦЕПЬ (ТРИ ПАРЫ КОЛЕС)

Червячная передача (или чер­вячная пара) состоит из червяка и со­пряженного с ним червячного колеса (рис. 176). Червяк — это винт, имею­щий трапецеидальный профиль с ша­гом, кратным числу n:f=nm. Червяк может быть однозаходным и многоза - ходным.

При повороте червяка на один оборот червячное колесо поворачивается на один шаг (т. е. на один зуб), если чер­вяк однозаходный, и на К зубьев, если червяк К-заходный. Передаточное от­ношение червячной передачи будет

І =JL_.

*ЧЄрВЯЧН 2

Где Z4.K — число зубьев червячного ко­леса.

Направление вращения червячного ко­леса зависит от направления вращения червяка, направления витков червяка (червяки бывают правые и левые) и от того, с какой стороны червячного колеса сопрягается с ним червяк. Чер­вячное колесо, показанное на рис. 176, будет вращаться против часовой стрел­ки, так как червяк левый и вращается по часовой стрелке.

Понятие о кинематической схеме. Кинематические цепи различ­ных машин, в том числе металлорежу­щих станков, изображаются на схемах, которые называются кинематиче­скими.

В приложении приведены условные обозначения па кинематических схе­мах станков (по ГОСТ 2.770—68).

§ 54. Коробка скоростей

Понятие о ряде чисел оборо­тов. Обработка на токарных станках ведется с различной скоростью резания в зависимости от материала, заготов­ки, режущего инструмента, наличия или отсутствия охлаждения и др. Атак как скорость резания зависит от диа­метра заготовки и скорости ее враще­ния (числа оборотов в минуту), а диа­метр заготовки (детали) задается чер­тежом, то регулировать скорость реза­ния можно только путем изменения числа оборотов в минуту обрабаты­ваемой заготовки, т. е. числа оборотов в минуту шпинделя. Для регулирова­ния числа оборотов в минуту шпинде­ля на станке имеется специальный ме­ханизм — коробка скоростей. Коробка скоростей обеспечивает полу­чение на шпинделе станка различных чисел оборотов в минуту, подчиненных закономерности геометрической про­грессии: каждое последующее число оборотов получается умножением пре­дыдущего на постоянное число <р, на­зываемое знаменателем прогрессии,

«2 = "і?; "з = Л2<Р = "l? ■ ? = Й4 = nj<p3;

«в = "j?4; •••; "а nM=nB1B Ф*-1,

Где k — число ступеней заданного ряда чисел оборотов в ми­нуту;

Л max — максимальное число оборо­тов в минуту; птш — минимальное число оборо­тов в минуту.

Типовые механизмы коробок скоростей. Несмотря на различ­ные конструкции токарных станков, коробки скоростей их состоят из меха­низмов и деталей, которые, как прави­ло, имеются во всех токарных станках. Механизм с передвижным блоком. Простейшим механизмом для изменения чисел оборотов ведомо­го вала при постоянном числе оборо­тов ведущего вала является механизм с передвижным блоком (рис. 177). На ведущем валу I находится пере­движной блок Б (Zi — г2), сидящий на шлицах (крутящий момент от блока к валу или от вала к блоку передается шлицами).

На ведомом валу II сидят неподвижно два зубчатых колеса с числами зубьев г3 и г4. При правом положении бло­ка Б в зацеплении находятся зубчатые колеса Zi и г4, передаточное отношение будет

При левом положении блока Б в за­цепление войдут зубчатые колеса zt и г3, передаточное отношение будет

Таким образом вал II может получить два различных значения чисел оборо­тов в минуту, т. е.

- ЛАЧКОВОЙ МУФТОЙ:

Механизм с переключающей кулачковой муфтой (рис. 179). На ведущем валу / свободно сидят зуб­чатые колеса z, и z2, а на ведомом ва­лу II неподвижно закреплены два зуб­чатых колеса г3 и z4, сопряженные соответственно Zj с Zi, a z4 с z2. На торцах колес zі и z2 имеются ку­лачки, а между зубчатыми колесами на шлицах вала сидит кулачковая муфта М, имеющая также кулачки на торцах. Если включить муфту влево (положение 1), то кулачки ее соединя­ются с кулачками зубчатого колеса zt и свяжут его с валом. При правом по­ложении муфты М к валу присоединя­ется зубчатое колесо z2. В зависимо­сти от положения муфты передача движения от вала I к валу II будет идти через зубчатые колеса Z— z3

(передаточное отношение іі=—) или

23

Через зубчатые колеса z2—z4 (переда­точное отношение «2 = —) и на ведомом

Z4

Валу II можно получить две различ­ные скорости вращения

Обычно механизм с кулачковой муф­той компонуется в коробках скоро­стей в сочетании с передвижными бло­ками (рис. 180). При включении муф­ты Mi влево (положение I) вращение от втулки с колесами z5=35; z6 = 25; z7=40 передается непосредственно шпинделю, а при включении муфты М, вправо (положение 2) вращение от втулки передается шпинделю через дополнительную передачу с передаточ­ным отношением

. JlO_ _ . 30 3 __ Q 3

Z„ ' ze 50 40 10

Такую дополнительную передачу на­зывают «перебором». Перебор позво­ляет резко уменьшить скорость враще­ния ведомого звена механизма.

Всего на шпинделе можно получить 3X2 = 6 различных чисел оборотов в минуту.

§ 55. Типовые элементы механизмов подач

В коробках подач различных токар­ных станков, как и в коробках скоро­стей, встречаются одинаковые по кон­струкции механизмы. Механизмы преобразова­

Ния вращательного движе­ния в поступательное. Вин­товая пара. Винт, ввинчиваясь в гайку, совершает одновременно вра­щательное и поступательное движе­ния, т. е. винтовая пара является про­стейшим механизмом для преобразо­вания вращательного движения в по­ступательное. Если винт вращается, но вдоль своей оси перемещаться не мо­жет, то гайка будет перемешаться по винту (рис. 181).

Винтовые пары (винт — гайка) широ­ко применяются в механизмах стан­ков для преобразования вращательно­го движения в поступательное: пере­мещение каретки суппорта при помо­щи ходового винта при нарезании резьб, поперечная подача суппорта при помощи винта поперечной подачи и т. д. За один оборот винт перемеща-

Етси в гайке (или гайка но винту) на один шаг S, за п оборотов винта пере­мещение винта или гайки составит Sn мм. Если винт многозаходный, то за п оборотов винта осевое перемеще­ние составит nSK мм, где К — число заходов винта.

Ходовые винты имеют, как правило, трапецеидальную резьбу. Гайка вин­товой пары может быть цельной или разъемной (рис. 182). Разъемная гай­ка состоит из двух половинок (полуга­ек) / и 2, которые при включении по­ступательного движения замыкаются на винте. У токарно-винторезных стан­ков такая разъемная гайка находится в фартуке суппорта. Замыкание и раз­мыкание полугаек осуществляется при помощи диска со спиральными проре­зями и пальцев 4, связанных с полу­гайками. Диск 3 поворачивают рукоят­кой 5.

Реечная пара представляет собой зубчатое колесо в сопряжении с рей­кой (рис. 183). Этот механизм также служит для преобразования враща тельного движения в поступательное (вращающееся зубчатое колесо будет отталкивать рейку, заставляя ее дви­гаться поступательно). Если вращать зубчатое колесо по закрепленной рей­ке, то одновременно оно будет переме­щаться поступательно по рейке. При повороте зубчатого колеса на один зуб поступательное перемещение будет равно одному шагу, т. е. я т. Если ре­ечное зубчатое колесо вращается со скоростью п об/мин, то за это время путь поступательного движения рейки составит пят мм.

У токарно-винторезных станков рееч­ная пара применена для осуществле­ния автоматического продольного пе­ремещения каретки суппорта, использу­ется она также в механизме управле­ния.

Кроме механизмов с передвижными блоками и с переключающими муфта­ми, которые применяются в коробках скоростей, в коробках подач применя­ют также механизмы с конусом зуб­чатых колес и накидным колесом, а также механизм с двойными бло­ками.

Механизм с конусом зубча­тых колес и накидным зубча­тым колесом (рис. 184, а). На ва­лу 1 неподвижно закреплен набор зуб­чатых колес с различными числами зубьев (z{; z2; z3; zA z5; z6). образую­щий как бы конус. На валу II на шпонке скользит колесо z8, связанное постоянно с накидным зубчатым коле­сом г7, которое можно вводить в за­цепление с одним из колес конуса. Если

184 ТИПОВЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ КОРОБОК ПОДАЧ:

TOC o "1-3" h z 27 ___ г1 . : ____ г2 v

---------------- , — -------- л

2g 2g 2j

Zjj

И Т. Д.

Z8 Zg

Если конус ведомый, то движение пе­редается в обратном направлении от вала II к валу I с передаточными от­ношениями

Zfi . t

Zl

И т. д.

Zg Z7

Таким образом, механизм с конусом может давать столько ступеней чисел оборотов на ведомом валу, сколько зубчатых колес имеет конус. Рамка с накидным зубчатым колесом стопо­рится в требуемом положении фикса­тором.

Механизм с двойными бло­ками (множительный меха­низм) (рис. 184,6). Несколько пар двойных блоков зубчатых колес нахо­дятся в постоянном зацеплении и си­дят на валах / и II, причем ведущим является первый блок, остальные вра­щаются на валах свободно. Накидное зубчатое колесо можно вводить в за­цепление с одним из колес блоков, си­дящих на валу II, при этом передача вращения от вала / к валу III будет проходить со следующими передаточ­ными отношениями:

Механизм этот обратимый. Ведущим может являться вал III, тогда переда­ча вращения будет в обратном на­правлении, т. е. от накидного зубчатого колеса к двойным блокам. Множительный механизм иногда назы­вают меандр.