Механизмы металлорежущих станков и их кинематические схемы

4.2.2 Механизмы металлорежущих станков и их кинематические схемы

          Любой металлорежущий станок имеет два основных механизма: механизм главного движения резания и механизм движения подачи.

В металлорежущих станках для передачи вращательного движения применяют ременные, цепные, зубчатые и др. передачи; для сообщения узлам станков поступательного движения – винт-гайку, реечную и др. передачи. ЕСКД предусматривает условные обозначения элементов в кинематических схемах. Наиболее часто встречающиеся обозначения, ГОСТ 2.770-68:

1	2
Ременная передача
Зубчатые передачи: цилиндрические
конические
червячные
Реечная зубчатая передача
Винт, передающий движение:
винт и неразъемная гайка
винт и разъемная гайка
Электродвигатель

Соединение деталей (зубчатых колес и др.) с валами может осуществляться различными способами. Различают соединения: глухое, свободное при вращении, подвижное без вращения и при помощи вытяжной шпонки.

Глухое соединение. Зубчатое колесо  жестко связано с валом, вращается только вместе с ним и не может перемещаться вдоль вала.

а	б

Рис. 50. Глухое соединение (а) свободное при вращении (б)

Свободное при вращении. Зубчатое колесо и вал могут вращаться независимо друг от друга, но зубчатое колесо не может перемещаться вдоль вала.

Рис. 51. Подвижное соединение зубчатых колес без вращения

Подвижное без вращения.Зубчатое колесо вращается вместе с валом (рис. 51.), но по шлицам или при помощи скользящей шпонки может перемещаться вдоль вала. Например, при передаче вращения от вала I валу II блок из трех положений, при которых в зацеплении будут находиться зубчатые колеса 1-4, либо 2-5, 3-6.

Соединение при помощи вытяжной шпонки (рис. 52). Изменяя положение шпонки, с валом II можно соединить одно из трех зубчатых колес 4,5,6. При этом вращение от вала I к валу II может передаваться при помощи различных пар зубчатых колес: 1- 4, 2-5 или 3-6.

Рис. 52. Соединение при помощи вытяжной шпонки

При вычерчивании кинематических схем необходимо соблюдать следующие правила:

-  Зубчатые колеса, которые могут находиться в зацеплении друг с другом должны иметь одинаковый уровень (рис. 53):

-   

Рис. 53. Зацепление зубчатых колес

-  Если зубчатое колесо может находиться в зацеплении с зубчатыми колесами, расположенными на разных валах, то возможные варианты соединения показываются пунктирными линиями. Например, в реверсивном механизме вращение вала I на вал III может передаваться непосредственно через зубчатые колеса 1-2 или при перемещении колеса 1 вправо через зубчатые колеса 1-3-4 (рис. 54).

Рис. 54. Реверсивный механизм

Отношение частоты вращения ведомого вала n₂ к частоте вращения ведущего вала n₁ называется передаточным отношением. Передаточное отношение различных передач определяется по следующим формулам:

-  ременная передача

;

(1.1)

-  зубчатая передача

;

(1.2)

-  червячная передача

;

(1.3)

где i – передаточное отношение;

D₁ – диаметр ведущего шкива ременной передачи;

D₂ – диаметр ведомого шкива ременной передачи;

g – коэффициент проскальзывания ремня (g = 0.97 – 0.985);

z₂ – число зубьев ведомого колеса;

z₂ – число зубьев ведущего колеса;

k – число заходов червяка;

z_ч.к. – число зубьев червячного колеса;

Для преобразования вращательного движения в поступательное движение служат реечная передача, винт-гайка и др. механизмы.

Перемещение рейки или реечного зубчатого колеса при неподвижной рейке за один оборот реечного колеса:

; мм

(1.4)

где l – перемещение рейки или реечного колеса, мм;

m – модуль реечной передачи, мм;

;

(1.5)

z – число зубьев реечного колеса;

d – диаметр начальной окружности реечного колеса, мм.

Перемещение гайки за один оборот винта:

, мм;

(1.6)

где l – перемещение гайки, мм;

t_к.в. – шаг ходового винта, мм;

k – число заходов винта.

Совокупность всех передач называется кинематической цепью. Общее передаточное отношение кинематической цепи определяется как произведение передаточных отношений отдельных передач, входящих в кинематическую цепь:

;

(1.7)

где i_об – общее передаточное отношение кинематической цепи;

i₁, i₂, …, i_n – передаточное отношение передач, входящих в кинематическую цепь.

Частота вращения шпинделя станка.

;

(1.8)

где n_шп – частота вращения шпинделя;

n_эд – частота вращения вала электродвигателя;

i_об – общее передаточное отношение кинематической цепи от вала электродвигателя до шпинделя.

Перемещения гайки в минуту

, мм/мин;

(1.9)

где n_х.в. – частота вращения ходового винта.

Перемещения рейки в минуту

, мм/мин;

(1.10)

где n_рш– частота вращения реечного зубчатого колеса.