Изучение механизмов металлорежущих станков

Министерство образования РФ

Тверской Государственный Технический Университет

Кафедра "Металлорежущие станки и инструменты"

Изучение механизмов металорежущих станков Методические указания

к лабораторной работе по курсу "Металорежущие станки"

для студентов специальности 1201- "Технология машиностроения"

Тверь 2001

В методических указаниях к лабораторной работе "Изучение механизмов металлорежущих станков" изложены основные понятия и положения по систематике и функциональному назначению механизмов, входящих в кинематические цепи станков.

Лабораторная работа предназначена для изучения курса "Металлорежущие станки". Методические указания (второе издание) рекомендованы к применению на заседании кафедры "Металлорежущие станки и инструменты" (протокол №2 от 02.11.2000)

Автор: Клюйко Э.В.

СОДЕРЖАНИЕ

1.	Стр.
2.   1. Цель работы............................................................................................	3
3.   2. Порядок проведения работы.................................................................	3
4.   3. Назначение и состав механиз­мов.........................................................	3
5.   4. Структурные свойства механизмов....................................................	8
6.   5. Функциональные свойства механизмов .............................................	11
7.   6. Примеры анализа механизмов..............................................................	13
8.   7. Индивидуальные задания по анализу механизмов.............................	17
9.   8. Контрольные вопросы...........................................................................	18
9. Библиографический список .................................................................	18
10. Приложение ............................................... .........................................	19

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

1.   Изучить основные свойства передаточных механизмов станков.

2.   Приобрести определенные навыки в анализе структурных и функциональных свойств механизмов станков.

2. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

 

1.   Ознакомиться с основными свойствими передаточные меха­низмов станков,

2.   Изучить методику анализа структурных и функциональных свойств механизмов станков.

3.   По индивидуальному заданию (альбом, макеты механизмов и Приложение на стр 20…22) проанализировать основные свойства и характеристики станочных механизмов.

3. НАЗНАЧЕНИЕ И СОСТАВ МЕХАНИЗМОВ

 

В металлорежущих станках все многообразие механизмов, пред­назначенных для создания определенных движений, подразделяют на двигательные (приводные), передаточные и исполнительные (формообразующие). Наиболее многочисленные из них передаточные [1,4]. Отличаются они друг от друга по назначению (реверсирующие, суммирующие, корректирующие и др.), по конструкции (шарнирно-рычажные, кулачковые, зубчатые, винтовые и др.) по исполнению опор и зацеплении (передачи скольжения, передачи качения и т.д.).

Механизмы представляют собой (рис. 1) подвижные соединения несколь­ких тел, предназначенных для преобразования движений. Имеется в виду как замена одного вида движения на другое (рис. 1а, 1в), так и передача движения с количественным изменением его параметров (рис. 1г). В качестве основных характеристик движения при настройке механизмов станков, используют пять параметров: траекторию, путь (угловой или линейный), скорость, направление и положение входного или выходного звеньев [2,4].

Передаточные механизмы состоят из звеньев, образующих на стыках между собой кинематические пары (j;k). Звено j или k - это одно ли несколько деталей, жестко (без относительных смещений) связанных между собой. Например, на рис. 1г звено 3 образуют вал и закрепленные на нем шестерни z₄ и z₅. Звенья могут быть твердыми и деформируемыми, подвижными и неподвижными, ведущими и ведомыми. Основные типы подвижных звеньев, применяемые в станках приведены в таблице 1 и в альбоме ([3], стр.63). Кроме концевых подвижных звеньев в механизмах могут быть промежуточные подвижные звенья и всегда есть одно неподвижное звено, называемое основанием или стойкой. Поэтому можно сказать, что механизм - это многозвенная подвижная передаточная система с одним неподвижным звеном. На рис. 1а показан четырехзвенный (с учетом стойки) механизм привода ползуна 3 долбежного станка. Для компенсации перекосов в шарнирах и смягчения ударной нагрузки в паре (1;2) введена избыточная подвижность (v₁₂=2 вместо v₁₂=1). Для придания повышенной жесткости одинаковым рычагам 1 и 3 (рис 1б) к ним в пятизвенном механизме зажимного приспособления присоединен дополнительный шатун 4. На рис 1б показан простейший трехзвенный пространственный механизм с дисковым кулачком 1 и качающимся толкателем 2, применяемый в приводе подачи шпиндельной бабки токарного автомата (кулачок вращается параллельно плоскости yz, а толкатель качается в плоскости ху). Сложный восьмизвенный двухпоточный механизм привода стола продольно-фрезерного станка (рис. 1г) позволяет уменьшить зазоры в косозубых зубчатых передачах и распределить силовую нагрузку между приводными валами 4 и 6 в соответствии с их жесткостью.

Рис.1. Примеры передаточных механизмов:

а) – кривошипно-ползунный механизм с избыточной подвижностью в паре (1;2);

б) – шарнирно рычажный механизм с избыточным звеном 4;

в) – кулачково-рычажный пространственный механизм;

г) – зубчатый замкнутый механизм привода стола

Таблица 1

Основные типы звеньев в механизмах
№	Тип звена	Назначение	Условное обозначение
1	Стойка (основание)	неподвижное звено
2	Кривошип	вращательное звено
3	Коромысло (рычаг)	качательное звено
4	Кулачок	вращательное или по­ступательное звено с плоским или пространственным криволинейным профилем
5	Шестерня	вращательное звено в виде колеса с зубчатым венцом
6	Рейка	поступательное звено в виде стержня с зубчатой нарезкой
7	Шатун	Звено, совершающее плоское или пространственное движение
8	Ползун (толкатель)	Звено, совершающее поступательное движение
9	Кулиса	Звено, совершающее любое движение и не­сущее направляющие плоскости для другого звена
10	Винт (ходовой винт)	Звено в виде вала с винтовой на­резкой для создания вращательного поступательного или винтового движения
11	Гайка а– простая б– маточная в– шариковая	звено, охватывающее в зацеплении ходовой винт для передачи движения	а б в

Кинематическая пара (j;k) представляет собой подвижное соединение двух звеньев j и k. Подвижное соединение может быть выполнено по поверхностям (в низших парах) и по линиям или точкам (в высших парах). Подвижный контакт в парах может поддерживаться геометрическим, силовым или кинематическим замыканием. В первом случае используют ограничение (охват) одних поверхностей другими (рис. 1а, направляющая О для ползуна 3), во втором – применяют пружины (рис 1в), груз или гидроприжим, в третьем – используют дополнительную кинематическую цепь механизмов (рис. 1г). Конструктивно кинематическая пара обычно представляет собой подвижный контакт звеньев в подшипниковых опорах или зацепление этих звеьев. Основные типы пар приведены в таблице 2 (арабскими цифрами в таблице обозначены звенья.)

Основной характеристикой кинематической пары является ее подвижность v_jk, т.е число относительных смещений (линейных или угловых) между звеньями j и k.

Таким образом, передаточный механизм - это совокупность нескольких звеньев, связанных в кинематические пары и предназначенных для преобразования движений одних звеньев (входных) в движения других звеньев (выходных). В таблице 3 приведены основные типы передаточных механизмов общего назначения, применяемые в станках.

Наряду с обычными механическими передачами в металлорежущих станках применяют технологические механизмы, которые являются основными исполнительными механизмами станков и отличаются от передаточных механизмов наличием технологической пары, представляющей собой подвижный контакт инструмента относительно обрабатываемого изделия (табл.2). В технологической паре вместо скольжения или качения создается срезание материала и формообразование изделия. В соответствии с способом обработки технологические пары называют токарными, фрезерными, шлифовальными парами и т.д. На рис.2. приведен пример механизма шлифования с одной шлифовальной парой (2;5)

Рис.2. Механизм врезного шлифования кулачков распредвалов: 1-качающаяся люлька, несущая на себе шпиндель 2 с изделием Д и копиром К;

3-копировальный ролик, установленный на

подшипниках О₁ и контактирующий с копиром;

4-шлифкруг на шпиндельных опорах О₂.

Пружина П создает силовой контакт между

копиром и роликом. Ведущим является вращение

шпинделя 2 с изделием и копиром.

Таблица 2

Типы кинематических пар в передаточных механизмах (по ГОСТ 2.770-68 и по рекомендациям ICO ТК/10 ПК4
№	Наименование	Условное изображение	Подвижность, vjk,	Замыкание	№	Наименование	Условное изображение	Подвижность, vjk,	Замыкание
1	Ползунная		1	Геометрическое	6	Сферическая а) обычная б) с пальцем		3 2	геометри-ческое
2	Вращательная		1	-“-	7	Зубчатая а) плоская б) пространственная		2 4 или 5	силовое и геометрическое
3	Винтовая а) скольжения б) качения		1	-“-	8	Кулачковая а) плоская б) пространственная		2 4 или 5	силовое и геометрическое
4	Цилиндри-ческая		2	-“-
					9	Технологическая (токарная, фрезерная, шлифовальная и т.д.) а) с линейным формообразующим контактом б) с точечным формообразующим контактом		1 2	силовое
5	Плоская а) обычная б) с пальцем		3 2	Силовое Силовое и геометрическое