У некоторых металлорежущих станков для наладки кинематических цепей применяют устройства, называемые гитарами (см. рисунок 11, г). Они обеспечива­ют необходимое сцепление сменных зубчатых колес. Для осуществления точных передаточных отношений используют двухпарные и трехпарные гитары. Каждая гитара снабжена определенным набором сменных колес.

Нормальные комплекты сменных зубчатых колес приведены, в таблице 4. Что­бы подобранные сменные зубчатые колеса могли поместиться на гитаре и не упи­рались во втулки валиков зубчатых колес, необходимо соблюдать следующие ус­ловия зацепляемости: а+Ь^Н-(15-22); с+ё^э+(15-22).

Суммы чисел сопряженных колес не должны превышать допустимого значе­ния, определяемого конструкцией и размерами места, отведенного для размещения гитары на станке.

Существует несколько способов подбора чисел зубьев сменных зубчатых ко­лес.

Способ разложения на простые множители применяют в том случае, если на них можно разложить числитель и знаменатель передаточного отношения, по­лученного по уравнению наладки.

Произведя разложение, сокращают дробь или вводят дополнительные множи­тели, комбинируя их так, чтобы получить выражение дроби через числа зубьев, имеющихся в комплекте сменных колес.

Способ замены часто встречающихся чисел приближенными дробями за­ключается в том, что часто встречающиеся числа заменяют

приближенными величинами (таблица 7), дающими возможность с достаточной точностью получить передаточные отношения. Этот метод находит применение на токарно-винторезных станках при необходимости нарезания модульной или пит-чиевой резьбы, а также при нарезании дюймовой резьбы в случае отсутствия в на­боре колеса с числом зубьев z=127.

П р и м е р 2. Подобрать сменные зубчатые колеса для нарезания дюймовой резьбы с чис­лом ниток на один дюйм к=10 на токарно-винторезном станке с шагом винта рх, в = 6мм и посто­янным передаточным отношением 1 П ост = 1-

Решаем этот пример пользуясь таблицей 7:

При применении приближенных способов подбора сменных колес, получен­ное передаточное отношение отличается от заданного, поэтому возникает необхо­димость в определении погрешности наладки. Например, в нашем случае

Абсолютная погрешность будет равна 0,42333-0,42307=0,00026

Например, для передаточного отношения

В соответствующей колонке таблиц В.А. Шишкова (см. таблицу 8) находим близкое значение логарифма lg i, которому соответствуют сменные зубчатые коле­са гитары с передаточным отношением

В таблице 6 даны значения передаточных отношений меньше единицы, по­этому для i>l нужно брать логарифм обратной! величины передаточного отноше­ния:

Подбор чисел зубьев колес по логарифмической линейке. Край движка ло­гарифмической линейки устанавливают против числа, соответствующего переда­точному отношению. Передвижением визира находят риски, совпадающие на движке и на линейке. Риски должны соответствовать целым числам, которые дают при делении значение передаточного отношения. Затем подбирают числа зубьев сменных зубчатых колес, например, способом разложения на простые множители:

Оставив движок в полученном положении, передвигаем визир до тех пор, пока риски на движке и на линейке не совпадут. Тогда

Этот способ подбора колес при нарезании резьб применять, как правило нель­зя, так как его точность обычно невысока.

Подбор чисел зубьев по таблицам М.В. Сандакова. Очень часто передаточ­ное отношение содержит дробные числители и знаменатели или множители, не­кратные набору колес. В этом случае удобно подбирать числа зубьев зубчатых ко­лес по таблицам М.В. Сандакова, содержащим 100 000 передаточных отношений. Заданное передаточное отношение в виде простой правильной дроби, неудобное для преобразования, нужно прежде всего обратить в десятичную дробь с шестью знаками после запятой. Если дробь неправильная, то необходимо разделить ее зна­менатель на числитель, чтобы получить десятичную дробь меньше единицы. После этого в таблице находят десятичную дробь, равную полученной или ближайшую к ней, а рядом - соответствующую ей простую дробь. Получив простую дробь, далее

числа зубьев сменных колес подбирают обычным способом, например , от-

Устройство двухпарной гитары сменных колес.

Оси 1 и 2 имеют постоянное положение. Промежуточные колеса b и с закреплены на поворотном рычаге. Радиальный и дуговой пазы которого позволяют устанавливать зубчатые колеса с различными числами зубьев i = a/b∙c/d

К металлорежущему станку обычно дают наборы сменных колес. Наборы бывают пятковые (кратные 5) и четные (кратные 4).

Первый способ подбора заключается в приведении передаточного отношения к простой дроби. Затем числитель и знаменатель раскладывают на простые сомножители и умножают на постоянные числа, чтобы в итоге соответствовало числам зубчатых колес в наборе

1 = 9/8=3∙3/4∙2 = 3∙(15)/4∙ (15) ∙3∙ (20) / 2∙ (20)

Условие сцепляемости.

Второй способ – способ непрерывных дробей. Отношение двух целых чисел А и В может быть представлено в виде непрерывной дроби

.

где a 0 , а 1 ,а 2 …а n -1 , a n – частные от деления, полученные следующим образом: сначала А делим на В, получается а 0 , затем В делим на остаток от первого деления и т.д., т.е. предыдущий остаток делится на последующий до тех пор, пока последний остаток не будет равен 0.

Пример: 223/137= А/В.

Третью цифру второй строки получают: первую цифру первой умножают на 2 цифру второй строки и прибавляют первую цифру второй. Четвертую цифру второй строки получают, умножая вторую цифру первой строки на третью цифру второй строки и прибавляют вторую цифру второй строки.

Гитары сменных колес подбирают с различной степенью точности.

Токарные патроны

По количеству кулачков патроны делятся на двух-, трех-, четырехкулачковые. Двух- и трехкулачковые патроны – самоцентрующиеся, четырехкулачковые патроны – обычно выполняются с независимым перемещением кулачков и реже – самоцентрующимися.

Принадлежности и приспособления к токарным станкам

Весьма распространенным способом обработки деталей на токарных станках является обработка в центрах. На заготовку, устанавливаемую в центрах станка, надевается хомутик, который упирается в поводок планшайбы. Планшайба вращается со шпинделем станка и через хомутик вращает деталь.

Конструкции наиболее распространенных центров приведены на рисунке.

2) средний центр применяется при подрезке торцов, когда центр не должен мешать выходу резца;

3) центр с шариком применяется, когда необходимо обтачивать конус и смещать ось детали с оси станка;

4) обратный конус – при обработке малого диаметра и негде делать центровое отверстие. Делают просто конусную фаску.

Хомутики

Служат для сообщения вращения детали, установленной в центрах.

Хомутики бывают с прямым и изогнутым концом, который входит в паз поводкового патрона. Хомутики делаются с одним винтом и двумя (при больших усилиях резания) имеются самозажимные хомутики.

Поводковые патроны – это диск с 4-мя пазами и резьбовым отверстием для навинчивания на конец шпинделя.

Подвижные и неподвижные люнеты

Люнеты применяются в качестве дополнительных опор при обработке нежестких валов. Используются универсальные неподвижные или подвижные люнеты с раздвижными кулачками и специальные, предназначенные для обработки определенных деталей.

Методы обработки конических поверхностей

С конусом зубчатых колес и накидной шестерней (конус Нортона).

II накидное колесо Z 0 можно поочередно вводить в зацепление с колесами установленными на валу I .

I - ведущий вал; II - ведомый вал

При перемещении корпуса по валу II накидное колесо Z 0 можно поочередно вводить в зацепление с колесами, установленными на валу I .

I - ведущий вал;

II - ведомый вал

Передача движения с ведущего на ведомый вал осуществляется через зубчатое колесо 2 , вращающееся на пальце 5 рычага 4 , который может

подниматься или опускаться, тем самым колесо 2 либо входит в зацепление с колесом 3 либо расцепляется с ним.

Недостатки:

1. Невысокий КПД, т.к. в работе постоянно участвует промежуточное звено.

2. Более сложная конструкция.

3. Под действием распорной силы, возникающей в зубчатом зацеплении механизм может разомкнуться, поэтому для фиксации рычага требуются дополнительные устройства.

4. Механизм служит для передачи небольших крутящих моментов.

5. Малая жесткость.

Применяется в токарно-винторезных станках. В одном ряду можно расположить до 12 передач.

При К передаче требуется К + 2 колеса.

Гитара - узел станка, предназначенный для изменения скорости подач. Гитары сменных колес дают возможность настраивать подачу с любой степенью точности.

а, в, с, d - числа зубьев сменных колес.

Для правильного подбора сменных колес необходимо выполнить условие сцепляемости.

а + в>с + 22 - должны выполняться

с + d > в + 22 одновременно.

Каждую гитару снабжают определенным комплектом сменных зубчатых колес.

Сменные колеса подбирают различными способами. Самый простои способ разложение на множители.

Условие сцепляемости выполнено

Федеральное государственное автономное образовательное

учреждение высшего образования

«Санкт-Петербургский государственный политехнический университет»

Институт металлургии, машиностроения и транспорта

________________________________________________________

Кафедра "Технологические процессы и оборудование автоматизированных машиностроительных производств"

Способы подбора сменных зубчатых колес металлорежущих станков

Методические указания к лабораторной работе

Направление: 15.03.05 – "КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВ"

Профиль: 15.03.05_05 – "Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств

Санкт-Петербург

Способы подбора сменных зубчатых колес металлорежущих станков. Методические указания к лабораторной работе для студентов по направлению 15.03.05. Содержат описание устройства и методов настройки гитар сменных зубчатых колес.

Составители:

д.т.н., профессор Калинин Е.П.

к.т.н., доцент Портнов С.В.

ст. препод. Никитин А.В.

Рецензенты:

Методические указания утверждены на заседании кафедры «Резание, станки и инструменты» « » ________ 20__ года протокол № ___

Научный редактор - д.т.н., профессор Д.В. Васильков

1. Цель работы

Изучение устройства и методов настройки гитар сменных зубчатых колес.

2. Общие сведения о гитарах сменных колес

Сменные зубчатые колеса применяют для изменения передаточных отношений различных кинематических цепей. Устройства со сменными зубчатыми колесами называют гитарами. В зависимости от числа пар сменных колес, устанавливаемых в гитаре, различают однопарные, двухпарные и трехпарные гитары. Колеса устанавливают на концы валов, оси которых неподвижны в пространстве или могут переставляться. Использование гитар с переставным валом или осью дает возможность подбирать сменные зубчатые колеса независимо от межосевого расстояния (в определенных пределах). При этом количество колес с различными числами зубьев, которые можно установить в гитаре, возрастает, точность подбора требуемого передаточного отношения повышается.

3. Однопарные гитары

Рис. 1. Схема однопарной гитары

Числа зубьев колес 1 и 2 однопарной гитары определяются из уравнений:

(1)

(2)

а - делительное межосевое расстояние, мм; m - модуль, мм.

При конструировании однопарных гитар суммарное число зубьев z c обычно устанавливают из ряда 60, 72, 90, 120. Так как число неизвестных z 1 и z 2 равно числу уравнений, то искомые числа зубьев однозначно определяются из этих уравнений. Числа зубьев колес могут быть только целыми числами. Однако при решении указанных уравнений в зависимости от величины i 21 и z c величины z 1 и z 2 могут быть получены в виде целых или смешанных чисел. Последние округляют до целых чисел. Поэтому получить точно заданное передаточное отношение при использовании однопарной гитары в большинстве случаев затруднительно.

Пример 1 . Определить числа зубьев сменных колес однопарной гитары с z c =72 при i 21 = 1/3.

Из уравнений:

и

получаем:
и
, а

Проверка:

В данном случае числа зубьев z 1 и z 2 получены в виде целых чисел, так как величина z с = 72 делится без остатка на сумму числителя и знаменателя (1+3) требуемого передаточного отношения.

Пример 2 . Определить числа зубьев сменных колес однопарной гитары при z c =72 и i 21 = 0,329.

Из уравнений:
и

получаем:
и
, а

Принимаем: z 1 = 18 и z 2 = 54

Проверка:

Подобранными колесами заданное передаточное отношение воспроизводится приближенно.

Однопарные гитары применяются, когда число необходимых передаточных отношений невелико и когда к точности осуществления заданного передаточного отношения не предъявляется высоких требований. Они используются в приводах главного движения станков-автоматов, полуавтоматов и специальных станков, а также в приводах подачи некоторых станков, например, зубофрезерных.

Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Н.А. Молявко Н. Г. Переломов В.А. Шмаков

Металлорежущие станки

Кинематика и наладка. Учебное пособие

Часть 1

Введение 2
Работа 1. Способы подбора сменных зубчатых колес 2

Работа 2. Настройка универсального зубофрезерного станка модели 5Д32 5

Работа 3. Настройка вертикального зубодолбежного станка модели 5В12 12

Работа 4. Настройка токарно-затыловочного станка модели 1Б811 16

Работа 5. Настройка зубофрезерного полуавтомата модели 5П23 20

Работа 6. Устройства кинематической настройки универсальных станков 24
Приложения 26

Санкт-Петербург

Издательство С-ПбГТУ 2000

ВВЕДЕНИЕ

Современные металлорежущие станки - это высокоразвитые машины, вклю­чающие большое число механизмов и использующие механические, электрические, электронные, гидравлические, пневматические и другие методы осуществления движений и управления циклом. На станках обрабатывают как простые цилиндри­ческие, так и поверхности, описываемые сложными математическими уравнениями.

Основы кинематики станков были разработаны проф. Г.М. Головиным. В раз­деле кинематики станков изучают методы кинематического расчета, наладки и формообразования деталей резанием.

При настройке кинематических цепей металлорежущих станков всегда дви­жение одного конечного звена цепи строго координируется с движением другого конечного звена. В одних случаях требуется абсолютная точность в согласовании движений, в других - допускается некоторая погрешность, и согласование движений может быть приближенным.

Зубчатые колеса - одна из распространенных разновидностей деталей. Метод обкатки, обеспечивая высокую производительность и точность нарезания зубьев, дает возможность одним инструментом обрабатывать зубчатые колеса одного и то­го же модуля с любым числом зубьев.

Достаточно подробно рассмотрены кинематические структуры станков, реа­лизующих метод обката, предназначенных для нарезания цилиндрических зубча­тых колес с прямым и винтовым зубом, конических зубчатых колес с прямолиней­ным зубом. Некоторой спецификой обладают затыловочные станки, предназначен­ные для обработки задних поверхностей зубьев режущих инструментов. Особенно­стям настройки станков данного типа посвящен специальный раздел.

Материал пособия может служить дополнением к лекционному курсу. Его можно использовать при проведении лабораторных работ. В приложениях приве­дены индивидуальные задания для расчета настройки станков.

Работа 1. СПОСОБЫ ПОДБОРА СМЕННЫХ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС

Во многих станках звеном настройки в кинематических цепях является одно- или двух - парная гитара сменных зубчатых колес. После определения передаточно­го отношения звена настройки необходимо подобрать сменные зубчатые колеса гитары, тем самым, обеспечив конкретные расчетные перемещения конечных зве­ньев кинематической цепи. Точность настройки гитары зависит от назначения ки­нематической цепи. При этом могут быть использованы различные способы подбо­ра сменных зубчатых колес: приближенный, способ Кнаппе, табличный и др. Обычно при настройке кинематических цепей станка приходится пользоваться вполне конкретным набором зубчатых колес, (такой набор сменных зубчатых колес постав­ляется со станком фирмой - изготовителем). Ограниченность набора приводит к тому, что не всегда возможно обеспечить абсолютное соответствие передаточного отношения эвена настройки заданному (расчетному) значению. Допускаемая по­грешность настройки зависит от допускаемой погрешности заданного расчетного перемещения. Это можно показать на следующем примере.

Р
Рис. 1. Винторезная цепь токарного станка
ассмотрим кинематическую схему винторезной цепи токарного станка, пред­ставленную на рис.1,а. Назначение этой цепи: обеспечить нарезание на заготовке резьбы шага Т (варьируемый параметр) с помощью резца, связанного с ходовым винтом, имеющим постоянный шаг t.

Звено настройки - двух парная гитара сменных зубчатых колес с пере­даточным отношением i. Определим связь между погрешностью шага на­резаемой резьбы Т и погрешностью переда­точного отношения i. До­пустим, что с помощью набора сменных зубчатых колес обеспечивается переда­точное отношение гитары i 1 , отличное от заданного i. Тогда абсолютная i и отно­сительная  погрешности определяются известными соотношениями:  i = i - i 1 ,  =(i - i 1 )/ i .

При передаточном отношении гитары, равном i, шаг нарезаемой резьбы точно равен заданному: T = it .

Если передаточное отношение равно i 1 , то шаг нарезаемой резьбы будет от­личен от заданного и равен: Ti = i 1  t.

Погрешность шага нарезаемой резьбы: Т = Т - Ti = t (I – i 1) = ti.

Следовательно, погрешность шага нарезаемой резьбы равна произведению шага ходового винта на абсолютную погрешность передаточного отношения звена настройки.

По такой схеме можно определять связь между погрешностью передаточного отношения звена настройки (гитары) и погрешностью расчетного перемещения и для других случаев.

Рассмотрим перечисленные выше способы подбора сменных зубчатых колес.
Способ замены заданного передаточного отношения приближенным

Этот способ применяется для настройки цепей, не требующих высокой точ­ности (цепи главного движения, некоторые цепи подач). При его использовании за­данное значение передаточного отношения заменяется простой дробью с неболь­шими значениями числителя и знаменателя, позволяющими затем перейти к кон­кретным числам зубьев сменных зубчатых колес.

Пример:

Выбираем

Абсолютная погрешность: i=i-i 1 =0,044636.

Относительная погрешность:

Способ Кнаппе

Способ Кнаппе применяется для настройки кинематических цепей, у которых погрешность настройки должна быть минимальной (цепи обкатки, деления, диф­ференциала и др.). В основе способа лежит закономерность: если к числителю и знаменателю дроби прибавить (или вычесть) числа, находящиеся приблизительно в том же отношении, то значение дроби существенно не изменится. Последова­тельность подбора зубчатых колес по способу Кнаппе следующая:

а) записываем заданное передаточное отношение в виде простой дроби;

б) разбиваем полученную дробь на две - одну по величине примерно равную заданной с небольшими числителем и знаменателем и вторую - близкую к единице;

в) числитель и знаменатель второй дроби делим на разность между ними;

г) округляем полученные значения числителя и знаменателя;

д) преобразовываем эти дроби в конкретные числа зубьев сменных зубчатых колес.

Пример: Пусть задано передаточное отношение в виде десятичной дроби i= 0,944636

Абсолютная погрешность i=0,000364.

Относительная погрешность =0,039%.
Табличный способ

Применяется в тех случаях, когда необходима высокая точность настройки. Имеются специальные таблицы с переводом передаточных отношений, вы­раженных десятичными дробями, в простые дроби, числители и знаменатели кото­рых можно разложить на сомножители, обычно не превышающие 47. По заданно­му передаточному отношению из таблицы выбирается ближайшее значение и со­ответствующая простая дробь, которая раскладывается на сомножители. Далее они преобразуются в числа зубьев сменных колес.

Пример. Задано передаточное отношение i = 0,944636.

Ниже приведена выдержка из таблицы

0,944606 324: 343

0,944633 836: 885

0,944637 273:289

0,944643 529: 500

0,944653 1007: 1066

0,944667 1178:1247

Ближайшее число в таблице

Ему соответствует решение:

Абсолютная погрешность передаточного отношения i=i-i 1 =0,000001. Данные таблицы применимы для комплекта сменных колес, в котором числа зубьев образуют арифметическую профессию с разностью, равной 5.

Условия зацепляемости сменных зубчатых колес

После определения чисел зубьев сменных зубчатых колес необходимо прове­рить их зацепляемость. Условия зацепляемости, которые определяют возможность установки колес в двухпарной гитаре (см. рис. 1,6), выражаются следующими нера­венствами: R 1 +R 2 >R 3 ; R 3 +R 4 >R 2 , где Rj - радиусы делительных окружностей зубчатых колес.

Так как r i =mz i , то условия зацепляемости можно выразить через числа зубьев:

Эти соотношения не учитывают наружных размеров зубчатых колес и диаметров валов, на которых они устанавливаются. В окончательном варианте условия за­цепляемости будут выглядеть следующим образом:

Пример. Проверим условие, зацепляемости колес, числа зубьев которых получены в предыдущем примере: Z 1 =84, Z 2 =68, Z 3 =65, z 4 =85. Имеем: 84+68=152 >80=65+15, 65+85=150>83=68+15, следовательно, условия зацепляемости выполняются.

1. Подобрать сменные колеса для двухпарной гитары станка тремя способами (передаточное отношение звена настройки задается преподавателем).

2. Определить абсолютную и относительную погрешности настройки каждым из спо­собов.

3. Проверить условия зацепляемости подобранных сменных колес. При подборе использовать набор сменных зубчатых колес для гитар обкатки, подач и дифференциала станка 5Д32 (см. стр. 10).

Литература

1.Сандаковм.В. Таблицы для подбора шестерен. Москва-Свердловск. Маш-гиз,1960.

2. Петрик М.И. Прецизионные настройки гитар станков, м.: Машгиз, 1963.

3. Петрик М.И., Шишков В.А. Таблицы для подбора зубчатых колес. М.: Машгиз, 1964.

страница 1