ГлавнаяДостаточно полное представление о взаимодействии отдельных механизмов и деталей станка, участвующих в передаче и преобразовании движения, можно получить из рассмотрения кинематической схемы станка.
Кинематическая схема. Это особый условный чертеж, схематически изображающий совокупность всех кинематических цепей механизмов станка.
Главное назначение кинематической схемы — дать ясное представление о всех движениях, совершаемых отдельными органами станка, и их взаимосвязи. Поэтому в кинематических схемах допускают такие условности, которые не всегда соответствуют реальной конструкции, но способствуют уяснению кинематики станка. Так, например, вращающийся вал с прямолинейной осью может быть на схеме условно показан изогнутым или разорванным. На фиг. 15, а показано реальное расположение шестерен z1, z2 и z3 в механизме, а на фиг. 15, 6 — условное изображение тех же шестерен на кинематической схеме (развертка на плоскость).
В кинематических схемах каждую деталь или узел показывают условными обозначениями. Чертежи в машиностроении; условные обозначения для кинематических схем), которые уже изучены ранее.
При составлении кинематической схемы все валы последовательно обозначаются римскими цифрами; шестерни, участвующие в передаче, — числом зубьев или порядковым номером, червяки — числом заходов; реечные шестерни — числом зубьев и модулем и т. п. Муфты обычно обозначаются прописными буквами: втулки, сидящие на валах, — номером вала с буквенным индексом; например, III-а — втулка, сидящая на валу III.
На фиг. 16 показана весьма упрощенния (условная) кинематическая схема расточного станка.
При изучении кинематической схемы станка прежде всего необходимо уяснить, какие движения осуществляются в станке и какими рабочими органами станка они выполняются.
В расточном станке главное вращательное движение сообщается расточному шпинделю III или планшайбе 4.
В зависимости от характера выполняемой работы движение подачи сообщается расточному шпинделю III вдоль оси, столу 7 вдоль станины 1 или в поперечном к ней направлении, или шпиндельной бабке 3 — вверх или вниз по стойке 2.
После этого устанавливают источники движений в станке и их назначение, так как в современном расточном станке обычно имеется несколько электродвигателей. На приведенной условной схеме показаны два электродвигателя: главный электродвигатель N = 4 квт, n = 1450 об/мин. и электродвигатель N = 1,3 квт, n = 1450 об/мин., предназначенный для осуществления быстрых установочных перемещений всех подвижных органов станка.
При рассмотрении схемы сначала определяют кинематические цепи главного движения, а затем движения подачи.
Рассмотрим условную кинематическую схему, приведенную в нашем примере.
Кинематическая цепь главного движения. Шпиндель расточного станка, осуществляющий главное движение, приводится от главного электродвигателя ЭД. От главного ЭД N = 4 квт, n = 1450 об/мин. вращение через шестерни z1 и z2 (жестко сидящие на своих валах) передается валу I. На нем свободно сидят шестерни z3 и z5, имеющие торцовые зубья для сцепления с муфтой M1, которая перемещается вдоль вала I на скользящей шпонке.
При включении муфты M1 вправо вращение от вала I передается через шестерни z3 и z4 полому шпинделю II, в котором размещается расточный шпиндель III. Последний получает вращение, посредством скользящей шпонки, что необходимо потому, что расточной шпиндель должен иметь осевое перемещение подачи.
При включении муфты M1 влево вращение получает планшайба 4 через шестерню z5 и венец с внутренними зубьями z6. В среднем положении муфты M1 шпиндель и планшайба вращаются одновременно.
Кинематические цепи подач. Для осуществления движения подачи в расточном станке должны быть кинематические цепи, связывающие вращение расточного шпинделя или планшайбы с линейными перемещениями расточного шпинделя, стола и шпиндельной бабки. Чтобы легче определить по кинематической схеме какую-либо кинематическую цепь подачи, прибегают к следующему искусственному приему.
Считаем, что электродвигатель станка выключен и мысленно проворачиваем расточной шпиндель или планшайбу на один оборот. Тогда движущим звеном будет расточной шпиндель или планшайба, и мы проследим по кинематической цепи, как передается движение соответствующим подвижным органам станка.
Определим кинематические цепи подач за один оборот расточного шпинделя.
Мысленно провернем расточной шпиндель на один оборот. Для того чтобы передать от него движение далее, необходимо муфту M1 сдвинуть вправо. Тогда вращение через шестерни z7 и z8, жестко сидящие на валах, передается валу IV, а от него через жестко сидящие конические шестерни z9 и z10 главному распределительному валу V, от которого движение передается далее по двум направлениям.
Первое направление — осевая подача расточного шпинделя.
От вала V через червячную пару k = 1 и zч.к вращение сообщается валу VI и далее через шестерни z11 и z12, вал VII, шестерни z13 и z14 винту VIII с шагом t = 24 мм. Все шестерни жестко сидят на своих валах. Винт связан с гайкой ползуна II, который и перемещает расточной шпиндель в осевом направлении.
Второе направление — продольная и поперечная подачи стола и вертикальная подача шпиндельной бабки.
От вала V через конические шестерни z15 и z16, жестко сидящие на своих валах, ходовой вал IX, шестерню z17, сидящую на скользящей шпонке, и жестко сидящую шестерню z18, вал X и жестко сидящие конические шестерни z19 и z20 вращение получает вал XI распределительного механизма, расположенного в столе. От него движение ответвляется по трем направлениям.
Продольная подача стола. Для включения продольной подачи зубчатую муфту М2, сидящую на скользящей шпонке на валу XI, надо сцепить с червяком k = 2, имеющим торцовые зубья. Червяк k = 2 сидит свободно на валу XI. Тогда вращение от вала XI передается через червячную пару k = 2 и zч.к реечной шестерне z = 11; m = 5. Последняя, перекатываясь по рейке, привинченной к станине, сообщает столу продольное перемещение.
Поперечная подача стола. Шестерня z25, сидящая на валу XI на скользящей шпонке, вводится в зацепление с шестерней z26, жестко сидящей на винте XII с шагом t = 6 мм, который и сообщает столу поперечное перемещение. Шестерня z25 связана с муфтой Мг общей рукояткой, и когда включается поперечная подача, муфта М2 расцепляется с червяком k = 2, и наоборот. Таким образом, одновременное включение поперечной и продольной подач исключается.
Вертикальная подача шпиндельной бабки. Для включения вертикальной подачи зубчатую муфту М2 сцепляют с конической шестерней z21, сидящей на валу XI свободно. Вращение от вала XI конические шестерни z21 и z22, цилиндрические шестерни z23 и z24, вал XII через конические шестерни z27 и z28 передается винту вертикальных перемещений шпиндельной бабки с шагом t = 16 мм. Шестерни z22, z23, z27 и z28 жестко сидят на валах, а шестерня z = 24 — на скользящей шпонке.
Одновременно со шпиндельной бабкой получает вертикальное перемещение люнет 6 задней стойки 5, предназначенный для поддержания заднего конца борштанги, в которой крепится резец. Передний конец борштанги вводится и крепится в конической расточке головной части расточного шпинделя.
От вала XIII вращение через конические шестерни z29 и z30 сообщается винту вертикальных перемещений люнета с шагом t = 6 мм.
Определим кинематические цепи подач за один оборот планшайбы. Проворачиваем планшайбу мысленно на один оборот. Зубчатый венец z6 передает вращение шестерне z5, свободно сидящей на валу I. Для того чтобы передать движение далее, надо муфту M1 включить влево. Тогда вращение получает вал I, шестерни z7 и z8 и т. д., как описано выше.
На нашей кинематической схеме изображена и кинематическая цепь быстрых, установочных перемещений всех подвижных органов станка. В этом случае отключается главный ЭД и включается ЭД быстрых перемещений N = 1,3 квт, n = 1450 об/мин. Быстрое вращение от него передается через шестерню z32 с предохранительной муфтой M3 и шестерню z33 валу XIV, а от него валу IX через шестерни z34 и z35 и валу V через конические шестерни z16 и z15. От валов IX и V быстрые перемещения получают все подвижные органы станка, как уже описано.
Все изложенное выше можно записать так, что будет ясно каким образом движение передается по кинематическим цепям. Для этого составляется структурная формула передачи движения. При этом пользуются следующими условностями.
а) Сопряженные кинематические звенья, передающие движение, обозначаются дробью. В числителе проставляется обозначение (или числовая характеристика) ведущего звена, а в знаменателе — ведомого.
Например, передачу вращения от вала I к валу II при помощи зубчатых колес z1 и z2 обозначают I - z1/z2 - II. Если на схеме указаны числа зубьев шестерен, например z1 = 30 и z2 = 45, то запись принимает вид
б) Если передача движения между двумя валами может осуществляться несколькими путями при помощи различных кинематических звеньев, то все варианты проставляются в разрыве между лучами, которыми обозначают направления передачи движения.
Например, обозначение
показывает, что вращение от вала I может передаваться валу II тремя путями (три луча): через шестерни z1 и z2, либо через шестерни z3 и z4 или z5 и z6.
Понятно, что одновременно все три пары зубчатых колес не могут быть включены, так как один и тот же ведомый вал II не может одновременно получать несколько различных скоростей вращения.
Для нашего примера структурная формула кинематической цепи главного движения изобразится следующим образом:
Структурная формула кинематической цепи подач за один оборот расточного шпинделя
Структурная формула кинематической цепи подач за один оборот планшайбы:
Структурная формула кинематической цепи быстрых перемещений рабочих органов станка:
Приведенная запись очень наглядна, удобна и использована при изучении кинематики расточных станков.