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.

| |Стр. | |1. Цель |3 | |работы…| | |… | | |2. Порядок проведения |3 | |работы…| | |… | | |3. Назначение и состав |3 | |механизмов…| | |. | | |4. Структурные свойства |8 | |механизмов… | | |5. Функциональные свойства механизмов |11 | |… | | |6. Примеры анализа |13 | |механизмов…| | |… | | |7. Индивидуальные задания по анализу |17 | |механизмов… | | |8. Контрольные |18 | |вопросы…| | |… | | |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. 1 г 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 ((12=2 вместо (12=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 |неподвижное звено | | | |(основание) | | | |2 |Кривошип |вращательное звено | | |3 |Коромысло |качательное звено | | | |(рычаг) | | | |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 |Звено, совершающее | | | |(толкатель) |поступательное движение | | |9 |Кулиса |Звено, совершающее любое | | | | |движение и несущее | | | | |направляющие плоскости для | | | | |другого звена | | |10 |Винт |Звено в виде вала с винтовой | | | |(ходовой |нарезкой для создания | | | |винт) |вращательного поступательного | | | | |или винтового движения | | |11 |Гайка |звено, охватывающее в | | | |а- простая |зацеплении ходовой винт для | | | |б- маточная |передачи движения |а б | | |в- шариковая | |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 (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 | |№ |Варианты | |задан| | |ия | |.

|1 |2 |3 |4 |5 |6 |7 |8 |9 |10 |11 |12 |13 |14 |15 |16 |17 |18 |19 |20 |.

|1.

(табл.5) |Рис.1 |Рис.2 |Рис.3 |Рис.4 |Рис.5 |Рис.6 |Рис.7 |Рис.8 |Рис.9.

|Рис.10 |Рис.11 |Рис.12 |Рис.13 |Рис.14 |Рис.15 |Рис.16 |Рис.17 |Рис.18.

|Рис.19 |Рис.20 | |2 (макеты) |№ 1 |№ 2 |№ 3 |№ 4 |№ 5 |№ 6 |№ 7 |№ 8 |№ 9 |№ 10 |№ 11 |№ 12 |№ 13 |№ 14 |№ 15 |№ 16 |№ 17 |№ 18 |№ 19 |№ 20 | |.

8.КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.

1. Понятие о передаточном и технологическом механизмах и их составе.

2. Понятие о кинематической паре. Типы пар и их свойства.

3. Что такое подвижность механизма? Примеры.

4. Размерность механизма. Классификация механизмов по числу измерений.

Примеры.

5. Какие избыточные («пассивные») элементы вводятся в передаточные механизмы и с какой целью. Примеры.

6. Основные особенности простых и сложных механизмов.

7. Может ли входное звено быть выходным? В каких механизмах?

8. Как оценивается равномерность движения механизма?

9. Какие элементы в механизмах регулируются и с какой целью?

10. Что такое ход и передаточное отношение механизма? В чем отличие ходов и передаточных отношений простого и сложного механизмов.

11. Чему равны передаточное отношение и ход в следующих механизмах: в зубчатой цилиндрической передаче, в червячной передаче, в реечной передаче, в винтовой передаче, в ременной передаче, в цепной передаче?

9. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИХ СПИСОК.

1. Металлорежущие станки /Под ред. Н. С. Ачеркана.-М.:Машиностроение, 1965.

2. Федотёнок А. А. Кинематическая структура металлорежущих станков.;

М.:Машиностроение, 1970.

3. Клюйко Э. В. Кинематика металлорежущих станков.-Калинин:КПИ, 1974.

4. Клюйко Э. В., Матвеев А. И. Металлорежущие станки общего назначения.;

Тверь:ТГТУ, 1999.

5. Клюйко Э. В. Изучение передаточных механизмов металлорежущих станков.

Методические указания к лабораторной работе.-Тверь: КПИ, 1991. ———————————- (2).