Назначение, основные узлы и органы управления

Токарно-винторезного станка модели 16к25

 

Токарно-винторезный станок модели 16К25 предназначен для выполнения всевозможных токарных работ: обточки цилин­дрических и конических поверхностей, расточки, подрезки тор­цов, сверления, зенкерования, развертывания, а также для нарезание метрических, дюймовых, модульных и питчевых резьб.

Основными узлами станка (рис. 3.1) являются: станина 1, уста­новленная на передней 2 и задней 3 тумбах; передняя бабка 4, в которой смонтирована коробка скоростей со шпинделем; задняя бабка 5, которую можно перемещать вдоль направляющих стани­ны и закреплять в зависимости от длины детали на требуемом расстоянии от передней бабки; суппорт 6 с фартуком 7 и резцо­выми салазками 8, в которых закрепляется режущий инструмент; коробка подач 9, настройкой которой устанавливают величину подачи суппорта; ходовой вал 10 и ходовой винт 11, передающие движение от коробки подач к механизму фартука.

Органами управления коробок скоростей и подач (рис. 3.2) являются рукоятки:

- установки ряда частот вращения шпинделя – 1;

- установки частоты вращения шпинделя – 2;

- установки нормального, увеличенного шага резьбы и положения при делении многозаходных резьб – 3;

- установки правой и левой резьбы – 4;

- установки величины подачи и шага резьбы – 5;

- установки вида работ: подачи и типа нарезаемой резьбы – 6;

- установки величины подачи и шага резьбы, а также включения механизма коробки подач при нарезании резьб напрямую – 7;

 

Рис. 3.1. Основные узлы станка модели 16К25

 

 

Рис. 3.2. Органы управления коробками скоростей и подач

- управления фрикционной муфтой главного привода (включение прямого и обратного вращения шпинделя) – 8.

Станок модели 16К25 имеет системы смазки, охлаждения и электрооборудования.

 

 

Кинематическая схема токарно-винторезного станка модели 16К25

При обработке детали осуществляется два рабочих движе­ния: главное движение и движение подачи. Кинематическая схе­ма станка представлена на рис.3.4.

 

Рис. 3. 4. Кинематическая схема коробки скоростей и коробки подач токарно-винторезного станка

Главное движение

 

Главным движением в станке является вращение шпинде­ля с частотой 1460 об/мин, получаемое от электродвигателя М1 мощностью 10 кВт, через клиноременную передачу со шкивами 2 и 3 и коробку скоростей. На приемном валу II установлена двухсторонняя многодисковая фрикционная муфта 6. Для полу­чения прямого вращения шпинделя муфту смещают влево, и при­вод вращения осуществляется по следующей цепи: зубчатые ко­леса 4–8 или 5 –9, 10–13 или 11–14, либо 12–15, вал IV, колеса 18–21 или 19–22, шпиндель V. От вала IV вращение можно передать через перебор 16–23 или 17–24, 25–27, 26–27 при перемещении вправо блока 21–22 на шпинделе. Переключая блоки колес, можно подучить 12 вариантов заце­пления зубчатых колее при передаче вращения с вала IV, непо­средственно на шпиндель, и 12 вариантов – при передаче враще­ния через перебор. В действительности, количество значений час­тот вращения шпинделя меньше (22), так как передаточные от­ношения некоторых вариантов совпадают.

Реверсирование шпинделя осуществляется перемещением муфты 6 вправо. Тогда вращение с вала II на вал III передается через зубчатые колеса 7–28, 29–12 и шпиндель получает обратное вращение.

Кинематика коробки скоростей позволяет получить на шпинделе четыре ряда скоростей: два с пределами 12,5–40 и 50–160 об/мин при использовании переборов 1:32 и 1:8 и два с пределами 200–630 и 500–1600 об/мин при использовании переборов 1:2 и 1,25:1.

Кинематическая цепь главного движения служит для пере­дачи от электродвигателя к шпинделю, поэтому урав­нение кинематической цепи будет иметь следующий вид:

n _шп= n _д i ₁ 0,98 i_V,

где n _шп – заданная частота вращения шпинделя;

n _д – частота вращения электродвигателя;

i ₁ – передаточное отношение клиноременной передачи;

i_V – передаточное отношение коробки скоростей;

0,98 – коэффициент упругого проскальзывания клиноремен­ной передачи.

Заданная частота вращения шпинделя достигается уста­новкой рукояток коробки скоростей в соответствии с имеющейся на станке таблицей. Наибольшая частота вращения шпинделя:

об/мин.

Наименьшая частота вращения:

 

об/мин.

 

Привод главного движения станка модели 16К25 имеет сложенную с перекрытием структуру, состоящую из двух множительных структур, одна, из которых с пе­рекрытием ступеней скорости. Сложенные структуры обладают рядом достоинств, обеспечивают большое число ступеней скоро­сти при широком диапазоне регулирования: высокие скорости вращения передаются короткими кинематическими цепями, что уменьшает потери мощности и повышает КПД, дает возможность применить различные типы передач на шпиндель для высоких и низких ступней скорости.

Принципиальная схема соединения двух структур пред­ставлена на рис.3.5.

Z0

×

×

Zно

Z_во

 

Рис. 3.5. Схема сложенной структуры

 

В общем виде структурная формула сложенной структуры привода имеет вид

Z = Z_O (Z_ВО + Z_НО),

 

где Z_O – число степеней в общей части привода;

Z_ВО – число ступеней скорости в скоростной части привода;

Z_НО – число ступеней скорости в тихоходной части привода.

Верхнюю область регулирования частот вращения шпин­деля получают последовательным соединением основной Z₀ и дополнительной Z_ВО структур (Z₀Z_ВО), а нижнюю область регу­лирования обеспечивают последовательным соединением основной Z₀ и дополнительной Z_НО структур (Z₀Z_НО).

В приводе главного движения станка 16К25 сложены две кинематические цепи, структуры которых можно записать в следующем виде:

и

Группы колес Р₁=2 () и Р₂=3 () являются общими и поэтому образуют основную структуру (общую часть привода) и предают движение на вал IV (см. рис. 3.4). Малое движение шпинделю по первой кинематической цепи передается с помощью группы передач Р ₃ ^/ = 2 × × (), а по второй с помощью группы передач Р ₃ ^// =2 () и одиночных передач . Общее число скоростей привода шпинделя станка:

 

Z = 22 = 24 – 2 = 2(1) ∙ 3(2) ∙ [2(6–2) + 2(6)].

 

Далее рассмотрение кинематики станка переходит в группу подач.

Движение подачи

 

Механизм подачи включает в себя четыре кинематические цепи: винторезную, продольной и поперечной подачи, цепь ускоренных перемещений суппорта. Вращение валу VIII может передаваться либо непосредственно от шпинделя V через зубчатые колеса 20–32 (60–60), либо от вала IV через зубчатые колеса 16–33 (45–45), т.е. движение будет сниматься c IV вала коробки скоростей на VIII вал.

В этом случае может быть получено четыре варианта включения передач:

1) шпиндель VIII вал;

2) шпиндель – VIII вал;

3) шпиндель VIII вал;

4) шпиндель VIII вал.

 

Свала VIII движения предаются по цепи колес 30–35 (30–45) или через реверсивный механизм 31–34–35 (30–25–45), сменные колеса a – b – d (45–36–72) или a – b – c – d (80–73, 86–48) на вал X. Отсюда движение можно передать по трем вариантам зацепления зубчатых колес:

1. Вращение передаётся через зубчатые колеса 36–41 (28–28), зуб­чатую муфту 43 (М ₂) на вал XI, группу передач 37–45 (28–28), 38–46 (28–35), 39–47 (30–25), 40–48 (42–30), вал ХII зубчатую муфту 50 (M ₃), вал ХIII и далее через множи­тельную группу состоящую из группы передач с двухвенцовыми блоками 52–54 (18–45) или 53–55 (28–35) на вал ХIV, 55–57 (35–28), 56–58 (15–48) на вал ХV. За­тем вращение, при включении муфты 60 (М ₄), может быть передано ходовому винту либо при выключенной муфте М ₄ через зубчатые колеса 59–62 (23–40), 63–66 (24–39), муфту обгона 67 (М _О) и зубчатые колеса 68–64 (28–35) ходовому валу ХVI (цепь метрических и модульных резьб).

2. С вала X через зубчатые колеса 36–41 (28–28), 42–49 (38–34) (муфта М ₂ включена) движение передается валу ХII. С ХII вала движение передается группой передач, состоящей из двух двухвенцовых блоков 45–37 (28–28), 46–38 (35–28), 47–39 (25–30), 48–40 (30–42) на вал XI и далее зубчатой пе­редачей 44–51 (30–33) вращение передается на вал XIII, а от последнего далее по цепи первого варианта (цепь дюймовых и питчевых резьб).

3. Движение c вала X при включении муфты 116 (М ₅) может быть передано на вал ХV и далее либо на ходовой винт, либо на ходовой вал ХVI (цепь точных резьб).

Для передачи движения механизму фартука служит ходовой вал XVI (рис. 3.6). По нему, вдоль шпоночного паза, скользит зубчатое колесо 65 (Z =30),передающее вращение через колеса 69, 70, 71 (при включенной муфте 72) и червячную пару 73 – 74 (4–21)ва­лу XVII. Для получения продольной подачи суппорта и его ревер­сирования включают одну из кулачковых муфт (77 или 84). Тогда вращение от вала XVII передается зубчатыми колеса­ми 75 – 83 – 76 и 79 – 92 (или 85 – 92) валу XVIII и далее реечно­му колесу 94 (Z =10),которое, перекатываясь по неподвижно связанной со станиной станка рейке 95 (m = 3 мм), осуществляет продольное переме­щение суппорта. Таккак рейка неподвижно связана со станиной станка, реечное колесо, вращаясь, одновременно катится по рейке и тя­нет за собой фартук с суппортом.

Поперечная подача и ее реверсирование осуществляются включением муфт 87 или 90. В этом случае от вала XVII через передачи 75 – 86 и 88 – 93 – 98 – 96 (или 75 – 86 – 89) и 91 – 93 – 98 – 96 вращение передается винту 97, который сообщает движе­ние поперечной каретки суппорта.

Для осуществления быстрого (ускоренного) перемещения суппорта ходово­му валу XVI сообщается быстрое вращение от электродвигате­ля 113 через клиноременную передачу 114 – 115. Механизм пода­чи суппорта через коробку подач при этом можно не включать, так как в цепи привода ходового вала установлена муфта обго­на 67. С помощью ходовых винтов 109 и 112 можно вручную через колеса 110 – 111 непосредственно перемещать резцовые салазки. Станок может быть оснащен механическим приводом салазок. В этом случае от ходового вала XVI через механизм фартука и колеса 65 – 98 подключается колесо 99 вала XIX, азатем через колеса 100 – 108 движение передается винту 109 резцовых салазок.

 

При выполнении токарных работ кинематическая цепь по­дачи согласовывает вращение шпинделя с перемещением суп­порта в продольном и поперечном направлении: за один обо­рот шпинделя суппорт должен переместиться на величину S мм/об. Уравнение кинематической цепи продольной подачи будет иметь следующий вид:

мм/об.

Уравнение кинематической цепи поперечной подачи будет иметь следующий вид:

мм/об,

где i – передаточное отношение от шпинделя до реечно­го колеса или ходового винта поперечной подачи;

m – модуль реечного колеса;

z – число зубьев реечного колеса;

t – шаг винта поперечной подачи.

Далее рассмотрение кинематики станка переходит к группе резьб.

 

Винторезная цепь

 

При на резании резьбы подача суппорта осуществляется от ходового винта через маточную гайку, закрепленную в фар­туке. Для нарезания метрических и модульной резьб винторезную цепь устанавливают по первому варианту, а для дюймовых и питчевых по второму (при первом варианте вал XI – ведущий, а при втором – ведомый). Изменение величины шага резьбы дости­гается переключением зубчатых колес звена увеличения шага, ус­тановленного в коробке скоростей, переключением зубчатых ко­лес группы передач между XI и XII валами, блоков множительной груп­пы и установкой сменных колес на гитаре. При точении и на­резании метрических и дюймовых резьб в зацеплении находятся сменные зубчатые колеса 45–86–72, а при нарезании модульных и питчевых 80–73, 86–48.

В особых случаях, при нарезании резьбы высокой точно­сти, для устранения погрешностей цепи устанавливают винторез­ную цепь по третьему варианту, в результате чего вал X и ходо­вой винт образуют единую жесткую связь. Винторезную цепь для нарезания резьб с различным шагом настраивают в данном слу­чае только подбором сменных колес на гитаре.

 

4. Расчет кинематической цепи станка

Настройка кинематических цепей при выполнении разнообразных работ сводится к подбору передаточных отношений передач коробок скоростей, подач и других механизмов, что осуществляется переключением соответствующих рычагов.

В общем случае для настройки токарно-винторезного станка требуется расчетное определение передаточного отношения органа настройки скоростной цепи i_V – для получения за­данной частоты вращения шпинделя и передаточного отношения органа настройки i _S цепи подач – для осуществления заданной подачи или заданного шага нарезаемой резьбы,

Структурная схема токарно-винторезного станка модели 16К25 представлена на рис 3.7.

При на резании резьбы на винторезном станке требуется создать сложное двухэлементарное винтовое исполнительное движение формообразования Ф_V (В ₁ П ₂).

Дополнительные кинематические пары (вращательная ме­жду шпинделем и корпусом передней бабки и поступательная – между суппортами) соединены внутренней связью с органами настройки i _зш, i_{г ,} i _мн механизмом реверса Р ₁.

Органы настройки винторезной цепи должны быть рассчитаны и построены таким образом, чтобы величина продольного перемещения суп­порта была равна шагу нарезаемой резьбы t_нр, выраженному в мм. Следовательно, уравнение кинематического баланса, связывающее перемещение исполнительных ки­нематических пар, может быть записано в следующе

 

Рис. 3. 7. Структурная схема токарно-винторезного станка

:

,

где – передаточное отношение постоянных передач;

– передаточное отношение звена увеличения шага, i_зш = 1, 2, 8, 32;

– передаточное отношение гитары сменных колёс. При нарезании метрической и дюймовой резьбы – , модульной и питчевой– ;

– передаточное отношение группы передач между XI и XII валом коробки подач. При нарезании метрической и модульной – , дюймовой и питчевой – ;

– передаточное отношение множительной группы;

– шаг ходового винта станка t =12 мм.;

– шаг нарезаемой резьбы в мм..

Как указывалось выше, t_нр всегда должен быть выражен в мм и для различных типов резъб t_нр определяется следующим образом. Дюймовая t_нр = 25,4/ n мм, т.к. дюймовая резьба задается не шагом резьбы, а числом ниток «n» на 1″. Метрическая t_нр = t мм. Модульная резьба определяется величиной модуля «m»в мм, а её шаг мм.

Питчеваярезьба задается диаметральным питчем «p», а ее .

Для настройки станка на нарезание заданного шага резьбы необходимо определить передаточные отношения составляющих звеньев уравнения кинематического баланса. В этом уравнении при рас­чете настройки на данный шаг определенного вида резьбы из­вестны «i _с» и «i_г».

Передаточное отношение звена увеличения шага «i _зш» у станка модели 16К25 может принимать значения 1, 2, 8, 32, т.е.:

i _зш = 1при нарезании метрической резьбы c шагом t = 0,5÷7 мм модульной m = 0,5÷7 мм, дюймовой n =7÷32 ниток на 1″ и питчевой p =7÷32.

i _зш=8 при нарезании метрической резьбы с шагом t=8÷56 мм, модульной m = 8÷56 мм, дюймовой n = 0,5÷1,75 и питчевой p = 0,5–1,75 мм.

i _зш= 32 при нарезании метрической резьбы с шагом t = 56÷112, модульной m = 56÷112, дюймовой n =0,5÷1,75 и питчевой p = 0,5÷1,75.

Значение передаточного отношения i _зш = 2принимается очень редко, т.к. в этом случае шпиндель имеет высокую частоту вращения, а, как известно, резьбы нарезаются на низких скоро­стях резания.

Анализ уравнения кинематического баланса, таким обра­зом, показывает, что неизвестными передаточными отношениями в этом уравнении являются «i _к» и «i _мн». Поэтому данное уравне­ние решается относительно «i _к». Задаваясь значением переда­точного отношения «i _мн» определяют требуемое передаточное отношение «i _к». Решив уравнение, устанавливают рукоятки управления соответствующих органов настройки в положения, обеспечивающие рассчитанные значения передаточных отноше­ний.

Для осуществления настройки станка составляется таблица положений рукояток и соответствующих им значений передаточ­ных отношений органов настройки станка.

Управление органом настройки с передаточным отноше­нием «i _к» осуществляется рукояткой «5» (рис. 3.2). В зависимости от типа нарезаемой резьбы передаточное отношение может быть по­вышающим или понижающим (табл. 3.1).

Таблица 3.1

Регулировка органа настройки i _к

 

Положение рукоятки	Зубчатые колёса, заходящие в зацепление	Передаточное отношение «i к»
I
II
III
IV

 

Управление множительной группой i _мн осуществляется рукояткой «7» (рис.3.2).

 

 

Таблица 3.2

Регулировка органа настройки i _мн

 

Положение рукоятки	Зубчатые колёса, заходящие в зацепление	Передаточное отношение «iмн»
А
В
С
Д

 

Управление звеном увеличения шага осуществляется ру­кояткой 1 (рис. 3.2). Величина передаточных отношений i _зш уста­навливается в соответствии с табл. 3.2, закрепленной на коробке скоростей станка.

Кроме того, при настройке станка необходимо установить рукоятку 3 (рис. 3.2) в положении «нормальный» (i _зш = 1) или «увеличенный» шаг в зависимости от значения передаточного отношения звена увеличения шага. Для получения крупных шагов резьб (i _зш = 2; 8; 32) необходимо переключить рукоятки в положение «увеличенный шаг» и рукоятку 6 (рис 3.2) в положение, соответствующее типу нарезаемой резьбы. Рукоятка 6 управля­ет муфтами М ₂ и М ₃.

Передаточное отношение гитары сменных колес i_г обеспе­чивается установкой сменных колес в зависимости от типа наре­заемой резьбы.

Ход работы.

Произвести расчет настройки станка 16К25 для нарезания дюймовой резьбы n = 3 ниток на 1″.

Решение:

1. Уравнение кинематического баланса:

мм.

Для дюймовой резьбы с n = 3 ниток на 1″ – , .

2. Уравнение кинематического баланса имеет вид:

мм.

3. Выводим формулу настройки: .

Принимаем , тогда

 

 

4. Таблица настройки:

№ п/п	Орган настройки	№ рукоятки	Положение рукоятки
	Звено увеличения шага iзш = 8		Любое. В положении «увеличеный шаг»
	Гитара сменных колёс	–	–
	Коробочная группа		В положении «Дюймовая резьба». В положение «I I I»
	Множительная группа		В положении «В»

Вывод: В ходе проделанной работы изучили методику расчета и получили практические навыки наладки станка на нарезание резьб.

 

Работу выполнил:	Пономарев В.Ю.
Работу принял:	Веропаха Д.Н.

юргту (нпи)

Составление кинематической схемы привода станка

Л/р №4

 

Цель работы: освоить методику анализа кинематической структуры и конструкции привода станка и приобрести навыки составления кинематических схем.

Оборудование и приборы:

 

Для выполнения работы необходимо иметь:

- токарно-винторезный станок модели 16К25;

- вертикально-сверлильный станок модели 2Н135;

- коробки скоростей и подач металлорежущих станков – 5 шт.;

- линейку измерительную;

- штангенциркуль;

- микрокалькуляторы;

- плакаты кинематических схем станков – 15 шт.