Кинематика станка

Кинематическая схема станка 16К20 изображена на рисунке1.2

Рисунок 1.2 – Кинематическая схема станка 16К20

Главное движение. Главным движением в станке является вращение шпинделя, которое он получает от электродвигателя 1 через клиноременную передачу со шкивами 2-3 и коробку скоростей.

Муфта 6 служит для включения, выключения и изменения направления вращения шпинделя. Движение от электродвигателя на шпиндель может передаваться по двум кинематическим цепям:

а) по короткой цепи (без перебора), что дает 12 высших ступеней частот вращения шпинделя:

n_шп = 1460^.(140/268)^.0,985^.(51/39)(или 56/34)^.(21/55)(или 23/47, или 38/38)^.(30/60)(или 60/48).

б) по длинной цепи (с перебором), что дает еще 12 ступеней частот вращения шпинделя:

n_шп = 1460^.(140/268)^.0,985^.(51/39)(или 56/34)^.(21/55)(или 23/47, или 38/38)^.(15/60)(или 45/45)^.(18/2)^.(30/60).

Таким образом, шпиндель станка получает всего 24 значения частот вращения. Практически шпиндель имеет только 22 частоты вращения, так как две скорости совпадают.

Регулируемые звенья станков настраиваются на основе уравне­ния кинематического баланса, выражающего математическую связь между движением начального и конечного звеньев, рассматриваемой кинематической цепи. Так, уравнение баланса привода главного дви­жения в общем виде записывается следующим образом

n_шп = n_эл^. i_р.п.^. р₁^. i_мн^. i_пер,

где n_шп и n_эл – частота вращения шпинделя и
электродвигателя, мин^-1;

i_р.п - передаточное отношение ременной передачи;

p₁ - передаточное отношение реверсивной группы;

i_мн - передаточное отношение множительной структуры

коробки скоростей;

i_пер - передаточное отношение перебора.

Движение подачи. Механизм подачи сообщает движение суппорту по четырем кинематическим цепям: винторезной, продольной и поперечной подачи, быстрого перемещения.

Привод подачи состоит из звена увеличения шага (i_у.ш.), механизма реверса резьбы (P₂), гитары сменных колес (i_х), коробки подач (i_s) и механизма фартука (i_фар), в котором содержатся реверсивные группы продольных (P₃) и поперечных (Р₄) подач.

Движение подачи осуществляется непосредственно от шпинделя через пару зубчатых колес 60/60 (нормальное соединение) или через звено увеличения шага, которое расположено в коробке скоростей и имеет три передаточных отношения:

i₁=(60/30)=2; i₂=(60/30)^.(72/18)^.(45/45)^.(45/45)=8; i₃=(60/30)^.(72/18)^.(60/15)^.(45/45)=32;

Для изменения направления вращения ходового винта служит реверсивный механизм. Правое вращение винта производится через пару зубчатых колес 30/40, левое – через передачу (30/25)^.(25/45). Дальше вращение передается сменными зубчатыми колесами гитары, которая имеет две комбинации сменных колес: передача А/В С/D = (40/86)^.(86/64) применяется при нарезании метрических и дюймовых резьб и для подачи по ходовому валу, а передача A/B C/D = (60/73)^.(86/36) – для нарезания модульных и питчевых резьб.

Коробка подач имеет две основные кинематические цепи. Одна цепь служит для нарезания дюймовых и питчевых резьб (количество вариантов 16):

(28/28) ^. (38/34)^.(25/30)(или 30/42, 35/28, 28/28) (30/33) ^. (18/45) (или (28/35) ^. (15/48) ^. (или 35/28).

Другая цепь предназначена для нарезания метрических и модульных резьб (количество вариантов 16):

(28/28) ^. (30/25) (или 42/30, 28/35, 28/28) ^. (18/45) (или 28/35)^. ·(15/48)^.(или 35/28).

В первом случае ходовой винт получает движение, когда муфты 116, 43 и 50 выключены, а муфта 60 включена. Во втором случае муфта 116 выключена, муфты 43, 50 и 60 включены. Вторую кинематическую цепь используют также для получения продольной или поперечной подач, при этом вращение на ходовой вал передается через зубчатые колеса:

(23/40): (24/39): (28/35).

Муфта 60 – выключена.

При нарезании резьбы с повышенной точностью движение на ходовой винт передается напрямую, т.е. коробка подач отключена, а муфты 116 и 60 – включены. Аналогично нарезают специальные резьбы. В обоих случаях резьбу на требуемый шаг настраивают подбором сменных зубчатых колес гитары. От ходового вала вращение через передачи (30/32)^. (32/32)^. (32/30), предохранительную муфту и червячную пару 4/21 передается зубчатому колесу Z=36. От этого колеса движение на реечное колесо Z=10 для осуществления продольной подачи (правой или левой) происходит через передачи: (36/41)^.(41/41)^.(17/66). Поперечная подача (правый и левый ход) осуществляется через передачи (36/36) (34/55) (55/29) (29/16) или (36/36) (36/36) (34/55) (55/29) (29/16). Наличие в коробке подач муфты обгона 67 позволяет сообщать суппорту ускоренное движение от вспомогательного электродвигателя М2 без выключения рабочей подачи.

Уравнения кинематического баланса цепей подач в общем виде для различных работ представляются:

1) для нарезания резьб нормального шага

1_{об шп}^.i_у.ш.^.P₂^.i_x^.i_s^.T_х.в.=t_нар

шаг дюймовой резбы t_нар=25,4/n (n - кол-во ниток на 1 дюйм)

шаг модульной резьбы t_нар=pm

шаг питчевой резьбы t_нар=25,4^.p/p (р – число зубьев на 1 дюйме начальной окружности).

2) для нарезания резьб увеличенного шага:

1_{об шп}^.i_пер^.i_у.ш.^.P₂^.i_x^.i_s^.T_х.в.=t_нар

3) для нарезания точных резьб:

1_{об шп}^.i_у.ш.^.P₂^.i_x^.T_х.в.=t_нар

4) для продольной подачи:

1_{об шп}^.i_у.ш.^.P₂^.i_x^.i_s^.i_фар^.P₃^.pmz=S_пр

5) для поперечной подачи:

1_{об шп}^.i_у.ш.^.P₂^.i_x^.i_s^.i_фар^.P₃^.T=S_поп.