double arrow

Анализ кинематической схемы станка для шлифования прямозубых цилиндрических колес


Рассмотрим методику анализа кинематической структуры станка и его кинематическую настройку на примере зубошлифовального станка для обработки прямозубых цилиндрических колес. На данном станке производится шлифование боковых поверхностей зубьев прямозубых цилиндрических колес дисковым обкатным кругом. В процессе формообразования оси обрабатываемого колеса и шлифовального круга взаимно перпендикулярны (рис.12).

Боковые поверхности зубьев обрабатываемого колеса в поперечном сечении характеризуются эвольвентой, а в продольном – прямой линией. Для формирования боковой поверхности зубьев колеса в продольном направлении используют метод касания, который в данном случае реализуется двумя движениями формообразования – вращением шлифовального круга Фv(В1) и возвратно-поступательным движением ползуна ФS1(П2)вдоль зуба колеса. Профиль шлифовального круга имеет очертание профиля зуба прямозубой рейки, поэтому боковая поверхность зубьев колеса в поперечном направлении образуется методом обката, для чего необходимо одно сложное движение качения ФS2(П3 В4). Так как шлифовальный круг имеет вид диска, шлифование боковых поверхностей зубьев колеса ведется последовательно от одной впадины к другой. Поэтому в станке должно быть движение деления Д (В5),реализуемое поворотом колеса на определенный угол. Таким образом, кинематическая структура анализируемого станка должна содержать три группы формообразования и одну группу деления, причем три из них простые и одна — сложная.




Теперь следует проанализировать структуру каждой кинематической группы станка в отдельности (рис.13).

Группа движения Фv(В1).Исполнительным органом группы является шпиндель шлифовального круга. Внутренняя кинематическая связь группы осуществляется через связь вращательной кинематической пары, подвижным звеном которой является шпиндель круга, а неподвижным — опоры шпинделя. Внешняя кинематическая связь группы состоит из ременной передачи d1/d2, соединяющей источник движения М1 (электродвигатель) со шпинделем шлифовального круга. Группа обеспечивает вращательное движение с замкнутой траекторией, которое теоретически можно настраивать лишь по двум параметрам — скорости и направлению. Однако практической необходимости в настройке движения по этим параметрам нет, ипоэтому его вообще не регулируют.

Группа движения Фs1 (П2). Исполнительным органом группы является ползун, совершающий возвратно-поступательное движение вместе с установленным на нем шлифовальным кругом. Внутренняя кинематическая связь группы осуществляется через поступательную кинематическую пару ползун — направляющие стойки. Внешняя кинематическая связь представляет собой цепь между электродвигателем М2и ползуном. В ее состав входят следующие кинематические пары, звенья и механизмы: М2 ® цилиндрическая пара i = 1/8 ® кривошипный механизм ® ползун. Эта группа обеспечивает простое возвратно-поступательное движение с незамкнутой траекторией; ее настраивают: на скорость – четырехскоростным электродвигателем М2; на путь — изменением величины эксцентриситета пальца кривошипного диска; на исходную точку — изменением положения точки крепления шатуна к ползуну.



Группа движения Фs2(П3В4).Эта кинематическая группа сложная, так как должна обеспечивать движение обкатки обрабатываемого зубчатого колеса относительно шлифовального круга, имитирующего зуб прямозубой рейки. Группа имеет два исполнительных органа: шпиндель стола, на котором закрепляют обрабатываемое колесо, и каретку, на которой смонтирован поворотный стол. Поворотный стол получает вращательное движение В4, а каретка — прямолинейное поступательное П3.

Внутренняя кинематическая связь группы осуществляется через функциональную цепь между кареткой и столом и имеет следующую структуру: каретка (П3)® пара винт-гайка с шагом р=2p ® цилиндрическая пара 96/24®гитара профилирования i проф ® суммирующий механизм (дифференциал) å® червячная пара 1/90 ® стол (В4).

Внешняя кинематическая связь группы представляет собой цепь между электродвигателем M3и звеном присоединения к внутренней связи группы: М3® червячная пара 3/35®реверс Р1® гитара подач is® цилиндрические пары 27/48 и 35/54. Вал с шестерней z=54является звеном соединения внешней связи с внутренней.



Рассматриваемая группа обеспечивает сложное движение обката Фs2(П3 В4) с незамкнутой траекторией, которое нужно настраивать по пяти параметрам. На траекторию движения настраивают гитару профилирования i проф на скорость — гитару подач is, на направление — реверс Р1, на исходную точку — вручную перемещение каретки с помощью ходового винта с шагом р =2p, на путь — относительное положение устройств, ограничивающих перемещение каретки (на схеме они не показаны).

Группа движения Д (В5).Группа движения деления простая, и ее исполнительным органом является шпиндель поворотного стола.

Внутренняя кинематическая связь группы обеспечивается связью вращательной кинематической пары поворотный стол — каретка.

Внешняя кинематическая связь группы представляет собой кинематическую цепь от электродвигателя М3до шпинделя стола:

М3 ® гитара скорости деления i ск. дел. ® цилиндрические колеса с i =1 ® делительный механизм с дисками Д1и Д2® гитара деления iдел. ®суммирующий механизм å ® червячная пара 1/90® стол (В5).

Движение деления простое, с незамкнутой траекторией и настраивается не по четырем параметрам, а по трем: на путь — гитарой деления i дел.: на скорость — гитарой скорости деления iск. дел. и на исходную точку — вручную. Настройку на параметр направления не применяют.

Так как группы движений Фs2 (П3 В4Д (В5) имеют общий исполнительный орган — шпиндель стола, то они должны быть кинематически соединены между собой. Группы соединены цилиндрическим дифференциалом å.Он позволяет, не прекращая движения Фs2 (П3 В4), осуществить делительное движение Д (В5). Поэтому во время делительного процесса благодаря дифференциалу шпиндель стола получает суммарное движение В4 ± В5. Сам же делительный процесс наступает тогда, когда включена муфта I и вынут из прорезей делительных дисков Д1и Д2фиксатор II, и оканчивается после западания фиксатора одновременно в прорези обоих делительных дисков и отключения муфты I. Так как шлифование впадин между зубьями обрабатываемого колеса происходит последовательно, то за время одного делительного цикла обрабатываемое колесо, закрепленное на столе, поворачивается на целого оборота, где z — число зубьев обрабатываемого колеса.

В данном станке кинематическая настройка осуществляется пятью органами настройки: электродвигателем М2 и четырьмя гитарами сменных зубчатых колес (профилирования i проф, подач i s,деления i дел.и скорости деления iск. дел.). Каждый орган настройки имеет свою формулу настройки.

1. Формула настройки скорости электродвигателя М2.

Электродвигатель служит не только источником движения ползуна со шлифовальным кругом со скоростью П2, но и выполняет роль органа настройки этой скорости.

Вывод формулы настройки:

а) кинематическая цепь согласования:

электродвигатель М2 – ползун;

б) условие согласования скоростей конечных звеньев цепи:

n2электродвигателя М2 « k ползуна,

где n2— частота вращения электродвигателя М2, мин-1;

k — число двойных ходов ползуна в минуту;

« — знак соответствия.

в) уравнение кинематического баланса:

где v — скорость движения долбяка, м/мин;

Rкд.— радиус кривошипного диска, м;

L — ход долбяка, м;

г) формула настройки:

2. Формула настройки гитары профилирования i проф

Этой гитарой устанавливается функциональное согласование перемещений стола с заготовкой и каретки, т. е. производится настройка на траекторию движения Фs2 (П3 В4).

Вывод формулы настройки:

а) кинематическая цепь согласования:

шпиндель стола – каретка;

б) условие согласования перемещений конечных звеньев цепи:

1 об. заготовки « pmz (мм) перемещений каретки,

где т — модуль обрабатываемого зубчатого колеса, мм;

z — число зубьев обрабатываемого колеса.

в) уравнение кинематического баланса:

г) формула настройки:

Следует заметить, что уравнение кинематического баланса любой кинематической цепи согласования может быть записано в двух вариантах. Вариант записи уравнения баланса зависит от того, с какого конца цепи его записывают. В рассматриваемом случае при втором варианте записи уравнение баланса цепи шпиндель стола – каретка имеет вид:

3. Формула настройки гитары подачи is.

Этой гитарой устанавливается согласование скоростей электродвигателя М3и каретки, т. е. производится настройка на скорость движения – Фs2 (П3 В4).

Вывод формулы настройки:

а) кинематическая цепь согласования:

электродвигатель М3 – каретка;

б) условие согласования скоростей конечных звеньев цепи:

1400 (мин -1) электродвигателя М3« S перемещения каретки;

в) уравнение кинематического баланса:

г) формула настройки:

4. Формула настройки гитары деления iдел.

Гитара деления предназначена для настройки движения Д (В5)на путь. Это периодическое движение происходит, когда включена муфта Iи фиксатор II вынут из прорезей делительных дисков Д1и Д2. При этом диски освобождены для вращения, и движение Д (В5)передается через делительный диск Д1,гитару деления iдел и дифференциал к столу. Время осуществления этого движения называют делительным циклом.

Выводы формулы настройки:

а) кинематическая цепь согласования:

делительный диск Д1– шпиндель стола;

б) условие согласования перемещений конечных звеньев цепи:

nД1 оборотов делительного диска Д1«оборота стола;

в) уравнение кинематического баланса:

где i Σ — передаточное отношение дифференциала.

г) формула настройки:

Определим численное значение nД1, оборотов диска Д1за один длительный цикл и is — передаточное отношение дифференциала.

После того как фиксатор II вынут из прорезей дисков Д1и Д2, они начинают вращаться, причем с различными скоростями. Через некоторое время прорези дисков окажутся в одной плоскости, и фиксатор западает одновременно в прорези обоих дисков. В этот момент заканчивается делительный цикл.

Подсчитаем относительные повороты дисков. За один оборот диска Д1диск Д2 должен сделать оборота. Следовательно, диск Д2 вращается быстрее диска Д1,и за время делительного цикла диск Д2 делает семь оборотов, а диск Д1– шесть оборотов, т. е. nД1 = 6.

Передаточное отношение дифференциала определим по формуле Виллиса:

при n27 = 0 получим:

где n42, n27, nB частоты вращения соответственно колес z = 42, z =27 и водила дифференциала.

С учетом численных значений nД1, и iΣформула настройки гитары деления имеет вид:

5. Формула настройки гитары скорости деления iск.дел.

Данная гитара предназначена для установления согласования оборотов делительного диска Д1и электродвигателя М3за время делительного цикла.

Вывод формулы настройки:

а) кинематическая цепь согласования:

делительный диск Д1 « электродвигатель М3;

б) условия согласования перемещений конечных звеньев цепи согласования:

где t — время делительного цикла, с.

в) уравнение кинематического баланса:

г) формула настройки:







Сейчас читают про: