Гитара – это механизм со сменными зубчатыми колесами, предназначенный для ступенчатого изменения передаточного отношения расчетной кинематической цепи. Они применяются в основном в редко перенастраиваемых цепях при большом диапозоне и количестве передаточных отношений органа настройки расчетной цепи. Эти механизмы отличаются простотой конструкции. Основной недостаток гитар – трудоемкость настройки.

В станках используют гитары с одной, двумя и тремя парами сменных зубчатых колес. Гитара с одной парой сменных зубчатых колес (см. рис. 1.2) применяется в основном в цепях, не требующих точной настройки (органы настройки i v и i s ). Гитары с двумя и тремя парами сменных зубчатых колес используются, как правило, для точной настройки кинематических цепей (органы настройки i x , i y и т.п.). На рис. 2.19 показаны гитары с двумя и тремя парами сменных зубчатых колес.

Гитара с двумя парами колес (рис.2.19,а ) состоит из плиты 1, оси 2, фиксирующего болта 3 и сменных зубчатых колес a, в, c, d . Поскольку сумма зубьев сцепляемых колес при различных настройках различна, в плите гитары предусмотрен паз, позволяющий перемещать ось 2 и таким образом осуществлять зацепление сменных колес c и d различных диаметров. Болтом 3 фиксируют плиту гитары в требуемом положении для сцепления колес а и в.

Для подбора зубчатых колес пользуются единственным уравнением с четырьмя неизвестными

где i – передаточное отношение, полученное по ФН; a, b, c, d - числа зубьев колес гитары.

Число решений уравнения (*) ограничено следующими факторами:

Имеющимся набором сменных зубчатых колес;

Условиями сцепляемости

а + в > с + (15…20) (**); с +d > в + (15…20) (***).

Для подбора сменных зубчатых колес используют в основном два следующих метода: основной и дополнительный.

Рис. 2.19. Гитары сменных зубчатых колес: а – с двумя парами

сменных колес; б – развертка гитары с двумя парами сменных

колес; в - гитара с тремя парами сменных колес

Основной метод – разложение на простые множители. Используется, когда i выражается простой дробью, числитель и знаменатель которой разлагаются на простые множители, удобные для подбора колес. Например,

Допустим, что в наборе сменных зубчатых колес станка имеются колеса с числами зубьев, кратными пяти от 20 до 100. Тогда,

Проверяем условия сцепляемости (**) по допустимому зачению

30 + 70 = 85 + 15.

Возможно, что зубчатое колесо будет перерезать ведомый вал (рис.2.19,б) и, следовательно, монтаж колес невозможен. Поменяем местами колеса в числителе или знаменателе. Например,

Проверяем условия сцепляемости по большему допустимому значению: (**) 85 + 70 > 30 + 20; (***) 30 + 65 > 70 + 20.

Условия сцепляемости подтверждают возможность монтажа подобранных сменных зубчатых колес в гитаре.

Дополнительный метод – приближенный подбор. В этом случае используют способ непрерывных дробей или чаще табличный метод.

Пусть по формуле настройки i = 0, 309329. По таблицам (см., например, М.В. Сандаков и др. Таблицы для подбора шестерен: Справочник. – 6-е изд. М.: 1988. – 571 с.) подбираем соответствующую этой десятичной дроби простую дробь. После преобразований получим числа зубьев сменных колес

.

Такие зубчатые колеса имеются в нормальном наборе сменных зубчатых колес, например, зубофрезерных станков. Проверяем условия сцепляемости: (**) 21 + 65 > 45 + 20; (***) 45 + 47 > 65 + 20.

В ряде станков, например зубофрезерных, как правило, предусматривается более широкий диапозон настройки кинематических. Поэтому в таких станках используются гитары с тремя парами сменных зубчатых колес. В этих гитарах (рис.2. 19,в ) используется дополнительная пара зубчатых колес, а в ее плите выполняется два или три паза для промежуточных осей. Для подбора зубчатых колес используется уравнение с шестью неизвестными

Зубчатые колес e и f меняются значительно реже, чем колеса а,в,с,d . Как правило их передаточное отношение постоянно и равно 1; 1/2; 2. Это позволяет для данной пары колес использовать только четыре сменных зубчатых колеса, например с числами зубьев 40, 60, 60, 80.

Колеса а, в, с, d подбираются по правилам подбора колес для двухпарной гитары, а к условиям сцепляемости добавляется еще одно

e + f > d + (15…20)

Для различных групп станков комплекты сменных зубчатых колес различны. Однако все комплекты создаются на основе общего ряда чисел зубьев сменных колес: 20 – 23 - 25 – 30 – 33 – 34 – 37 – 40 - 41 – 43 – 45 – 47 – 50 – 53 – 55 – 58 – 59 – 60 – 62 – 65 – 67 – 70 – 71 – 73 -75 – 79 – 80 - 83 – 85 – 89 – 90 – 92 – 95 – 97 – 98 – 100 – 105 – 113 – 115 – 120 – 127 - всего 44 колеса.

Для токарно-винторезных станков принят набор колес, у которых числа зубьев кратны пяти (в комплекте 22 колеса).

Набор зубчатых колес для зуборезных станков ограничен колесом с числом зубьев 100. В затыловочных станках набор колес аналогичен общему, но в нем нет колеса со 113 зубьями. Для фрезерных станков (для настройки делительных головок) набор состоит из колес с числами зубьев: 25 – 25 – 30 – 35 – 40 – 50 – 55 – 60 – 70 – 80 – 90 – 100 (всего 12 колес).

Федеральное государственное автономное образовательное

учреждение высшего образования

«Санкт-Петербургский государственный политехнический университет»

Институт металлургии, машиностроения и транспорта

________________________________________________________

Кафедра "Технологические процессы и оборудование автоматизированных машиностроительных производств"

Способы подбора сменных зубчатых колес металлорежущих станков

Методические указания к лабораторной работе

Направление: 15.03.05 – "КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВ"

Профиль: 15.03.05_05 – "Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств

Санкт-Петербург

Способы подбора сменных зубчатых колес металлорежущих станков. Методические указания к лабораторной работе для студентов по направлению 15.03.05. Содержат описание устройства и методов настройки гитар сменных зубчатых колес.

Составители:

д.т.н., профессор Калинин Е.П.

к.т.н., доцент Портнов С.В.

ст. препод. Никитин А.В.

Рецензенты:

Методические указания утверждены на заседании кафедры «Резание, станки и инструменты» « » ________ 20__ года протокол № ___

Научный редактор - д.т.н., профессор Д.В. Васильков

1. Цель работы

Изучение устройства и методов настройки гитар сменных зубчатых колес.

2. Общие сведения о гитарах сменных колес

Сменные зубчатые колеса применяют для изменения передаточных отношений различных кинематических цепей. Устройства со сменными зубчатыми колесами называют гитарами. В зависимости от числа пар сменных колес, устанавливаемых в гитаре, различают однопарные, двухпарные и трехпарные гитары. Колеса устанавливают на концы валов, оси которых неподвижны в пространстве или могут переставляться. Использование гитар с переставным валом или осью дает возможность подбирать сменные зубчатые колеса независимо от межосевого расстояния (в определенных пределах). При этом количество колес с различными числами зубьев, которые можно установить в гитаре, возрастает, точность подбора требуемого передаточного отношения повышается.

3. Однопарные гитары

Рис. 1. Схема однопарной гитары

Числа зубьев колес 1 и 2 однопарной гитары определяются из уравнений:

(1)

(2)

а - делительное межосевое расстояние, мм; m - модуль, мм.

При конструировании однопарных гитар суммарное число зубьев z c обычно устанавливают из ряда 60, 72, 90, 120. Так как число неизвестных z 1 и z 2 равно числу уравнений, то искомые числа зубьев однозначно определяются из этих уравнений. Числа зубьев колес могут быть только целыми числами. Однако при решении указанных уравнений в зависимости от величины i 21 и z c величины z 1 и z 2 могут быть получены в виде целых или смешанных чисел. Последние округляют до целых чисел. Поэтому получить точно заданное передаточное отношение при использовании однопарной гитары в большинстве случаев затруднительно.

Пример 1 . Определить числа зубьев сменных колес однопарной гитары с z c =72 при i 21 = 1/3.

Из уравнений:

и

получаем:
и
, а

Проверка:

В данном случае числа зубьев z 1 и z 2 получены в виде целых чисел, так как величина z с = 72 делится без остатка на сумму числителя и знаменателя (1+3) требуемого передаточного отношения.

Пример 2 . Определить числа зубьев сменных колес однопарной гитары при z c =72 и i 21 = 0,329.

Из уравнений:
и

получаем:
и
, а

Принимаем: z 1 = 18 и z 2 = 54

Проверка:

Подобранными колесами заданное передаточное отношение воспроизводится приближенно.

Однопарные гитары применяются, когда число необходимых передаточных отношений невелико и когда к точности осуществления заданного передаточного отношения не предъявляется высоких требований. Они используются в приводах главного движения станков-автоматов, полуавтоматов и специальных станков, а также в приводах подачи некоторых станков, например, зубофрезерных.

Устройство двухпарной гитары сменных колес.

Оси 1 и 2 имеют постоянное положение. Промежуточные колеса b и с закреплены на поворотном рычаге. Радиальный и дуговой пазы которого позволяют устанавливать зубчатые колеса с различными числами зубьев i = a/b∙c/d

К металлорежущему станку обычно дают наборы сменных колес. Наборы бывают пятковые (кратные 5) и четные (кратные 4).

Первый способ подбора заключается в приведении передаточного отношения к простой дроби. Затем числитель и знаменатель раскладывают на простые сомножители и умножают на постоянные числа, чтобы в итоге соответствовало числам зубчатых колес в наборе

1 = 9/8=3∙3/4∙2 = 3∙(15)/4∙ (15) ∙3∙ (20) / 2∙ (20)

Условие сцепляемости.

Второй способ – способ непрерывных дробей. Отношение двух целых чисел А и В может быть представлено в виде непрерывной дроби

.

где a 0 , а 1 ,а 2 …а n -1 , a n – частные от деления, полученные следующим образом: сначала А делим на В, получается а 0 , затем В делим на остаток от первого деления и т.д., т.е. предыдущий остаток делится на последующий до тех пор, пока последний остаток не будет равен 0.

Пример: 223/137= А/В.

Третью цифру второй строки получают: первую цифру первой умножают на 2 цифру второй строки и прибавляют первую цифру второй. Четвертую цифру второй строки получают, умножая вторую цифру первой строки на третью цифру второй строки и прибавляют вторую цифру второй строки.

Гитары сменных колес подбирают с различной степенью точности.

Токарные патроны

По количеству кулачков патроны делятся на двух-, трех-, четырехкулачковые. Двух- и трехкулачковые патроны – самоцентрующиеся, четырехкулачковые патроны – обычно выполняются с независимым перемещением кулачков и реже – самоцентрующимися.

Принадлежности и приспособления к токарным станкам

Весьма распространенным способом обработки деталей на токарных станках является обработка в центрах. На заготовку, устанавливаемую в центрах станка, надевается хомутик, который упирается в поводок планшайбы. Планшайба вращается со шпинделем станка и через хомутик вращает деталь.

Конструкции наиболее распространенных центров приведены на рисунке.

2) средний центр применяется при подрезке торцов, когда центр не должен мешать выходу резца;

3) центр с шариком применяется, когда необходимо обтачивать конус и смещать ось детали с оси станка;

4) обратный конус – при обработке малого диаметра и негде делать центровое отверстие. Делают просто конусную фаску.

Хомутики

Служат для сообщения вращения детали, установленной в центрах.

Хомутики бывают с прямым и изогнутым концом, который входит в паз поводкового патрона. Хомутики делаются с одним винтом и двумя (при больших усилиях резания) имеются самозажимные хомутики.

Поводковые патроны – это диск с 4-мя пазами и резьбовым отверстием для навинчивания на конец шпинделя.

Подвижные и неподвижные люнеты

Люнеты применяются в качестве дополнительных опор при обработке нежестких валов. Используются универсальные неподвижные или подвижные люнеты с раздвижными кулачками и специальные, предназначенные для обработки определенных деталей.

Методы обработки конических поверхностей

У некоторых металлорежущих станков для наладки кинематических цепей применяют устройства, называемые гитарами (см. рисунок 11, г). Они обеспечива­ют необходимое сцепление сменных зубчатых колес. Для осуществления точных передаточных отношений используют двухпарные и трехпарные гитары. Каждая гитара снабжена определенным набором сменных колес.

Нормальные комплекты сменных зубчатых колес приведены, в таблице 4. Что­бы подобранные сменные зубчатые колеса могли поместиться на гитаре и не упи­рались во втулки валиков зубчатых колес, необходимо соблюдать следующие ус­ловия зацепляемости: а+Ь^Н-(15-22); с+ё^э+(15-22).

Суммы чисел сопряженных колес не должны превышать допустимого значе­ния, определяемого конструкцией и размерами места, отведенного для размещения гитары на станке.

Существует несколько способов подбора чисел зубьев сменных зубчатых ко­лес.

Способ разложения на простые множители применяют в том случае, если на них можно разложить числитель и знаменатель передаточного отношения, по­лученного по уравнению наладки.

Произведя разложение, сокращают дробь или вводят дополнительные множи­тели, комбинируя их так, чтобы получить выражение дроби через числа зубьев, имеющихся в комплекте сменных колес.

Способ замены часто встречающихся чисел приближенными дробями за­ключается в том, что часто встречающиеся числа заменяют

приближенными величинами (таблица 7), дающими возможность с достаточной точностью получить передаточные отношения. Этот метод находит применение на токарно-винторезных станках при необходимости нарезания модульной или пит-чиевой резьбы, а также при нарезании дюймовой резьбы в случае отсутствия в на­боре колеса с числом зубьев z=127.

П р и м е р 2. Подобрать сменные зубчатые колеса для нарезания дюймовой резьбы с чис­лом ниток на один дюйм к=10 на токарно-винторезном станке с шагом винта рх, в = 6мм и посто­янным передаточным отношением 1 П ост = 1-

Решаем этот пример пользуясь таблицей 7:

При применении приближенных способов подбора сменных колес, получен­ное передаточное отношение отличается от заданного, поэтому возникает необхо­димость в определении погрешности наладки. Например, в нашем случае

Абсолютная погрешность будет равна 0,42333-0,42307=0,00026

Например, для передаточного отношения

В соответствующей колонке таблиц В.А. Шишкова (см. таблицу 8) находим близкое значение логарифма lg i, которому соответствуют сменные зубчатые коле­са гитары с передаточным отношением

В таблице 6 даны значения передаточных отношений меньше единицы, по­этому для i>l нужно брать логарифм обратной! величины передаточного отноше­ния:

Подбор чисел зубьев колес по логарифмической линейке. Край движка ло­гарифмической линейки устанавливают против числа, соответствующего переда­точному отношению. Передвижением визира находят риски, совпадающие на движке и на линейке. Риски должны соответствовать целым числам, которые дают при делении значение передаточного отношения. Затем подбирают числа зубьев сменных зубчатых колес, например, способом разложения на простые множители:

Оставив движок в полученном положении, передвигаем визир до тех пор, пока риски на движке и на линейке не совпадут. Тогда

Этот способ подбора колес при нарезании резьб применять, как правило нель­зя, так как его точность обычно невысока.

Подбор чисел зубьев по таблицам М.В. Сандакова. Очень часто передаточ­ное отношение содержит дробные числители и знаменатели или множители, не­кратные набору колес. В этом случае удобно подбирать числа зубьев зубчатых ко­лес по таблицам М.В. Сандакова, содержащим 100 000 передаточных отношений. Заданное передаточное отношение в виде простой правильной дроби, неудобное для преобразования, нужно прежде всего обратить в десятичную дробь с шестью знаками после запятой. Если дробь неправильная, то необходимо разделить ее зна­менатель на числитель, чтобы получить десятичную дробь меньше единицы. После этого в таблице находят десятичную дробь, равную полученной или ближайшую к ней, а рядом - соответствующую ей простую дробь. Получив простую дробь, далее

числа зубьев сменных колес подбирают обычным способом, например , от-

Гитара - узел станка, предназначенный для изменения скорости подач. Гитары сменных колес дают возможность настраивать подачу с достаточной степенью точности.

а, в, с, d - числа зубьев сменных колес.

Для правильного подбора сменных колес необходимо выполнить условие сцепляемости .

а + в>с + 22 - эти 2 уравнения.должны выполняться

с + d > в + 22

Каждую гитару снабжают определенным комплектом сменных зубчатых колес.

Сменные колеса подбирают различными способами. Самый простои способ - разложение на множители.

Условие сцепляемости выполнено.

2.7.6. Станки токарной группы: токарно-винторезные, карусельные, токарно-револьверные, многорезцевые, токарно-затыловочные станки, автоматы и полуавтоматы одношпиндельные и многошпиндельные. Назначение, компоновка, основные узлы и характерные параметры, движения, индексы.

Предназначены для обработки наружних, внутренних, торцовых по верхностей тел вращения, а также нарезания резьб (метрическая, дюймовая, модульная, питчевая, специальная).

Метрическая резьба - с шагом и основными параметрами резьбы в долях метра .

Дюймовая резьба - все параметры резьбы выражены в дюймах (чаще всего обозна-чается двойным штрихом, ставящимся сразу за числовым значением, например, 3" = 3 дюйма), шаг резьбы в долях дюйма (дюйм = 2,54 см). Метрическая и дюймовая резьба применяется в резьбовых соединениях и винтовых передачах.

Модульная резьба - шаг резьбы измеряется модулем (m). Чтобы получить размер в миллиметрах достаточно модуль умножить на число пи (π).Питчевая резьба - шаг резьбы измеряется в питчах (p"). Для получения числового значения (в дюймах) достаточно число пи (π) разделить на питч. Модульная и питчевая резьба применяется при нарезании червяка червячной передачи.

В качестве режущего инструмента применяются всевозможные резцы – для обтачивания, протачивания, нарезания резьбы. Кроме того, для нарезания резьбы – метчики (внутренняя) и плашки (наружная). Для изготовления отверстий – свёрла, зенкеры, развёртки .

Токарные и токарно-винторезные станки Самый распространённый тип токарной группы. Характерными размерами токарных станков является максимальный диаметр обработки над станиной, который колеблется от 100 до 6300 мм и максимальная длина обработки (от 125 до 20 000 мм). Кинематическая структура токарных станков содержит кинематические цепи привода вращения шпинделя и привода продольной и поперечной подачи. Реверсирование шпинделя выполняется электродвигателем, а включение и реверсирование подач – механизмами, расположенными в фартуке. Перемещение поворотных салазок, используемое для точения конусов и пиноли

При токарно-винторезном использовании станка добавляется винторезная формообразующая кинематическая цепь, связывающая вращение шпинделя с продольной подачей от ходового винта. Подача при этом включается разъёмной гайкой М Г. Реверсирование шпинделя вместе с винторезной цепью в этом случае в большинстве станков передаётся от электродвигателя специальному реверсивному механизму с фрикционными муфтами, т.к. при нарезании резьбы реверсирование требуется частое.

Пример обозначения токарного станка:

Токарные автоматы, п/автоматы. Станки токарной группы, работающие в автоматическом и полуавтоматическом режимах, предназначаются для обработки разнообразных поверхностей тел вращения из штучных или прутковых заготовок. Здесь широко используются высокоэффективные технологические способы обработки элементарных поверхностей: обработка широкими резцами с поперечной подачей, обтачивание фасонными резцами наружных и внутренних поверхностей, применение резьбонарезных головок и т. д. Одношпиндельные автоматы и полуавтоматы относят к первому типу, а многошпиндельные - ко второму типу станков первой (токарной) группы, что находит отражение в обозначении моделей этих станков: 1112, 1Б125, 1Д118, ПОЗА, 1Ш6П, 1А225-6, 1К282, 1А240П-8, 1265М-8, 1283 и т. п. При изготовлении любых одинаковых деталей на данном станках должен быть выделен так называемый рабочий цикл, т. е. периодическая повторяемость отдельных действий и движений. За время рабочего цикла автомат или полуавтомат обрабатывает одну деталь.

Токарный многошпиндельный автомат

Токарно-револьверные. Они предназначены для токарной обработки в серийном производстве деталей сложной конфигурации различными инструментами, большая часть которых закреплена в револьверной головке. Токарно-револьверные станки делятся на прутковые и патронные. На этих станках можно выполнять почти все основные токарные операции. Применение этих станков считается рациональным в том случае, если по технологическому процессу обработки детали требуется последовательное применение различных режущих инструментов: резцов, свёрл, развёрток, метчиков и т.д. Инструменты в необходимой последовательности крепят в соответствующих позициях револьверной головки и резцедержателях поперечных суппортов. Ходовой винт револьверным станкам не требуется, т.к. резьба на них нарезается только метчиками или плашками. В токарно-револьверных станках частота вращения и подача переключаются в основном с помощью командоаппаратов. Основными размерами, характеризующими прутковые револьверные станки, являются наибольший диаметр обрабатываемой в патроне детали над станиной и над суппортом. К основным размерам относятся, и максимальное расстояние от переднего конца шпинделя до передней грани или торца револьверной головки и наибольшее перемещение головки.