Гітара – це механізм із змінними зубчастими колесами, призначений для ступінчастої зміни передавального відношення розрахункового кінематичного ланцюга. Вони застосовуються в основному в ланцюгах, що рідко перенастроюються, при великому діапазоні і кількості передавальних відносин органу налаштування розрахункового ланцюга. Ці механізми відрізняються простотою конструкції. Основний недолік гітар – трудомісткість налаштування.
У верстатах використовують гітари з однією, двома та трьома парами змінних зубчастих коліс. Гітара з однією парою змінних зубчастих коліс (див. рис. 1.2) застосовується в основному в ланцюгах, що не потребують точного налаштування (органи налаштування) i vі i s). Гітари з двома та трьома парами змінних зубчастих коліс використовуються, як правило, для точного налаштування кінематичних ланцюгів (органи налаштування i x, i yі т.п.). На рис. 2.19 показані гітари з двома та трьома парами змінних зубчастих коліс.
Гітара з двома парами коліс (рис.2.19, а) складається з плити 1, осі 2, фіксуючого болта 3 та змінних зубчастих коліс a, c, d. Оскільки сума зубів зчеплюваних коліс при різних налаштуваннях різна, у плиті гітари передбачений паз, що дозволяє переміщати вісь 2 і таким чином здійснювати зачеплення змінних коліс cі dрізних діаметрів. Болтом 3 фіксують плиту гітари в положенні для зчеплення коліс аі в.
Для підбору зубчастих коліс користуються єдиним рівнянням із чотирма невідомими
де i- Передатне відношення, отримане по ФН; a, b, c, d- Число зубів коліс гітари.
Число рішень рівняння (*) обмежено такими факторами:
Наявним набором змінних зубчастих коліс;
Умовами зчеплення
а + в > з + (15 ... 20) (**); з +d > + (15…20) (***).
Для підбору змінних зубчастих коліс використовують переважно два наступні методи: основний і додатковий.
Мал. 2.19. Гітари змінних зубчастих коліс: а– із двома парами
змінних коліс; б- Розгортка гітари з двома парами змінних
коліс; в- гітара з трьома парами змінних коліс
Основний метод- Розкладання на прості множники. Використовується, коли i виражається простим дробом, чисельник та знаменник якого розкладаються на прості множники, зручні для підбору коліс. Наприклад,
Припустимо, що в наборі змінних зубчастих коліс верстата є колеса з числами зубів, кратними від п'яти від 20 до 100. Тоді,
Перевіряємо умови зчеплення (**) за допустимим зарахуванням
30 + 70 = 85 + 15.
Можливо, що зубчасте колесо перерізатиме ведений вал (рис.2.19,б) і, отже, монтаж коліс неможливий. Поміняємо місцями колеса у чисельнику чи знаменнику. Наприклад,
Перевіряємо умови зчеплюваності за більшим допустимим значенням: (**) 85 + 70 > 30 + 20; (***) 30+65> 70+20.
Умови зчеплення підтверджують можливість монтажу підібраних змінних зубчастих коліс у гітарі.
Додатковий метод- Наближений підбір. У цьому випадку використовують спосіб безперервних дробів або найчастіше табличний метод.
Нехай за формулою налаштування i= 0, 309329. За таблицями (див., наприклад, М.В. Сандаков та ін. Таблиці для підбору шестерень: Довідник. – 6-е вид. М.: 1988. – 571 с.) підбираємо відповідний цього десяткового дробу просту дріб. Після перетворень отримаємо числа зубів змінних коліс
.
Такі зубчасті колеса є у нормальному наборі змінних зубчастих коліс, наприклад, зубофрезерних верстатів. Перевіряємо умови зчеплення: (**) 21 + 65 > 45 + 20; (***) 45+47 > 65+20.
У ряді верстатів, наприклад зубофрезерних, як правило, передбачається ширший діапазон налаштування кінематичних. Тому в таких верстатах використовуються гітари із трьома парами змінних зубчастих коліс. У цих гітарах (рис.2. 19, в) використовується додаткова пара зубчастих коліс, а в її плиті виконується два або три пази для проміжних осей. Для підбору зубчастих коліс використовується рівняння з шістьма невідомими
Зубчасті колеса eі fзмінюються значно рідше, ніж колеса а,в,с,d. Як правило, їх передатне відношення постійно і дорівнює 1; 1/2; 2. Це дозволяє для даної пари коліс використовувати лише чотири змінні зубчасті колеса, наприклад з числами зубів 40, 60, 60, 80.
Колеса а, в, с, dпідбираються за правилами підбору коліс для двопарної гітари, а до умов зчеплення додається ще одне
e + f > d + (15…20)
Для різних груп верстатів комплекти змінних зубчастих коліс є різними. Однак усі комплекти створюються на основі загального ряду чисел зубів змінних коліс: 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 - всього 44
Для токарно-гвинторізних верстатів прийнято набір коліс, у яких числа зубів кратні п'яти (у комплекті 22 колеса).
Набір зубчастих коліс для зуборізних верстатів обмежений колесом з числом зубів 100. У потиличних верстатах набір коліс аналогічний до загального, але в ньому немає колеса зі 113 зубами. Для фрезерних верстатів (для налаштування ділильних головок) набір складається з коліс з числами зубів: 25 – 25 – 30 – 35 – 40 – 50 – 55 – 60 – 70 – 80 – 90 – 100 (всього 12 коліс).
Федеральне державне автономне освітнє
установа вищої освіти
"Санкт-Петербурзький державний політехнічний університет"
Інститут металургії, машинобудування та транспорту
________________________________________________________
Кафедра "Технологічні процеси та обладнання автоматизованих машинобудівних виробництв"
Способи підбору змінних зубчастих коліс металорізальних верстатів
Методичні вказівки до лабораторної роботи
Напрямок: 15.03.05 – "КОНСТРУКТОРСЬКО-ТЕХНОЛОГІЧНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ МАШИНОБУДІВНИХ ВИРОБНИЦТВ"
Профіль: 15.03.05_05 – "Технологія, обладнання та автоматизація машинобудівних виробництв
Санкт-Петербург
Способи підбору змінних зубчастих коліс металорізальних верстатів. Методичні вказівки до лабораторної роботи для студентів за напрямом 15.03.05. Містять опис пристрою та методів налаштування гітар змінних зубчастих коліс.
Укладачі:
д.т.н., професор Калінін Є.П.
к.т.н., доцент Портнов С.В.
ст. виклад. Нікітін А.В.
Рецензенти:
Методичні вказівки затверджено на засіданні кафедри «Різання, верстати та інструменти» « » ________ 20__ року протокол № ___
Науковий редактор – д.т.н., професор Д.В. Васильків
1. Мета роботи
Вивчення пристрою та методів налаштування гітар змінних зубчастих коліс.
2. Загальні відомості про гітари змінних коліс
Змінні зубчасті колеса застосовують зміни передавальних відносин різних кінематичних ланцюгів. Пристрої із змінними зубчастими колесами називають гітарами. Залежно від кількості пар змінних коліс, що встановлюються в гітарі, розрізняють однопарні, двопарні та трипарні гітари. Колеса встановлюють кінці валів, осі яких нерухомі у просторі чи можуть переставлятися. Використання гітар із переставним валом або віссю дає можливість підбирати змінні зубчасті колеса незалежно від міжосьової відстані (у певних межах). При цьому кількість коліс з різними числами зубів, які можна встановити в гітарі, зростає, точність підбору необхідного передавального відношення підвищується.
3. Однопарні гітари
Мал. 1. Схема однопарної гітари
Числа зубів коліс 1 та 2 однопарної гітари визначаються з рівнянь:
(1)
(2)
а - ділильна міжосьова відстань, мм; m – модуль, мм.
При конструюванні однопарних гітар сумарне число зубів z c зазвичай встановлюють із ряду 60, 72, 90, 120. Так як число невідомих z 1 і z 2 дорівнює числу рівнянь, то числа зубів, що шукаються, однозначно визначаються з цих рівнянь. Числа зубів коліс можуть бути лише цілими числами. Однак при вирішенні зазначених рівнянь в залежності від величини i 21 і z c величини z 1 і z 2 можуть бути отримані у вигляді цілих чи змішаних чисел. Останні заокруглюють до цілих чисел. Тому отримати точно задане передатне відношення при використанні однопарної гітари здебільшого важко.
Приклад 1. Визначити числа зубів змінних коліс однопарної гітари з c = 72 при i 21 = 1/3.
З рівнянь:
і 
отримуємо: 
і 
, а 
Перевірка: 
В даному випадку числа зубів z 1 і z 2 отримані у вигляді цілих чисел, так як величина z с = 72 ділиться без залишку на суму чисельника та знаменника (1+3) необхідного передатного відношення.
Приклад 2. Визначити числа зубів змінних коліс однопарної гітари при z c =72 та i 21 = 0,329.
З рівнянь: 
і 
отримуємо: 
і 
, а 
Приймаємо: z 1 = 18 та z 2 = 54
Перевірка: 
Підібраними колесами задане передатне відношення відтворюється приблизно.
Однопарні гітари застосовуються, коли кількість необхідних передавальних відносин невелика і коли до точності здійснення заданого передавального відношення не висуваються високі вимоги. Вони використовуються в приводах головного руху верстатів-автоматів, напівавтоматів і спеціальних верстатів, а також приводах подачі деяких верстатів, наприклад, зубофрезерних.
Влаштування двопарної гітари змінних коліс.
Осі 1 та 2 мають постійне положення. Проміжні колеса b і закріплені на поворотному важелі. Радіальний та дуговий пази якого дозволяють встановлювати зубчасті колеса з різними числами зубів i = a/b∙c/d
До металорізального верстата зазвичай дають набори змінних коліс. Набори бувають п'яткові (кратні 5) та парні (кратні 4).
Перший спосіб підбору полягає у приведенні передавального відношення до простого дробу. Потім чисельник і знаменник розкладають на прості співмножники та множать на постійні числа, щоб у результаті відповідало числам зубчастих коліс у наборі
1 = 9/8=3∙3/4∙2 = 3∙(15)/4∙ (15) ∙3∙ (20) / 2∙ (20)
Умови зчеплення.
ДругийМетод - метод безперервних дробів. Відношення двох цілих чисел А і В може бути подане у вигляді безперервного дробу
.
де a 0 , а 1 ,а 2 …а n -1 , a n – приватні від розподілу, отримані наступним чином: спочатку А ділимо на, виходить а 0 , потім ділимо на залишок від першого поділу і т.д., т .е. попередній залишок ділиться на наступний до тих пір, поки останній залишок не дорівнюватиме 0.
Приклад: 223/137 = А/В.
Третю цифру другого рядка одержують: першу цифру першого множать на 2 цифру другого рядка та додають першу цифру другого. Четверту цифру другого рядка одержують, помножуючи другу цифру першого рядка на третю цифру другого рядка і додають другу цифру другого рядка.
Гітари змінних коліс підбирають із різним ступенем точності.
Токарні патрони
За кількістю кулачків патрони поділяються на дво-, три-, чотирикулачкові. Дво- та трикулачкові патрони – самоцентруючі, чотирикулачкові патрони – зазвичай виконуються з незалежним переміщенням кулачків і рідше – самоцентруючими.
Приладдя та пристосування до токарних верстатів
Досить поширеним способом обробки деталей на токарних верстатах є обробка в центрах. На заготівлю, що встановлюється в центрах верстата, одягається хомутик, який упирається у повідець планшайби. Планшайба обертається зі шпинделем верстата та через хомутик обертає деталь.
Конструкції найпоширеніших центрів наведено малюнку.
2) середній центр застосовується при підрізанні торців, коли центр не повинен заважати виходу різця;
3) центр із кулькою застосовується, коли необхідно обточувати конус і зміщувати вісь деталі з осі верстата;
4) зворотний конус - при обробці малого діаметра і ніде робити центровий отвір. Роблять просто конусну фаску.
Хомутики
Служать для повідомлення про обертання деталі, встановленої в центрах.
Хомутики бувають із прямим і вигнутим кінцем, що входить у паз повідкового патрона. Хомутики робляться з одним гвинтом і двома (при великих зусиллях різання) є самозатискні хомутики.
Повідкові патрони – це диск з чотирма пазами та різьбовим отвором для накручування на кінець шпинделя.
Рухливі та нерухомі люнети
Люнети застосовуються як додаткові опори при обробці нежорстких валів. Використовуються універсальнінерухомі або рухливі люнети з розсувними кулачками та спеціальні,призначені для опрацювання певних деталей.
Методи обробки конічних поверхонь
У деяких металорізальних верстатів для налагодження кінематичних ланцюгів застосовують пристрої, які називаються гітарами (див. малюнок. 11, г).Вони забезпечують необхідне зчеплення змінних зубчастих коліс. Для здійснення точних передавальних відносин використовують двопарні та трипарні гітари. Кожна гітара має певний набір змінних коліс.
Нормальні комплекти змінних зубчастих коліс наведені в таблиці 4. Щоб підібрані змінні зубчасті колеса могли поміститися на гітарі і не впиралися у втулки валиків зубчастих коліс, необхідно дотримуватися таких умов зачіплюваності: а+Ь^Н-(15-22); с+е^е+(15-22).
Суми чисел сполучених коліс не повинні перевищувати допустимого значення, що визначається конструкцією та розмірами місця, відведеного для розміщення гітари на верстаті.
Існує кілька способів підбору чисел зубів змінних зубчастих коліс.
Спосіб розкладання на прості множникизастосовують у тому випадку, якщо на них можна розкласти чисельник та знаменник передавального відношення, отриманого за рівнянням налагодження.
Зробивши розкладання, скорочують дріб або вводять додаткові множники, комбінуючи їх так, щоб отримати вираз дробу через числа зубів, що є в комплекті змінних коліс.
 |
Спосіб заміни чисел, що часто зустрічаються, наближеними дробамиполягає в тому, що часто зустрічаються числа 
замінюють
наближеними величинами (таблиця 7), що дають змогу з достатньою точністю отримати передатні відносини. Цей метод знаходить застосування на токарно-гвинторізних верстатах при необхідності нарізування модульної або піт-чієвої різьблення, а також при нарізанні дюймового різьблення у разі відсутності в наборі колеса з числом зубів z=127.
П р і м е р 2. Підібрати змінні зубчасті колеса для нарізання дюймового різьблення з числом ниток на один дюйм к=10 на токарно-гвинторізному верстаті з кроком гвинта рх, в = 6мм і постійним передатним ставленням 1 Пост = 1-
Вирішуємо цей приклад користуючись таблицею 7:
При застосуванні наближених способів підбору змінних коліс отримане передатне відношення відрізняється від заданого, тому виникає необхідність у визначенні похибки налагодження. Наприклад, у нашому випадку
Абсолютна похибка дорівнюватиме 0,42333-0,42307 = 0,00026
Наприклад, для передатного відношення 
У відповідній колонці таблиць В.А. Шишкова (див. таблицю 8) знаходимо близьке значення логарифму lg i, якому відповідають змінні зубчасті колеса гітари з передатним ставленням
У таблиці 6 дані значення передавальних відносин менше одиниці, тому для i>l потрібно брати логарифм зворотної! величини передавального відношення:
 |
Підбір чисел зубів коліс за логарифмічною лінійкою.Край движка логарифмічної лінійки встановлюють проти числа, що відповідає передатному відношенню. Пересуванням візира знаходять ризики, що збігаються на движку і лінійці. Ризики повинні відповідати цілим числам, які дають при розподілі значення передавального відношення. Потім підбирають числа зубів змінних зубчастих коліс, наприклад способом розкладання на прості множники:
Залишивши двигун в отриманому положенні, пересуваємо візир доти, доки ризики на двигуні і на лінійці не збігатимуться. Тоді
Цей спосіб підбору коліс при нарізанні різьблень застосовувати, як правило, не можна, так як його точність зазвичай невисока.
Підбір чисел зубів за таблицями М.В. Сандакова.Дуже часто передатне відношення містить дробові чисельники та знаменники або множники, неразові набору коліс. І тут зручно підбирати числа зубів зубчастих коліс за таблицями М.В. Сандакова, що містить 100 000 передавальних відносин. Задане передатне відношення у вигляді простого правильного дробу, незручне для перетворення, потрібно перш за все звернути в десятковий дріб із шістьма знаками після коми. Якщо дріб неправильний, необхідно розділити його знаменник на чисельник, щоб отримати десятковий дріб менше одиниці. Після цього в таблиці знаходять десятковий дріб, рівний отриманому або найближчий до нього, а поряд - відповідний йому простий дріб. Отримавши простий дріб, далі
числа зубів змінних коліс підбирають звичайним способом, наприклад, від-
Гітара- Вузол верстата, призначений для зміни швидкості подач. Гітари змінних коліс дозволяють налаштовувати подачу з достатнім ступенем точності.
а, в, с, d- Число зубів змінних коліс.
Для правильного підбору змінних коліс необхідно виконати умова зчеплюваності.
а + в>с + 22- ці 2 рівняння. повинні виконуватися
з + d > до + 22
Кожну гітару постачають певним комплектом змінних зубчастих коліс.
Змінні колеса підбирають у різний спосіб. Найпростіший спосіб - розкладання на множники.
Умову зчеплення виконано.
2.7.6. Верстати токарної групи: токарно-гвинторізні, карусельні, токарно-револьверні, багаторізцеві, токарно-потиличні верстати, автомати та напівавтомати одношпиндельні та багатошпиндельні. Призначення, компонування, основні вузли та характерні параметри, рухи, індекси.
Призначені для обробки зовнішніх, внутрішніх, торцевих поверхонь тіл обертання, а також нарізування різьблень (метрична, дюймова, модульна, питна, спеціальна).
Метричне різьблення- з кроком та основними параметрами різьблення у частках метра.
Дюймове різьблення- всі параметри різьблення виражені в дюймах (найчастіше обозначається подвійним штрихом, що ставиться відразу за числовим значенням, наприклад, 3 "= 3 дюйма), крок різьблення в частках дюйми(Дюйм = 2,54 см). Метричне та дюймове різьблення застосовується в різьбових з'єднаннях та гвинтових передачах.
Модульна різьба- крок різьблення вимірюється модулем(m). Щоб отримати розмір у міліметрах, достатньо модуль помножити на число пі (π). Пітчеве різьблення- крок різьблення вимірюється в питчах(p"). Для отримання числового значення (у дюймах) достатньо число пі (π) розділити на пітч. Модульна і різьба живлення застосовується при нарізанні черв'яка черв'ячної передачі.
Як різальний інструмент застосовуються всілякі різці– для обточування, проточування, нарізування різьблення. Крім того, для нарізування різьблення – мітчики(внутрішня) та плашки(зовнішня). Для виготовлення отворів – свердла, зенкери, розгортки.
Токарні та токарно-гвинторізні верстатиНайпоширеніший тип токарної групи. Характерними розмірами токарних верстатів є максимальний діаметр обробки над станиною, який коливається від 100 до 6300 мм та максимальна довжина обробки (від 125 до 20 000 мм). Кінематична структура токарних верстатів містить кінематичні ланцюги приводу обертання шпинделя та приводу поздовжньої та поперечної подачі. Реверсування шпинделя виконується електродвигуном, а включення та реверсування подач – механізмами, розташованими у фартуху. Переміщення поворотних санок, що використовується для точення конусів та пінолі.
При токарно-гвинторізному використанні верстата додається гвинторізний формотворчий кінематичний ланцюг, що зв'язує обертання шпинделя з поздовжньою подачею від ходового гвинта. Подача при цьому включається роз'ємною гайкою М Р. Реверсування шпинделя разом з гвинторізним ланцюгом у цьому випадку в більшості верстатів передається від електродвигуна спеціальному механізму реверсивному з фрикційними муфтами, т.к. при нарізанні різьблення реверсування потрібно часте.
Приклад позначення токарного верстата:
Токарні автомати, під/автомати.Верстати токарної групи, що працюють в автоматичному та напівавтоматичному режимах, призначаються для обробки різноманітних поверхонь тіл обертання із штучних або пруткових заготовок. Тут широко використовуються високоефективні технологічні способи обробки елементарних поверхонь: обробка широкими різцями з поперечною подачею, обточування фасонними різцями зовнішніх і внутрішніх поверхонь, застосування різьбонарізних головок і т. д. Одношпиндельні автомати і напівавтомати відносять до першого типу, а багатошпиндельні - (токарної) групи, що знаходить відображення в позначенні моделей цих верстатів: 1112, 1Б125, 1Д118, ПОЗА, 1Ш6П, 1А225-6, 1К282, 1А240П-8, 1265М-8, 1283 і т.п. даному верстатах повинен бути виділений так званий робочий цикл, тобто періодична повторюваність окремих дій та рухів. Під час робочого циклу автомат чи напівавтомат обробляє одну деталь.
Токарний багатошпиндельний автомат
Токарно-револьверні.Вони призначені для токарної обробки в серійному виробництві деталей складної конфігурації різними інструментами, більшість яких закріплена в револьверній головці. Токарно-револьверні верстати діляться на пруткові та патронні. На цих верстатах можна виконувати майже всі основні токарні операції. Застосування цих верстатів вважається раціональним у тому випадку, якщо за технологічним процесом обробки деталі потрібно послідовне застосування різних різальних інструментів: різців, свердлів, розгорток, мітчиків і т.д. Інструменти у необхідній послідовності кріплять у відповідних позиціях револьверної головки та різцетримачів поперечних супортів. Ходовий гвинт револьверним верстатам непотрібен, т.к. різьблення на них нарізається тільки мітчиками або плашками. У токарно-револьверних верстатах частота обертання та подача перемикаються в основному за допомогою командоапаратів. Основними розмірами, що характеризують пруткові револьверні верстати, є найбільший діаметр деталі, що обробляється в патроні над станиною і над супортом. До основних розмірів відносяться і максимальна відстань від переднього кінця шпинделя до передньої грані або торця револьверної головки і найбільше переміщення головки.