Металлорежущие станки: Сборник лабораторных работ для студентов специальности 1201 всех форм обучения: - В 2 ч. Ч.1

МЕТАЛЛОРЕЖУЩИЕ СТАНКИ Сборник лабораторных работ

Часть 1

Ульяновск

Министерство образования Российской Федерации Ульяновский государственный технический университет

МЕТАЛЛОРЕЖУЩИЕ СТАНКИ Методические указания по выполнению лабораторных работ

Составители: Г. И. Киреев, Ю. В. Кирилин

Ульяновск 2003 г.

УДК 621. 9. 06 (076) ББК 34.63 – 5Я7 М54 Металлорежущие станки: Сборник лабораторных работ для студентов специальности 1201 всех форм обучения: - В 2 ч. ч.1 / Сост. Г. И. Киреев, Ю. В. Кирилин. – Ульяновск, 2003. – 46 с. Методические указания по выполнению лабораторных работ составлены в соответствии с Государственным образовательным стандартом профессионального образования по направлению подготовки дипломированных специалистов 657800 – «Конструкторскотехнологическое обеспечение машиностроительных производств специальности 120100 «Технология машиностроения» и 120200 «Металлообрабатывающие станки и комплексы» и на основе Примерной программы дисциплины «Металлорежущие станки», утвержденной МО РФ 12.11.2001 г. В первой части сборника изложены методические указания по выполнению трех лабораторных работ, посвященных изучению кинематики и конструкции токарно-винторезного и фрезерного станка, универсальной делительной головки и проверке точности токарно-винторезного станка.

Рецензент канд. техн. наук, доцент кафедры «Технология машиностроения» Рязанов С. И. Одобрено секцией методических пособий научно–методического совета УлГТУ

© Оформление УлГТУ, 2003

3

СОДЕРЖАНИЕ 1. ОСНОВНЫЕ ПРАВИЛА ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ НА УНИВЕРСАЛЬНЫХ СТАНКАХ…………………………………………………………………………4 2. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1 ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ И НАЛАДКА ТОКАРНО-ВИНТОРЕЗНОГО СТАНКА………………………….4 2.1. Цель работы…………………………………………………………………...5 2.2. Порядок выполнения лабораторной работы………………………………...5 2.3. Правила техники безопасности………………………………………………5 2.4. Средства технического оснащения…………………………………………..6 2.5. Токарно-винторезной станок модели 1K62…………………………………6 2.6. Наладка станка на обработку конусов……………………………………..15 Содержание отчета……………….………………………………………………16 Контрольные вопросы…………………………………………………………..17 3. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2 ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ И НАЛАДКА ДЕЛИТЕЛЬНОЙ ГОЛОВКИ И ГОРИЗОНТАЛЬНОФРЕЗЕРНОГО СТАНКА………………………………………………………..17 3.1. Цель работы………………………………………………………………….18 3.2. Порядок выполнения лабораторной работы……………………………….18 3.3. Техника безопасности при выполнении работы…………………………..18 3.4. Средства технического оснащения…………………………………………19 3.5. Универсальная делительная головка УДГ Н-160…………………………19 3.6. Горизонтально-фрезерный станок мод. 6Н81……………………………..28 Содержание отчета……..…………………………………………………………33 Контрольные вопросы…………..………………………………………………..34 4. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3 ПРОВЕРКА НА ТОЧНОСТЬ ТОКАРНО-ВИНТОРЕЗНОГО СТАНКА……………………………………….34 4.1. Цель работы………………………………………………………………….35 4.2. Порядок выполнения работы……………………………………………….35 4.3. Техника безопасности при выполнении работы…………………………..35 4.4. Средства технического оснащения…………………………………………35 4.5. Проверка точности станков в статике……………………………………...36 4.6. Проверка станка в работе……………………………………………………43 Контрольные вопросы…….……………………………………………………...45 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК……………………………………………..46

4

1. ОСНОВНЫЕ ПРАВИЛА ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ НА УНИВЕРСАЛЬНЫХ СТАНКАХ В целях исключения травматизма, а также поломки оборудования, технологической оснастки и приборов каждый студент перед выполнением лабораторных работ должен тщательно изучить правила техники безопасности ЗАПРЕЩАЕТСЯ: - приступать к выполнению работы без ознакомления с правилами по технике безопасности в лаборатории «Металлорежущие станки»; - включать станок без разрешения и присутствия преподавателя или учебного мастера; - подходить к станку в расстегнутых халатах и костюмах или с распущенными волосами. ПЕРЕД ВЫПОЛНЕНИЕМ РАБОТЫ СЛЕДУЕТ: - заправить одежду, застегнуть рукава, убрать волосы под головной убор; - убрать со станка и рабочего места все ненужные предметы; - подготовить к работе технологическую оснастку, инструменты, приборы и убедиться в их исправности; - проверить работу органов управления станка в присутствии учебного мастера; - надежно закрепить заготовку и режущий инструмент; - проверить работу станка на холостом ходу под наблюдением учебного мастера или преподавателя. ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ РАБОТ НЕЛЬЗЯ: - управлять станком вдвоем или более двух чел.; - касаться движущихся частей станка; - производить чистку и смазку станка; - проверять размеры обрабатываемой детали; - облокачиваться на станок; - снимать и открывать ограждения во время работы станка. 2. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1 ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ И НАЛАДКА ТОКАРНО-ВИНТОРЕЗНОГО СТАНКА В станочном парке промышленности и в выпуске станков одно из ведущих мест занимает группа токарных станков. Несмотря на преобладающие тенденции развития специальных токарных станков и автоматов, отвечающих задачам получения наибольшей производительности при максимальной автоматизации процесса, продолжают развиваться и универсальные токарновинторезные станки, которые широко используются в единичном и мелкосе-

5

рийном производствах. Конструкторам, занимающимся проектированием токарных станков, мастерам по их ремонту и модернизации необходимо знать конструкции станков, особенности их проектирования и требования, предъявляемые к ним при эксплуатации. Типичным представителем токарно-винторезных станков является станок мод. IK62. 2.1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ Изучение конструкции токарно-винторезного станка и привитие практических навыков по его наладке на выполнение технологических операций. 2.2. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ 1. Изучить правила техники безопасности при выполнении работы (раздел 1 и подраздел 2.3). 2. Изучить назначение станка, его устройство, кинематическую схему и органы управления. 3. В присутствии лаборанта произвести включение всех рукояток управления станком на холостом ходу. 4. По заданию преподавателя составить уравнение кинематического баланса (УКБ) цепи привода шпинделя nШП =... об/мин и вычертить кинематическую схему этой цепи. Составить УКБ и вычертить схему винторезной цепи при РР = ... мм. Нарезать резьбу на заготовке. 5. Настроить станок на обработку конуса (определить угол поворота верхнего суппорта, смещение задней бабки). Вычертить схему обработки конуса. 6. Составить отчет. 7. Ответить на контрольные вопросы. 2.3. ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ -

ЗАПРЕЩАЕТСЯ: оставлять патронный ключ в гнезде патрона, после закрепления заготовки; работать без защитных очков и ограждений; убирать сливную стружку во время работы (стружку убрать с помощью специального крючка после остановки вращения шпинделя); находиться в непосредственной близости к рукоятке ручной поперечной подачи при включении быстрой механической подачи; производить деление (путем поворота шпинделя) для нарезания многозаходных резьб, при включенном электропитании станка.

6

2.4. СРЕДСТВА ТЕХНИЧЕСКОГО ОСНАЩЕНИЯ Станок модели 1К62. Резцы: проходной, резьбовой. Штангенциркуль, патронный ключ, гаечные ключи. Заготовка (стальной валик). 2.5. ТОКАРНО-ВИНТОРЕЗНЫЙ СТАНОК МОДЕЛИ 1K62 2.5.1. Назначение станка Станок (рис. 2.1) предназначен для выполнения различных токарных работ: обточки цилиндрических и конических поверхностей, расточки, подрезки торцов, а также для нарезания метрических, дюймовых, модульных, питчевых и торцовых резьб (архимедовой спирали) в условиях мелкосерийного и единичного производства. 2.5.2. Техническая характеристика станка Наибольший диаметр заготовки, устанавливаемый над станиной, мм ........... 400 Высота центров, мм ................………………………………………….….......... 220 Расстояние между центрами, мм ............……………………………………... 1400 Диаметр отверстия шпинделя, мм ..……………………………………...……….47 Число частот вращения шпинделя ...............……………..………………..……. 23 Диапазон частот вращения шпинделя, об/мин ......…………………..……2,5:2000 Число подач суппорта (продольных и поперечных) .…………………………... 42 Величины подач, мм/об: продольных ........................….……………………………………….…..0,07:4,16 поперечных …….……………….………………………………………0,035:2,08 Шаг нарезаемой резъбы: метрической (нормальной), мм ...............……………………………….…... 1:12 (с увеличенным шагом), мм .....………….…….…………………………... 14:19 дюймовой (число ниток на 1) …………………………………..................... 2:24 модульной, мм ...……………………………………………………….......(0,5:48) питчевой, пит ..............….…………………………………………................. 7:96 Мощность электродвигателя главного движения, кВт …….………………….. 10

1– гитара сменных колес; 2 – передняя (шпиндельная) бабка с коробкой скоростей; 3, 6 – рукоятки управления коробкой скоростей; 4 – рукоятка переключения звена (блока) увеличения шага; 5 – рукоятка управления реверсом для иарезания правых и левых резьб; 7 – маховичок ручного продольного перемещения суппорта; 8 – рычаг (кнопка) включения и выключена реечного колеса; 9 – рукоятка ручного поперечного перемещения суппорта; 10 – суппорт; 11– кнопочная коробка; 12 – рукоятка ручного перемещения верхней части суппорта; 13 – кнопка включения быстрых перемещений суппорта; 14 – рукоятка включения, выключения и реверсирования продольной и поперечной подач суппорта; 15 – рукоятка закрепления пиноли; 16 – задняя бабка; 17 – пакетный электродвигатель; 18 – рукоятка закрепления задней бабки на направляющих станка; 19 – маховик подачи пиноли; 20 – шкаф с электрооборудованием; 21, 24 – рукоятки включения, выключения и реверсирования вращения шпинделя; 22 – рукоятка включения наточной гайки; 23 – фартук суппорта; 25 и 27 – рукоятки управления коробкой подач; 26 – коробка подач

Рис. 2.1. Токарно-винторезный станок модели 1К62

7

8

2.5.3. Рабочие движения При обработке заготовок на станке осуществляются два рабочих движения: главное движение – вращение заготовки вместе со шпинделем; продольная или поперечная подача резца, закрепленного в резцедержателе суппорта. ГЛАВНОЕ ДВИЖЕНИЕ Шпиндель получает вращение от электродвигателя М1 (рис. 2.2) через клиноременную передачу и коробку скоростей. На валу II (в коробке скоростей) свободно посажены двойной блок зубчатых колес с числами зубьев 58–51 и зубчатое колесо 50, которые могут поочередно соединяться с валом II при помощи пластинчатой фрикционной муфты М1 . Для передачи шпинделю (валу VII) правого (прямого) вращения с валом II соединяется блок 56–51. При этом вал III получает две частоты вращения через зубчатые колеса 51/39 или 56/34. На шлицевом участке вала IV сидит скользящий блок из трех зубчатых колес, который может устанавливаться в трех положениях. При помощи этого блока валу IV передается уже 6 частот прямого вращения через зубчатые колеса 29/47, 21/35, 38/38. На шлицевом валу V сидят два блока зубчатых колес 88–45 и 82–45, которые связаны между собой одним рычагом. Числа зубьев зубчатых колес этих блоков имеют такие значения, при которых они передают от вала IV на вал VI не 24 (6х4), а 18 (6х3) различных частот вращения, так как из четырех передаточных отношений от вала IV к валу VI, два передаточных отношения имеют одинаковые значения 1/4 (рис. 2.2 и 2.3). Перебор

45 45 22 45 1 ⋅ = 1 ; i2 = ⋅ = ; 45 45 88 45 4 45 22 1 22 22 1 i3 = ⋅ = ; i4 = ⋅ = ; 45 88 4 88 88 16 i1 =

(2.1)

С вала VI шпиндель получает вращение через зубчатую пару 27/54. При этом двойной зубчатый скользящий блок располагается в крайнем правом положении. С вала IV через зубчатую передачу 65/43 шпинделю передается еще 6 частот вращения, из которых одна частота повторяется c ранее полученной (cм. рис. 2.3). Таким образом шпиндель VII получает 23 различных частоты вращения. Для передачи шпинделю обратного (левого) вращения с валом II при помощи муфты М1 соединяется зубчатое колесо Z = 50 и вращение на вал III передается через зубчатые 50/24 и 36/38. При этом вал III получает одну частоту вращения. С вала III вращение шпинделю передается по тем же кинематическим цепям, что и при прямом вращении. В этой случае шпинделю сообщается 12 различных частот вращения.

Рис. 2.2. Кинематическая схема станка мод. 1К62

9

10

Для выполнения токарных работ и нарезания различных резьб на данном станке необходимо производить настройку 2-х кинематических цепей: главного движения и движения подачи. Уравнение кинематического баланса (УКБ) цепи главного движения имеет вид [1] (2.2) n ШП . = n д ⋅ i Р. П . ⋅ 0,98 ⋅ i КС , где

nШП. – заданная частота вращения шпинделя в об/мин; iР.П. – передаточное отношение ременной передачи; 0,98 – коэффициент упругого проскальзывания ременной передачи; iК.С. – передаточное отношение коробки скоростей. Наибольшую частоту прямого вращения шпинделя, например, можно найти из следующего УКБ (см. рис. 2.2 и 2.3): nШП . = 1450 ⋅

142 56 38 65 ⋅ 0,98 ⋅ ⋅ ⋅ = 2000 об / мин. 254 34 38 43

Требуемая частота вращения шпинделя устанавливается поворотом рукояток 3 и 6, которые перемещают соответственно зубчатые блоки на валах III, IV, V и VI (см. рис. 2.2). ДВИЖЕНИЕ ПОДАЧ Вал Х коробки подач получает вращение от шпинделя через зубчатую пару 60/60, а далее через пару 42/42, или 28/56 или реверсивный механизм: 35/35 (через паразитное зубчатое колесо) и сменные зубчатые колеса гитары 42/50. С вала Х коробки подач вращение может передаваться по двум направлениям. При передаче по первому направлению вращение от вала Х передается валу XI через зубчатые колеса 35/37/35. С вала XI передается валу XII семь частот вращения через зубчатые колеса 28/25/36 и семиступенчатый блок зубчатых колес (конус Нортона). Зубчатые колеса Z=25, Z=36 и Z=28 расположены в подвижной поворотной обойме, которая может перемещаться вдоль вала XI, что позволяет зубчатое колесо Z=36 поочередно вводить в зацепление с любым зубчатым колесом конуса Нортона. От вала XII передается 7 частот вращения валу XIII через колеса 35/28 и 28/35. От вала XIII через зубчатые колеса 18/45 и 28/35 получает 14 частот вращения вал XIV. Вал ХV получает от вала XI 28 частот вращения через зубчатые колеса 35/28 и 15/48.

Рис. 2.3. График частот вращения (а) и величины шагов метрической резьбы (б)

11

12

При передаче вращения по второму направлению включаются муфты М2 и М3. При включении муфты М2 соединяются между собой валы X и XII, а при включении муфты М3 – валы XI и XIII. В этом случае от вала Х получает вращение вал XII, который через конус Нортона и накидной блок передает 7 частот вращения валу XI. Вал XI передает вращение валу XIII через муфту М3 . От вала XIII передается 14 частот вращения валу XIV, от которого 28 частот вращения получает вал XV. При передаче движения по первому направлению производится нарезание дюймовой и питчевой резьбы, а при передаче движения по второму направлению нарезаются метрические и модульные резьбы. Причем при нарезании метрической и дюймовой резьб вращение в гитаре передается через сменные зубчатые колеса 42/95/50, а при нарезании модульной и питчевой резьб сменные блоки переворачиваются и тогда вращение будет передаваться через зубчатые колеса 64/95/97. Коробка подач дает возможность нарезать все стандартные резьбы и обеспечивает необходимые подачи, величины которых указаны в технической характеристике станка. Ходовой вал XVI получает вращение от вала ХV через двухвенцовую пару зубчатых колес 28/56, а с ходового вала вращение передается валу XVII через колеса 27/20/28, предохранительную муфту МII и червячную пару 4 – 20. В фартуке суппорта расположены четыре муфты М6 , М7 , М8 и М9 . Для сообщения суппорту продольной подачи рукояткой 14 (см. рис. 2.1) включается муфта М7, тогда от вала XVII к реечному колесу Z=10; m=3 вращение передается через зубчатые пары 40/37 и 14/66. Для сообщения суппорту поперечной подачи вперед и назад включаются, соответственно, муфты М9 и М8. При управлении подачами суппорта выполнен принцип мнемоничности, т. е. направление наклона рукоятки 4 соответствует направлению подачи суппорта. При выполнении токарных работ кинематическая цепь подачи согласовывает вращение шпинделя с перемещением суппорта в продольном или поперечном направлениях: за 1 оборот шпинделя суппорт должен переместиться на величину S. УКБ цепи продольной подачи имеет вид [2]

S = 1 ⋅ in.n. ⋅ π ⋅ m ⋅ z ,

мм / об ,

(2.3)

где in.n. – передаточное отношение привода подачи от шпинделя до реечного колеса; π · m · z – длина делительной окружности реечного колеса. УКБ для цепи минимальной продольной подачи запишется так:

S = 1⋅

60 28 42 26 25 18 15 28 27 4 40 14 ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ π ⋅ 3 ⋅ 10 = 0,07 мм / об. 60 56 50 36 28 45 48 56 28 20 37 66

Быстрые (вспомогательные) перемещения суппорту сообщаются от отдельного электродвигателя М2, (N=1 кВт, nМ2 = 1410 об/мин, ременную передачу, ходовой вал и далее по выше рассмотренным кинематическим цепям. Наличие на

13

левом конце ходового вала муфты обгона М0 позволяет сообщать ему большую частоту вращения (от электродвигателя М2 ) без включения рабочей подачи. Двигатель М2 включается кнопкой 13. 2.5.4. Наладка станка на нарезание резьб [3] При нарезании резьбы за один оборот шпинделя суппорт (резец) должен переместиться на шаг резьбы РР. УКБ винторезной цепи имеет следующий вид:

S = PP = 1 ⋅ in.в. ⋅ PX ,

(2.4) где in.в. – передаточное отношение соответствующей винторезной кинематической цепи от шпинделя до ходового винта; РX – шаг ходового винта станка в мм ( PX = 12 мм). Используя график подач (см. рис. 2.3) можно легко записать УКБ любой винторезной цепи. Например, для метрической резьбы с минимальным шагом: Pmin = 1 ⋅

60 28 42 26 25 18 15 ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅12 = 1 мм 60 56 50 36 28 45 48

При нарезании дюймовой резьбы шаг задается числом ниток на дюйм (1' = 25,4 мм):

PP =

25,4 , K

(2.5)

где К – число ниток на один дюйм резьбы. УКБ цепи для нарезания дюймовой резьбы с минимальным шагом имеет вид: Pmin = 1 ⋅

60 28 42 35 28 36 35 28 18 15 1 мм ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ 12 = 60 56 50 35 25 48 28 35 48 48 24

Шаг модульной*) резьбы выражается через модуль, т. е. РР = π · m · к. Питчевая**) резьба задается диаметральным питчем П. Формула для определения шага нарезаемой питчевой резьбы имеет вид

PP =

24,5π . П

(2.6)

_____________________________________ *) , **) Необходимость нарезания модульной и питчевой резьб связана с проведением ремонта некоторого иностранного оборудования

14

НАРЕЗАНИЕ РЕЗЬБЫ ПОВЫШЕННОЙ ТОЧНОСТИ При нарезании резьбы повышенной точности вращение на ходовой винт передается напрямую. С этой целью включаются зубчатые муфты М2, М4 и М5, соединяя между собой валы Х, XII, ХV и ходовой винт. Точность нарезаемой резьбы в этом случае повышается за счет уменьшения длины винторезной кинематической цепи. УКБ винторезной цепи в этом случае запишется следующим образом:

PP = 1 ⋅ iШ . Г . ⋅ iГ ⋅ PX . ,

(2.7)

где iШ.Г. – передаточное отношение цепи от шпинделя до гитары сменных колес; iГ – передаточное отношение сменных колес гитары. Решая уравнение (2.7) относительно iГ, получим следующую формулу:

iГ =

A PP . = Б PX ⋅ iШ .Г .

(2.8)

Этой формулой можно пользоваться также при расчете iГ в случае нарезания нестандартных резьб. НАРЕЗАНИЕ РЕЗЬБЫ С УВЕЛИЧЕННЫМ ШАГОМ При нарезании резьбы с нормальным шагом ( РР = 1–12 мм) вращение на вал XIII передается непосредственно от шпинделя через колеса 60/60 (i = 1). Для нарезания резьбы с увеличенным шагом (РР = 14–192 мм) зубчатое колесо Z=45 вала. VIII вводится в зацепление с колесом Z =45 вала IV, а вращение на шпиндель должно передаваться через перебор. В зависимости от величины передаточного отношения от шпинделя до вала VIII ( в зависимости от положения блоков перебора), шаг нарезаемой резьбы будет увеличен в 2, 8 и 32 раза. НАРЕЗАНИЕ ТОРЦОВОЙ РЕЗЬБЫ ( АРХИМЕДОВОЙ СПИРАЛИ ) Торцовая резьба применяется, например, в самоцентрирующих кулачковых патронах, в которых движение кулачков в радиальном направлении сообщается с помощью диска, имеющего резьбу на торце. Отвод суппорта (резца) в исходное положение для выполнения последующего перехода при нарезании резьбы, выполняется также путем реверсирования вращения шпинделя. Чтобы исключить из цепи обгонную муфту М0 (см. рис. 2.2), которая передает движение на ходовой вал только при прямом вращении шпинделя, одно из колес блока 28–28 на валу XV вводится в зацепление с жесткозакрепленным на ходовом валу зубчатым колесом Z=56.

15

НАРЕЗАНИЕ МНОГОЗАХОДНЫХ РЕЗЬБ При нарезании многозаходных резьб в уравнение настройки (2.4) вместо шага резьбы РР следует подставить шаг винтовой линии S = К·РP, (К – число заходов). Для того, чтобы нарезать 2-й, 3-й, и т. д. заходы резьбы, необходимо произвести деление, которое может быть выполнено несколькими способами: 1) поворотом заготовки на 1/К часть окружности относительно неподвижного резца; 2) поворотом шпинделя (заготовки) при разомкнутой винторезной цепи; 3) смещением резца вдоль оси заготовки на шаг нарезаемой резьбы. При первом способе поворот заготовки можно выполнить с помощью специального поводкового патрона, состоящего из двух частей. Одна из них закреплена жестко на шпинделе, а другая – с поводковым пальцем может поворачиваться относительно первой части. Отсчет угла поворота заготовки производится по угловой шкале одной из частей патрона. После деления обе части патрона жестко соединяются между собой. Деление по второму способу осуществляется поворотом заготовки (шпинделя) при разомкнутой винторезной цепи. При этом зубчатый блок на валу VIII выводят из зацепления и ставят в нейтральное положение. Угол поворота отсчитывают по шкале, нанесенной на заднем конце шпинделя. На шпинделе и зубчатом блоке имеются зубчатые колеса, число зубьев которых равно числу делений на шкале (Z=60 ), что позволяет свободно вводить в зацепление эти колеса после деления окружности на 2, 3, 4, 5, 6, 10, 12, 15, 30 и 60 частей. Для выполнения этого способа деления необходимо: - остановить главный электродвигатель; - включить фрикционную муфту на прямое вращение шпинделя (поднять ручку 21 вверх); - снять кожух, закрывающий сменные шестерни и приводные ремни; - патронным ключом вращать против часовой стрелки лишь до совпадения риски «60» на диске с риской на фланце. После этого снять натяг в цепи (слегка повернуть шкив в другую сторону) не вызывая поворота шпинделя; - рукоятку 4 (на передней бабке) поставить в положение «деление на многозаходные резьбы»; - вращать шкив против часовой стрелки: при нарезании 2-х заходной резьбы – на 30 делений по диску, 3-х заходной – на 20, 4-х заходной – на 15 и т. д. ; - рукоятку 4 установить в первоначальное положение. 2.6. НАЛАДКА СТАНКА НА ОБРАБОТКУ КОНУСОВ Формообразование конических поверхностей на токарном станке осуществляется одним из следующих способов: 1) поперечным смещением задней

16

бабки; 2) поворотом резцовой каретки суппорта; 3) с помощью конусной линейки; 4) широким резцом – методом копирования. При первом способе корпус задней бабки (задний центр) смещают в поперечном направлении относительно плиты на величину n, благодаря чему ось заготовки, установленной в центрах, образует некоторый угол α с направлением продольной подачи суппорта. Величина смещения n отсчитывается по рискам и определяется по формуле [3] n = L · tgα

,

(2.9)

где L – длина конуса в мм; α – половина угла конуса при вершине. Этим способом можно обрабатывать поверхности с небольшой конусностыо (примерно 1:4), так как неправильное положение центров станка в центровых отверстиях заготовки приводит к быстрому износу центровых отверстий и потере точности базирования. При втором способе резцовую каретку суппорта устанавливают под углом α к линии центров станка и сообщают ей ручное либо (механическое) перемещение. Этот способ позволяет обрабатывать достаточно точно наружные и внутренние конусы небольшой длины, определяемой длиной хода резцовой каретки. Третий способ требует установки на станке специального приспособления - конусной или копирной линейки, которая жестко крепится к станине станка и может быть установлена под требуемым углом к линии центров станка. С линейкой связан поперечный суппорт, который предварительно отсоединяется от ходового винта поперечной подачи. При сообщении суппорту продольной подачи резец получает также поперечное перемещение. Результирующее движение резца направлено под углом α к оси обрабатываемой заготовки. Применение конусных линеек позволяет обрабатывать точные конусы с углом α до 15 – 18°, длина которых не превышает длины линейки. При четвертом способе конусная поверхность образуется путем радиальной подачи резца, у которого проекция главной режущей кромки на его основную плоскость расположена под углом α к оси заготовки. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА: - уравнения кинематического баланса цепей привода шпинделя или подачи суппорта и схемы этих цепей; - расчеты наладки станка на обточку конуса, схема наладки; - практическое выполнение задания (нарезанная резьба и обточенный конус на заготовке (валике).

17

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Основные технические параметры и назначение станка? 2. Какая частота вращения шпинделя дублируется? 3. Каким образом производится сверление отверстий при ручной, механической подаче сверла? 4. Можно ли продолбить на станке шпоночный паз? 5. Чем отличается токарный станок от токарно-винторезного? 6. Как нарезать резьбу повышенной точности? 7. При каких частотах вращения шпинделя нарезается метрическая резьба с шагом, увеличенным в 2, 8 и 32 раза? 8. Где применяется торцовая резьба и как ее нарезать на станке? 9. Назначение муфты обгона в механизме подачи суппорта? 10. При включении каких движений выполняется принцип мнемоничности в управлении станком? 11. Способы деления при нарезании многозаходных резьб; 12. Способы обработки конусов, (пояснить эскизами). 13. Можно ли включить одновременно продольную и поперечную подачу суппорта? 14. Можно ли нарезать, например, метрическую резьбу при подаче суппорта от ходового валика, если она нарезается за несколько проходов? 15. Почему одному и тому же положению рукоятки 5 соответствует нарезание резьбы, например, правой с нормальным шагом и левой с увеличенным? 16. Объяснить по графику (рис. 2.3) и по схеме (рис. 2.2) преимущество сложенной кинематической структуры коробки скоростей. 17. С помощью какой рукоятки перемещается 3 зубчатых блока? 18. Основные узлы станка, их устройство и взаимосвязь? 19. Правила техники безопасности при работе на токарном станке? 20. Составить УКБ и вычислить величины быстрой продольной и поперечной подачи суппорта. 3. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2 ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ И НАЛАДКА ДЕЛИТЕЛЬНОЙ ГОЛОВКИ И ГОРИЗОНТАЛЬНО-ФРЕЗЕРНОГО СТАНКА Делительные механизмы предназначены для поворота или перемещения заготовки (инструмента) на равные или неравные части. К ним относятся: делительные приспособления; делительные столы; делительные головки и другие делительные устройства. Данные механизмы позволяют существенно расширить технологические возможности многих металлорежущих станков.

18

Несмотря на бурное внедрение станков с ЧПУ, делительные механизмы широко используются во многих отраслях машиностроения, так как они позволяют изготавливать довольно сложные детали без больших капитальных затрат в единичном и мелкосерийном производствах. Одной из основных характеристик любого делительного механизма является точность деления. При составлении данных методических указаний были использованы работы [1, 4, 5]. 3.1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ Закрепление знаний и привитие практических навыков по наладке универсальной делительной головки и фрезерного станка на выполнение различных технологических операций. 3.2. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ 1. Изучить правила техники безопасности при выполнении работы (разд. 1 и п. 3.3). 2. Изучить назначение, устройство УДГ и способы деления на ней. 3. Рассчитать настройку УДГ на фрезерование Z=… равнорасположенных канавок и винтовой канавки с шагом Т=…мм на валике диаметром Д = … мм. По таблицам [5] подобрать сменные зубчатые колеса гитар, проверить условие сцепляемости и погрешность подбора ∆ ί. 4. Изучить технологическое назначение, устройство и органы управления станка мод. 6H81. 5. Составить уравнение кинематического баланса цепи привода шпинделя станка при n =…об/мин или цепи подач при S =… мм/мин и вычертить эту цепь. 6. Установить сменные шестерни гитар и профрезеровать 3–5 равнорасположенных канавок на заготовке зубчатого колеса и винтовую канавку на валике глубиной 1,5–2 мм. 7. Составить отчет (см. п. 3.7). 8. Ответить на контрольные вопросы. 3.3. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ РАБОТЫ 3АПРЕЩАЕТСЯ : - пользоваться гаечными ключами, размер которых не соответствует размеру гаек и головок болтов;

19

- находиться в непосредственной близости к гитарам сменных колес и переднего незащищенного конца шпинделя станка; - включать быстрые подачи стола станка при фрезеровании винтовых канавок. 3.4. СРЕДСТВА ТЕХНИЧЕСКОГО ОСНАЩЕНИЯ - универсальная делительная готовка мод. УДГ Н-160 с двусторонним делительным диском, имеющим глухие отверстия, расположенные на концентричных окружностях. На одной стороне диска имеется 16, 17, 19, 21, 23, 29, 30, 31, а на другой 33, 37, 39, 41, 43, 47, 49, 54 отверстий; - гитары (кронштейны) и набор сменных зубчатых колес с числом зубьев: 25, 30 (2 шт.), 35, 40, 50, 55 (2 шт.), 60, 70, 80, 90, 100; - универсальный горизонтально-фрезерный станок консольного типа мод. 6Н81; - заготовки зубчатых колес и валик для нарезания винтовой канавки; - гаечные ключи, отвертки, дисковая фреза и штангенциркуль. 3.5. УНИВЕРСАЛЬНАЯ ДЕЛИТЕЛЬНАЯ ГОЛОВКА УДГ Н-160 3.5.1. Назначение делительных головок Делительные головки служат для расширения технологических возможностей фрезерных станков общего назначения и предназначены для осуществления точных периодических поворотов заготовки на равные и неравные доли окружности. Головки применяются при обработке различных режущих инструментов (метчиков, разверток, зенкеров, фрез и др.), нормализованных деталей машин (болтов, гаек и т. п.), зубчатых колес и фасонных деталей, а также для сообщения вращения заготовке при нарезании винтовых канавок на универсально-фрезерных станках. УДГ отличаются от простых головок тем, что средняя часть их корпуса Б (рис. 3.1), в которую вмонтирован шпиндель, поворотная. Это позволяет устанавливать шпиндель не только в горизонтальном положении, но и под углом, что требуется, например, при предварительном нарезании конических зубчатых колес, конических разверток, дисковых кулачков и других деталей. Отечественные УДГ выпускаются с различной высотой центров Н:100, 135 и 160 мм. Характеристика этих головок N=40, т. е. шпиндель, поворачивается на один полный оборот за 40 оборотов рукоятки.

20

A

Рис. 3.1. Внешний вид делительной головки УДГ Н-160

21

3.5.2. Основные элементы и органы управления УДГ Н - 160 А – основание головки (см. рис. 3.1); Б – поворотный корпус; B – шпиндель; Д1 – делительный диск для непосредственного деления; Д2 – делительный диск для простого и дифференциального деления; 1 – рукоятка для поворота шпинделя при простом и дифференциальном делении; 2 – защелка (фиксатор) рукоятки; 3 – болты для крепления поворотного корпуса; 4 – раздвижные ножки сектора для отсчета угла поворота рукоятки 1; 5 – стопор делительного диска Д2 при простом методе деления; 6 – стопор для закрепления шпинделя В после выполнения деления; 7 – рукоятка ввода и вывода червяка из зацепления с червячным колесом. Делительный диск Д1 для непосредственного деления проградуирован с ценой деления – 1°. К делительной головке прилагается гитара (кронштейн) и сменные зубчатые колеса. 3.5.3. Работа на УДГ НЕПОСРЕДСТВЕННЫЙ СПОСОБ ДЕЛЕНИЯ При непосредственном способе деления червяк Iзах. (рис. 3.2, а) выводят из зацепления с червячным колесом ZK=40 поворотом рукоятки 7 (см. рис. 3.1) против часовой стрелки. Деление осуществляется непосредственно поворотом вручную заготовки (шпинделя) на требуемый угол. Угол поворота отсчитывается по градусной шкале диска Д1 и нониусу с точностью до 5. Угол поворота заготовки определяется до формуле

α=

360° , Z

(3.1)

где Z – требуемое число делений. После деления шпиндель УДГ фиксируется от проворота стопором 6 (см. рис. 3.1). ПРОСТОЙ СПОСОБ ДЕЛЕНИЯ При простом способе деления червяк Iзах. (см. рис. 3.2, б) вводится в зацепление с червячным колесом ZК = 40, а делительный диск (лимб) Д2 зафиксирован от поворота стопором 5.

22

Рис. 3.2. Настройка УДГ Н-160: а) для непосредственного деления; б) для простого деления

23

Деление окружности на равные и неравные части производится поворотом рукоятки I. Величина поворота рукоятки отсчитывается по отверстиям на диске Д2. После поворота рукоятка фиксируется стержнем фиксатора 2, который вставляется в соответствующие отверстия диска. Настройка УДГ на простое деление производится по формуле

n′ ⋅

А N = Б Z

,

(3.2)

где n' - целое число оборотов рукоятки; А – дробная часть оборота рукоятки, в которой знаменатель Б - число отБ верстий на одной из окружностей диска, а числитель А - число отверстий, на которое нужно повернуть рукоятку; N = 40 – характеристика УДГ; Z – требуемое число делений. Пример: Требуется фрезеровать головку винта, имеющую 6 граней. Определить число оборотов рукоятки УДГ. 2 A N 40 = =6 , n′ ⋅ = 6 3 Б Z Для того, чтобы повернуть рукоятку на 2/3 оборота, необходимо подобрать такую окружность на делительном диске Д2, число отверстий которой было бы кратно трем, например, 21, 30, 54. Если взять окружность с 30 отверстиями, то, умножая числитель и знаменатель на 10, получим

2 10 20 n′ = 6 ⋅ = 6 . 3 10 30 Следовательно, после фрезерования каждой грани винта рукоятку УДГ нужно повернуть на 6 полных оборотов и 20 отверстий на окружность с числом отверстий 30. Простым способом можно разделить заготовку на любое число равных частей до 54 (кроме 51 и 53). На большее число этим способом можно разделить в том случае, когда характеристика головки (N = 40) и заданное число частей делится на одно и то же число и знаменатель (Б) при этом получается равным или кратным одному из чисел отверстий на диске Д2. Для удобства отсчета необходимого количества отверстий на диске Д2 имеется раздвижной сектор 4 (рис. 3.1). Сектор состоит из двух линеек, удерживаемых пружиной от произвольного поворота. Отсчитывая отверстия, заключенные между линейками, следует помнить, что их должно быть на единицу больше расчетного.

24

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ СПОСОБ ДЕЛЕНИЯ Деление окружности на заданное число частей свыше 54 и не кратное числу отверстий на делительном диске Д2 производится дифференциальным способом. Сущность такого способа деления состоит в том, что угол поворота шпинделя (заготовки) определяется величиной поворота рукоятки 1 относительно диска Д2 и поворота самого диска, который получает вращение от шпинделя головки через сменные зубчатые колеса гитары. При этом методе червяк Iзах. также должен находиться в зацеплении с червячным колесом ZK= 40, стопор 5 отводится назад , освобождая диск Д2. Гитара (кронштейн 3) дифференциального деления (рис. 3.3) устанавливается так, что может быть повернута вокруг оси зубчатого колеса d и закреплена в нужном положении винтом 4. Для передачи вращения от шпинделя к сменным колесам гитары и далее диску Д2 в задний конус шпинделя вставляется оправка, на цилиндрической шейке которой устанавливается сменная шестерня а. Число оборотов рукоятки определяется так же, как и при простом способе, но не для требуемого числа делений Z, а достаточно близкого к нему ZX (для которого применимо простое деление). С целью компенсации полученной при этом погрешности деления необходимо рассчитать числа зубьев сменных колес а, б, с, d, гитары, чтобы диск Д2 повернулся в нужном направлении на величину ошибки поворота рукоятки. Передаточное отношение гитары iX определяется по формуле

iX =

N ⋅ (Z X − Z ) . ZX

(3.3)

Если iХ – положительное, то направление вращения рукоятки и диска совпадают. При отрицательном же – iX рукоятка и диск должны вращаться в противоположном направлении. Нужное направление вращения диска Д2 обеспечивается установкой в гитаре паразитной шестерни. Числа зубьев сменных колес из набора рассчитываются с помощью специальных таблиц [5]. Для установки сменных колес гитара укомплектована передвижными пальцами и переходными втулками. Чтобы сменные колеса не упирались в другие валы и пальцы, т. е. вошли в зацепление и нормально вращались, должно выполняться условие сцепляемости:

a + в > c + (20 ÷ 25);

c + d > в + (20 ÷ 25).

Если данное условие не выполняется при выбранной комбинации сменных колес, то нужно поменять местами, ведущие колеса и вновь проверить его выполнение.

25

Рис. 3.3. Настройка УДГ на дифференциальный способ деления

26

Для установки сменных колес гитара укомплектована передвижными пальцами и переходными втулками. Чтобы сменные колеса не упирались в другие валы и пальцы, т. е. вошли в зацепление и нормально вращались, должно выполняться условие сцепляемости:

a + в > c + (20 ÷ 25);

c + d > в + (20 ÷ 25).

Если данное условие не выполняется при выбранной комбинации сменных колес, то нужно поменять местами, ведущие колеса и вновь проверить его выполнение. Далее необходимо проверить погрешность подбора зубчатых колес ∆ί , которая определяется по формуле и не должна превышать 0,02 % от рассчитанного передаточного отношения гитары iP.

∆i = ±

(iP − iФ ) ⋅ 100 % , iP

(3.4)

где iф – фактическое передаточное отношение гитары. ФРЕЗЕРОВАНИЕ ВИНТОВЫХ КАНАВОК С ПОМОЩЬЮ УДГ Наладка УДГ и станка для фрезерования на заготовке винтовых канавок состоит из трех этапов: 1. Настройка винторезной цепи, которая связывает посредством сменных зубчатых колес а', в', с', d' винт продольной подачи стола со шпинделем головки (рис. 3.4); 2. Настройка головки на простой способ деления для фрезерования винтовых канавок; 3. Установка стола станка под углом β, равным углу наклона винтовых канавок. Передаточное отношение винторезной гитары рассчитывается по формуле

iвинт. =

P а ′ с′ ⋅ = N⋅ T в′ d ′

,

(3.5)

где Т – шаг винтовой линии фрезеруемых канавок в мм; Р – шаг ходового винта продольной подачи стола в мм (рис. 3.6). Угол поворота стола станка определяется по формуле

arctgβ =

πD , T

(3.6)

где D – диаметр заготовки в мм. При точном подборе iвинт. выполняется количественная зависимость простых движений: 1 об. заготовки → Т мм прод. подачи стола.

27

А

Рис. 3.4. Настройка УДГ и фрезерного станка для фрезерования винтовых канавок

28

Перед фрезерованием винтовых канавок делительный диск Д2 необходимо освободить, отодвинув стопор 5 (см. рис. 3.1). Стержень фиксатора рукоятки 1 ввести в любое отверстие диска. ВНИМАНИЕ ! Шестерни 1 и 2 с числом зубьев Z = 50 (см. рис . 3.4) находятся в постоянном зацеплении, поэтому не следует снимать их при наладке. Наладка УДГ на обработку дискового кулачка по Архимедовой спирали отличается тем, что ее шпиндель устанавливается вертикально, а Т в формуле (3.5) – равен шагу спирали. Обработку кулачка производят на вертикальнофрезерном станке. 3.6. ГОРИЗОНТАЛЬНО-ФРЕЗЕРНЫЙ СТАНОК МОД. 6Н81 3.6.1. Назначение станка Станок предназначен для фрезерования различных заготовок сравнительно небольших размеров, в основном, цилиндрическими, дисковыми, угловыми, фасонными и модульными фрезами в условиях единичного и мелкосерийного производства. Наличие поворотного стола позволяет нарезать винтовые канавки при изготовлении колес с винтовыми зубьями, фрез, сверл, зенкеров и разверток. 3.6.2. Техническая характеристика Рабочая поверхность стола, мм ................…………………………….... 250 х 1000 Пределы угла поворота стола, градус .............………….…………….... ± 45 Наибольшее перемещение стола, мм продольное ..............…………………….………….... 600 поперечное .................…………….………………..... 200 вертикальное ........……………………………............ 340 Расстояние от оси шпинделя до стола, мм: наименьшее ...................….………………….……….. 0 наибольшее ...................…………………….………... 340 Расстояние от оси шпинделя до хобота, мм ...………………………….. 150 Число частот вращения шпинделя .........……….…………….…….......... 16 Пределы частот вращения шпинделя, об/мин .….…………………........ 65–1800 Мощность главного электродвигателя, кВт ......…..…………………..... 4,5 Количество ступеней подач стола .......…………….……………............. 16 Пределы скоростей подач, мм/мин продольных …...........……………………………......... 35–1020 поперечных… ...............………………………………. 28–790 вертикальных…. .......……………………………........ 14–390 Скорость быстрого продольного перемещения стола, мм/мин .…......... 2900 Мощность электродвигателя привода подач, кВт ...………………….... 1,7

29

3.6.3. Основные узлы станка А – станина с коробкой скоростей и шпиндельным узлом (рис. 3.5); Б – хобот с подвесками; В – дополнительная связь консоли с хоботом; Г – поворотная часть стола; Д – поперечные салазки; Е – стол; Ж – консоль с коробкой подач; 3 – основание с резервуаром для охлаждающей жидкости. 3.6.4. Органы управления 1 – рукоятка переключения коробки скоростей; 2 – рукоятка включения перебора шпинделя; 3 – рукоятка ручного продольного перемещения стола; 4 – рукоятка управления продольной подачей стола; 5 – рукоятка управления поперечной подачей; 6 – рукоятка управления вертикальной подачей; 7 – рукоятка ручного вертикального перемещения стола; 8 – рукоятка ручного поперечного перемещения стола; 9 – маховичок переключения коробки подач; 10 – рукоятка переключения перебора коробки подач. 3.6.5. Движения в станке ГЛАВНОЕ ДВИЖЕНИЕ РЕЗАНИЯ Вращение шпинделя с фрезой осуществляется от двигателя М1 (рис. 3.6) через коробку скоростей iV, муфту М1 или перебор iпер.. Частота вращения шпинделя (например, наименьшая) с учетом упругого скольжения ремней η находится из уравнения кинематического баланса (УКБ). nmin = nM 1 ⋅ iV ⋅ η ⋅ iпер. nmin = 1440 ⋅

(3.7)

24 24 20 140 30 25 ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ 0,985 ⋅ ⋅ = 65 об / мин. 38 38 20 210 64 69

При составлении УКБ для других частот вращения шпинделя нужно использовать график (рис. 3.7, а).

30

Рис. 3.5. Внешний вид станка мод. 6Н81

31

а

а

M1

iV

б

i переб. M5

M2

B шп.

M1

iS

M0 M2

Mn

M4 M3

P M P M P M

S верт. S поп. S прод.

Рис. 3.6. Кинематическая (а) и скелетная (б) схемы горизонтально-фрезерного станка мод. 6Н81

32

Рис. 3.7. График частот вращения шпинделя (а) и график продольных подач стола станка мод. 6Н81 (б)

33

ДВИЖЕНИЯ ПОДАЧ Продольное, поперечное и вертикальное поступательные движения стола осуществляются от двигателя М2 (рис. 3.6) через коробку подач iS муфты М0, М2, кулачковые муфты М3, М4, М5 и ходовые винты Sверт. , Sпоп. , Sврод. Кулачковые муфты М3, М4 и М5 выполнены двусторонними для возможности реверсирования подач. Скорость продольной подачи (например, наименьшей) определяется также из УКБ. S min = nM ⋅ iS ⋅ p , 2

S min = 1420 ⋅

24 28 18 15 2 22 42 30 35 14 19 ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ 6 = 30 мм / мин. 38 34 37 37 36 42 30 33 19 28 19

(3.8)

Используя график подач (рис. 3.7, б) и кинематическую схему привода подач (рис. 3.6), можно также составить УКБ для поперечных и вертикальных подач. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ДВИЖЕНИЯ Вспомогательные движения – это все указанные перемещения стола, выполняемые на быстром ходу или вручную. Эти перемещения осуществляются с постоянной скоростью от двигателя М2. При включении муфты М2 движение от двигателя, минуя коробку подач (рис. 3.6, а, б), непосредственно передается на вал ХIII, который при быстром вращении муфтой обгона М0 автоматически разъединяется с корпусом червячного колеса Z=36. Все перемещения стола могут осуществляться вручную соответствующими рукоятками. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА: - расчеты настройки УДГ Н-160 на различные способы деления и на фрезерование винтовых канавок, проверки условия сцепляемости и погрешности подбора сменных колес гитар (iX и iВИНТ.); - уравнения кинематического баланса цепей привода шпинделя или подачи стола и схемы этих цепей; - практическое выполнение задания (профрезерованные равнорасположенные канавки на заготовке зубчатого колеса и винтовая канавка на валике).

34

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Назначение, устройство и органы управления УДГ Н-160 и станком мод. 6Н81. 2. Что называется характеристикой УДГ? 3. Сущность дифференциального способа деления. 4. Почему дифференциальное деление возможно только при горизонтальном положении шпинделя УДГ? 5. В каких случаях применяется непосредственный, простой и дифференциальный способы деления на УДГ и чем они отличаются? 6. Почему нельзя разделить простым способом на УДГ окружность, например, на 67 и 97 равных частей? 7. Можно ли с использованием УДГ нарезать зубчатое колесо с винтовыми зубьями, если их число равно, например, 57, 61 ? 8. Чем отличается наладка УДГ и станка на обработку кулачка по Архимедовой спирали от наладки на фрезерование винтовой канавки на валике? 9. Условие сцепляемости сменных зубчатых колес и гитар. 10. Основные узлы станка мод. 6Н81 и их взаимосвязь. 11. Почему станок мод. 6Н81 называется консольным? 12. Количественная зависимость простых движений заготовки при обработке винтовой канавки и кулачка по Архимедовой спирали. 13. Можно ли одновременно включить все 3 подачи стола на станке? 14. Назначение сменных колес при фрезеровании винтовых канавок. 15. Как включаются вспомогательные (быстрые) подачи стола? 16. Какие блоки зубчатых колес перемещаются с помощью рукояток: 1, 2, 9 и 10? 17. Почему кулачковые муфты М3, М4 и М5 выполнены двусторонними? 18. Назначение муфты обгона М0 в коробке подач станка. 19. Можно ли с помощью УДГ нарезать зубчатое колесо, если его радиус больше высоты центров головки? 4. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3 ПРОВЕРКА НА ТОЧНОСТЬ ТОКАРНО-ВИНТОРЕЗНОГО СТАНКА В связи с требованиями повышения качества деталей машин, их долговечности и надежности, особое значение приобретает точность выполнения технологических операций на металлорежущих станках. Общесоюзным стандартом установлены нормы точности для всех типов станков. Поэтому проверке на нормы точности должен подвергаться каждый изготовленный станок [6].

35

ГОСТ 18097–88 предусматривает 14 проверок точности токарновинторезных станков в нерабочем состоянии и 3 проверки в работе. 4.1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ Привитие практических навыков по проведению проверок металлорежущих станков на точность. 4.2. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ 1. Изучить правила техники безопасности при выполнении работы (раздел I и п. 4.3). 2. Ознакомиться с методикой проведения проверок и со средствами технического оснащения работы. 3. Провести проверку станка на точность по нижеизложенной методике. 4. Составить отчет. 5. Ответить на контрольные вопросы. 4.3. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ РАБОТЫ При выполнении работы необходимо: - все проверки геометрической точности станка (в статике) производить при выключенном электродвигателе главного движения; - выбивать оправки из шпинделя легкими ударами медного прутка, вставленного в отверстие шпинделя. Чтобы оправки не упали на станину или на пол, держать их рукой; - все проверки производить при хорошем освещении зоны установки приборов; - беречь оправки и приборы от падения и ударов о другие металлические предметы; - проверку кинематической точности винторезной цепи производить при наименьшей частоте вращения шпинделя. 4.4. СРЕДСТВА ТЕХНИЧЕСКОГО ОСНАЩЕНИЯ - токарно-винторезный станок мод. УТ16Д; - контрольные оправки; - индикатор со стойкой.

36

4.5. ПРОВЕРКА ТОЧНОСТИ СТАНКОВ В СТАТИКЕ 4.5.1. Проверка прямолинейности продольного перемещения суппорта в горизонтальной плоскости В центрах передней и задней бабок (рис. 4.1) устанавливают оправку с цилиндрической измерительной поверхностью. Резцедержатель должен быть расположен как можно ближе к оси центров. На суппорте (в резцедержателе) укрепляют индикатор так, чтобы его измерительный наконечник касался боковой образующей оправки и был направлен к ее оси перпендикулярно образующей. Показания индикатора на концах оправки должны быть одинаковыми. Суппорт перемещают в продольном направлении на всю длину хода. Отклонение определяют как наибольшую алгебраическую разность показаний индикатора. Допустимое отклонение 0,005 на длине от 125 до 200 мм. 4.5.2. Проверка прямолинейности продольного перемещения суппорта в вертикальной плоскости В отличие от проверки 4.5.1 индикатор устанавливается так, чтобы его измерительный наконечник касался верхней образующей оправки (см. рис. 4.1). Допускаемое отклонение 0,008 мм на длине от 125 до 200 мм. 4.5.3. Проверка радиального биения центрирующей поверхности шпинделя под патрон На неподвижной части станка укрепляют индикатор так, чтобы его измерительный наконечник касался проверяемой поверхности (рис. 4.2, а) и был направлен перпендикулярно образующей конуса. Шпиндель приводят во вращение (в рабочем направлении). Шпиндель при измерении должен сделать не менее 2-х оборотов. Отклонение определяют как наибольшую алгебраическую разность показаний индикатора. Допускаемое отклонение – 0,007 мм. 4.5.4. Проверка торцевого биения опорного буртика шпинделя В отличие от проверки 4.5.3 измерительный наконечник индикатора касается опорного буртика шпинделя (см. рис. 4.2, б) на возможно большем расстоянии от центра и перпендикулярен ему. Измерения производят в 2-х диаметрально противоположных точках поочередно. Отклонение определяют как наибольшую алгебраическую разность показаний индикатора в каждом его положении. Допускаемое отклонение – 0,010 мм.

37

Рис. 4.1. Схема установки индикатора для проверки прямолинейности продольного перемещения суппорта: а) в горизонтальной плоскости; б) в вертикальной плоскости

Рис. 4.2. Схема установки индикатора для проверок: а) радиального биения центрирующей шейки шпинделя; б) торцового биения опорного буртика шпинделя

Рис. 4.3. Схема установки индикатора для проверки радиального биения оси конического отверстия шпинделя

Рис. 4.4. Схема установки индикатора для проверки осевого биения шпинделя

38

4.5.5. Проверка радиального биения конического отверстия шпинделя у торца и на длине В отверстие шпинделя (рис. 4.3) вставляют контрольную оправку. На неподвижной части станка укрепляют индикатор так, чтобы его измерительный наконечник касался поверхности оправки и был перпендикулярен образующей. Шпиндель приводят во вращение (в рабочем направлении). При каждом измерении шпиндель должен сделать не менее 2-х оборотов. Отклонение определяют как наибольшую алгебраическую разность показаний индикатора в каждом положении. Допускаемое отклонение (при L = 200 мм): в положении а – 0,007 мм; в положении б – 0,01 мм. 4.5.6. Проверка осевого биения шпинделя В отверстие шпинделя передней бабки вставляют контрольную оправку (рис. 4.4) с центровым отверстием под шарик. На неподвижной части станка укрепляют индикатор так, чтобы его плоский измерительный наконечник касался шарика, вставленного в центровое отверстие оправки. Шпиндель приводят во вращение (в рабочем направлении). При измерении шпиндель должен сделать не менее 2-х оборотов. Отклонение определяют как наибольшую алгебраическую разность результатов измерений. Допустимое отклонение – 0,005 мм. 4.5.7. Проверка одновысотности оси вращения шпинделя и оси отверстия пиноли по отношению к направляющим станины Заднюю бабку с полностью выдвинутой пинолью (рис. 4.5) устанавливают на расстоянии 300 мм от торца шпинделя до торца пиноли. Заднюю бабку и пиноль закрепить. В отверстие шпинделя и в отверстие пиноли задней бабки вставляют оправки с цилиндрической измерительной поверхностью одинакового диаметра (можно поочередно использовать одну оправку). На суппорте укрепляют индикатор так, чтобы его измерительный наконечник касался поверхности одной из оправок на расстоянии, равном двум диаметрам оправки от торца шпинделя (пиноли) и был направлен к ее оси перпендикулярно образующей. Затем суппорт перемещают в сторону оправки и, не изменяя положения индикатора, производят проверку одновысотности с первой оправкой (при пользовании одной оправкой после замеров на шпинделе выколотить ее и вставить в пиноль).

39

Рис. 4.5. Схема установки индикатора для проверки одновысотности оси вращения шпинделя и оси отверстия пиноли по отношение к направляющим станины

Рис. 4.6. Схема установки индикатора для проверки параллельности оси вращения шпинделя продольному перемещению суппорта: а) в вертикальной плоскости; б) в горизонтальной плоскости

Рис. 4.7. Схема установки индикатора для проверки параллельности продольного перемещения верхних салазок суппорта оси вращения шпинделя в вертикальной плоскости

40

Для определения наибольшего показания индикатора верхнюю часть суппорта (поперечные салазки) перемещают в поперечном направлении вперед и назад. Результат измерения у шпинделя вычисляют как среднее арифметическое двух измерений после первого измерения шпиндель поворачивается на 180°. Отклонение определяют как наибольшую алгебраическую разность показаний индикатора двух измерений (у шпинделя и у пиноли). Допускаемое отклонение – 0,02 мм. 4.5.8. Проверка параллельности оси вращения шпинделя продольному перемещению суппорта В отверстие шпинделя вставляют оправку. На суппорте укрепляют индикатор так, чтобы его измерительный наконечник касался измерительной поверхности оправки и был направлен к оси перпендикулярно образующей (рис. 4.6). Суппорт перемещают в продольном направлении на длину L =200 мм. Измерения производят по двум противоположным образующим оправки (при повороте шпинделя на 180°). Отклонение определяют как среднее арифметическое результатов не менее чем двух измерений в каждой плоскости. Допускаемое отклонение: в позиции а – 0,01 мм; в позиции б – 0,005 мм. 4.5.9. Проверка параллельности продольного перемещения верхних салазок суппорта оси вращения шпинделя передней бабки в вертикальной плоскости В отверстие шпинделя (рис. 4.7) плотно вставляют контрольную оправку. На верхних салазках суппорта (в резцедержателе) укрепляют индикатор так, чтобы его наконечник касался измерительной поверхности оправки перпендикулярно образующей. Верхние салазки суппорта перемещают вдоль оси шпинделя. Измерение производят не менее чем в 3-х поперечных сечениях оправки – крайних и среднем. Для определения наибольшего, показания индикатора в каждом из положений суппорта верхнюю часть суппорта (поперечные салазки) перемещают в поперечном направлении (вперед и назад). Измерения производят по двум диаметрально противоположным образующим оправки (при повороте шпинделя на 180°). Допускаемое отклонение на расстоянии от торца шпинделя: 100 мм – 0,012мм; от 100 до 150 мм – 0,016 мм и от 150 до 300 мм – 0,02 мм.

41

4.5.10. Проверка перпендикулярности поперечного перемещения поперечного суппорта к оси вращения шпинделя В отверстие шпинделя вставляют специальную оправку с фланцем (рис. 4.8), торцовая поверхность которого перпендикулярна к ее оси. На верхнюю часть суппорта устанавливают индикатор так, чтобы его измерительный наконечник касался торца оправки и был перпендикулярен ей. Верхнюю часть суппорта (поперечные салазки) перемещают в поперечном направлении на всю длину диаметра фланца оправки. Отклонение определяют как среднее арифметическое результатов двух измерений – в первоначальном положении шпинделя после его поворота на 180°; каждый из результатов определяется как наибольшая алгебраическая разность показаний индикатора. Допускаемое отклонение – 0,008 мм. 4.5.11. Проверка параллельности перемещения пиноли направлению продольного перемещения суппорта в вертикальной и горизонтальной плоскостях Заднюю бабку с полностью выдвинутой пинолью устанавливают на расстоянии 300 мм от торца шпинделя до торца пиноли (рис. 4.9). Пиноль вдвигают в заднюю бабку и зажимают. На суппорте укрепляют индикатор так, чтобы его измерительный наконечник касался поверхности пиноли перпендикулярно образующей. Пиноль освобождают, выдвигают на 100 мм и снова зажимают. Суппорт перемещают в продольном направлении в сторону передней бабки так, чтобы наконечник индикатора снова коснулся образующей пиноли в той же точке, что и при первоначальной установке. Отклонение в каждой из плоскостей определяют как наибольшую величину алгебраической разности показаний индикатора в двух указанных положениях суппорта и пиноли. Допускаемые отклонения: при L=50 мм: в позиции а – 0,01 мм, в позиции б – 0,006 мм; при L = 100 мм: в позиции а – 0,02 мм, в позиции б – 0,006 мм. 4.5.12. Проверка параллельности оси конического отверстия пиноли задней бабки перемещению суппорта в вертикальной и горизонтальной плоскостях Заднюю бабку устанавливают на расстоянии примерно 700 мм от торца шпинделя до торца пиноли, полностью вдвинутой в бабку.

42

Рис. 4.8. Схема установки индикатора для проверки перпендикулярности перемещений поперечного суппорта к оси вращения шпинделя

Рис. 4.9. Схема установки индикатора для проверки параллельности перемещения пиноли направлению продольного перемещения суппорта: а) в вертикальной плоскости; б) в горизонтальной плоскости

Рис. 4.10. Схема установки индикатора для проверки параллельности оси конического отверстия пиноли задней бабки перемещения суппорта: а) в вертикальной плоскости; б) в горизонтальной плоскости

43

В отверстие пиноли (рис. 4.10) вставляют контрольную оправку. На суппорте устанавливают индикатор так, чтобы наконечник касался поверхности оправки перпендикулярно образующей. Суппорт перемещают в продольном направлении на длину. Отклонение определяют как наибольшую алгебраическую разность показаний индикатора в указанных положениях суппорта. Допускаемое отклонение при L= 200 мм: в позиции а – 0,016 мм; в позиции б – 0,016 мм. 4.5.13. Проверка точности кинематической цепи от шпинделя до суппорта Цепь передач настраивают таким образом, чтобы за каждый оборот шпинделя производилось перемещение суппорта на длину, равную шагу ходового винта. Контрольную винтовую пару закрепляют в центрах (рис. 4.11, а). Индикатор устанавливают на суппорте так, чтобы его измерительный наконечник касался торца контрольной гайки. Ходовому винту сообщают вращение от шпинделя с передачей, равной отношению шага контрольного винта к шагу ходового винта. Отклонение определяют как наибольшую разность показаний индикатора в любом участке измерения. Допускается устанавливать индикатор на суппорте так, чтобы его измерительный наконечник касался непосредственно боковой стороны профиля контрольного винта (см. рис. 4.11, б). Допускаемое отклонение на длине измерения 300 мм – 0,03 мм. 4.6. ПРОВЕРКА СТАНКА В РАБОТЕ 4.6.1. Проверка точности геометрической формы цилиндрической поверхности образца На станке, в патроне или в отверстии шпинделя, закрепляют образец и производят обработку его наружной цилиндрической поверхности. Проверку постоянства диаметра обработанной поверхности производят микрометром. Отклонения определяют по разности диаметров обработанной поверхности. Допускаемое отклонение – 0,07 мм по длине измерения 200 мм.

44

Рис. 4.11. Схема установки индикатора для проверки кинематической точности винторезной цепи (от шпинделя до суппорта): а) с помощью контрольной винтовой пары (1 – гайка, 2 – винт); б) с помощью только контрольного винта

45

4.6.2. Проверка плоскостности торцовой поверхности образца, обработанной на станке Образец закрепляют на станке, в патроне или в отверстии шпинделя и производят обработку торцовой поверхности. Проверку можно произвести не снимая образца со станка. Для этого индикатор укрепляют на суппорте так, чтобы его измерительный наконечник касался проверяемой поверхности и был ей перпендикулярен. Верхнюю часть суппорта перемещают в поперечном направлении на длину, равную диаметру торца образца. Отклонение определяют как половину наибольшей алгебраической разности показаний индикатора. Допускаемое отклонение – 0,01 мм при диаметре образца 200 мм. Результаты измерений всех погрешностей геометрической точности станка оформить в виде таблицы №№

Проверяемый

п/п

параметр

Эскиз проверки

Погрешность допустимая

фактическая

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Дать определение геометрической и кинематической точности станков. 2. Какая погрешность возникает при обточке валика в центрах, если оси передней и задней бабок не совпадают в горизонтальной или в вертикальной плоскости? В каком случае, при прочих одинаковых условиях, эта погрешность будет больше? (пояснить эскизом). 3. Какой формы получится торцовая поверхность, если поперечный суппорт перемещается не перпендикулярно оси шпинделя? 4. При каких отклонениях геометрической точности станка на валике, обрабатываемом в центрах, образуется бочкообразность и седлообразность (вогнутость)? 5. Как проверяется кинематическая точность винторезной цепи? 6. Причина появления огранки при обточке валика в патроне.

46

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Металлорежущие станки: Учебник для машиностроительных втузов / Под ред. А. С. Проникова. – M.: Машиностроение, 1981 – 470 с. 2. Модзелевский А. А. и др. Токарные станки. – М.: Машиностроение, 1973 – 280 c. 3. Металлорежущие станки Т. 1 / Под ред. Н. С. Ачеркана. – М.: Машиностроение, 1965 – 764 с. 4. Кугер А. М., Киватицкий М. М., Покровский А. А. Металлорежущие станки (альбом общих видов, кинематических схем и узлов). – М.: Машиностроение, 1972 – 437 с. 5. Петрик И. И., Шишков В. А. Таблицы для подбора зубчатых колес. – М.: Машиностроение, 1964 – 525 с. 6. ГОСТ 18097 – 88Е. Станки токарные и токарно-винторезные (нормы точности и жесткости). – М.: Издательство стандартов, 1988.