Головок агрегатних верстатів

Мета роботи: ознайомитись з кінематикою та послідовністю налагодження силових самодіючих плоскокулачкових головок агрегатних верстатів; засвоїти методику розрахунку параметрів настроювання головки.

Обладнання, пристрої, інструменти: фрезерний широкоуніверсальний верстат з ЧПК мод. 6А76ПФ2.

2.1. Теоретичні відомості

2.1.1. Призначення та кінематика силових головок

Силові самодіючі плоскокулачкові головки [14] відносяться до уніфікованих вузлів агрегатних верстатів і застосовуються для автоматизо-ваного виконання операцій точіння, розточування, фрезерування, свердління, зенкерування, розвертування та різьбонарізання [1, 12].

На рис. 2.1 представлена кінематична схема головки, на якій спрощено зображені приводи головного руху (обертання) пінолі 7 та її осьової подачі. Обидва рухи забезпечуються одним електродвигуном: головний рух - через зубчасті колеса А, Б, В, Г - черв’як 3 - до пінолі 7; рух подачі – від черв’ячної передачі 3 – пару зубчастих коліс на вертикальних валах (при включеній кулачковій муфті керування 1) – змінні зубчасті колеса Д, Е – кулачок 8 – штовхач 9 – до пінолі 3. Шліцові пази, виконані в отворі черв’яка 3, в які входять шліці шпинделя пінолі, - передають останній обертальний момент і дають можливість зміщуватись в осьовому напрямку.

З піноллю пов’язаний кронштейн і штанга з кулачками 6, що натискають на штовхачі мікроперемикачів 5. Від мікроперемикачів подаються команди електродвигуну головки на зміну режиму роботи (перемикання з режиму швидкого підводення на режим робочої подачі – див. табл. 2.1).

 

Таблиця 2.1

Типові цикли роботи силової плоскокулачкової головки

Схеми циклів	Номер та найменування циклу
	І. Свердління, зенкерування, розвертування, обточування, розточування
РП РВ ШП ВП ШВ	ІІ. Різьбонарізання
ВП РП ШВ	ІІІ. Фрезерування
ВП ШВ	ІV. Обробка з перебігом
ШВ1 ВП ШВ2 ШП1	V. Глибоке свердління

В табл. 2.1 застосовані такі скорочення: ШП – швидке підведення; ШВ – швидке відведення; РП – робоча подача; РВ – робоче відведення; ВП– вихідне положення.

Запобіжна кулькова муфта 2, виконана разом із черв’ячним колесом 3, призначена для захисту привода від поломок при перевантаженнях (недопустимому збільшенні обертального моменту на пінолі в процесі обробки, зіткненні пінолі з жорсткою перешкодою). В подібних випадках обертальний момент збільшується і на вертикальному валу з черв’ячним колесом, кульки 4 запобіжної муфти (рис. 2.2), що розташовані в розточках по колу черв’ячного колеса 1, викочуються з конічних лунок, виконаних на верхній поверхні втулки 2, внаслідок чого колесо починає провертатись на маточині втулки, на якій воно установлено по вільній посадці. Таким чином, обертальний момент від колеса 1 вже не передається втулці 2 – ланцюг подачі розмикається, піноль зупиняється. Кульки підтискаються до поверхонь лунок пружинами, що знаходяться в розточках колеса 1 через пальці 3. Всього в колесі виконано шість розточок, таким чином, число установлених кульок може змінюватись від 1 до 6. Разом з ним змінюється і максимально допустимий обертальний момент на вертикальному валу і в такий спосіб здійснюється налагодження муфти.

Ланцюг подачі можна розімкнути і примусово у будь-який момент під час обробки, за допомогою кулачкової муфти керування 1 (див. рис.2.1). При повороті кутового важеля ліворуч за схемою, кулачки верхньої півмуфти виходять із зчеплення з кулачками нижньої півміфти – зубчастим колесом, що установлено по посадці із зазором на одному валу з черв’ячним колесом 3 і передає обертання валу з колесами Д, Е. В результаті розчеплення кулачків, нижня півмуфта, а з нею і піноль 7 зупиняються.

Для здійснення встановлювальних переміщень корпуса головки використовують гвинт 4, який обертають за квадрат вручну за допомогою накидного ключа.

 

2.1.2. Налагодження силових головок

Попереднє налагодження плоскокулачкових головок здійснюється на заводі-виготовлювачі [9], однак у виробничих умовах в процесі експлуатації доводиться часто змінювати параметри їх настроювання.

Спочатку настроюється ланцюг головного руху, рівняння кінематичного балансу якого має вигляд

 

,

 

де n_п, n_е – частоти обертання пінолі 7 головки (див. рис. 2.1) та вала електродвигуна відповідно, об/хв.; z_А, z_Б, z_В, z_Г – числа зубців змінних шестерень А, Б, В, Г.

Ланцюг подачі налагоджується з допомогою змінних зубчастих коліс Д, Е, черв’яка 3 та кулачка 8. Кожний з вказаних елементів входить в уніфікований набір, з якого виходячи із заданих подачі та циклу обробки (табл. 2.1) обирають необхідні колеса, черв’як та кулачок.

Налагодження починають з вибору кулачка 8, який забезпечує робочий хід пінолі 7 в межах 3...80 мм та холостий хід (швидке підведення або відведення пінолі) – 83 мм. Робоча частина профілю кулачка виконана згідно із архімедовою спіраллю, що дозволяє отримати постійну швидкість переміщення штовхача 9, пов’язаного з піноллю. Ділянки кулачка, що відповідають холостим ходам, виконують за скріпленою дугами кола логарифмічною спіраллю для забезпечення сталості кута тиску між елементами кулачкового механізму і усунення імовірності його самогальмування. За напрямком підйому профілю кулачки можуть бути правими і лівими (останні використовують в головках з навісними пристроями, при необхідності реверсу шпинделя головки для одержання правого обертання шпинделя пристрою).

Черв’яки 3 головки можуть мати один, три або шість заходів. Однозаходні черв’яки застосовують для реалізації відносно невеликих подач (обробка стальних заготовок); тризаходні – при розвертуванні або обробці легких сплавів; шестизаходні – для виконання різьбонарізних робіт. За допомогою головки при уніфікованому налагодженні можуть нарізатись різьби з кроком 0,5...2 мм.

Ланцюг подачі пінолі силової головки настроюється згідно із таким рівнянням балансу

 

,

 

де S_п – подача пінолі, мм/об; Т – крок архімедової спіралі профіля кулачка, мм; К- число заходів черв’яка;z_Д і z_Е – число зубців змінних шестерень Д і Е.

 

2.2. Хід роботи

1. Ознайомитись з призначенням та кінематичною схемою силової самодіючої плоскокулачкової головки агрегатного верстата, послідовністю налагодження та типовими циклами її роботи.

2. Згідно із вказаним викладачем номером варіанта, за наведеними у табл. 2.2 вихідними даними – заданими видом обробки, частотою обертання (n_п) та подачею (S_п) пінолі, користуючись табл. 2.1 та рівняннями кінематичного балансу (див. розд. 2.1) визначити номер робочого циклу головки, числа зубців змінних коліс А, Б, В, Г, Д, Е, число заходів черв’яка, крок архімедової спіралі кулачка (з ряду 3, 5, 10, 15, 20, 30, 40, 60, 80 мм). Номінальну частоту обертання вала електродвигуна привода головки (n_е) прийняти рівною 1500 об/хв.

 

2.3. Зміст звіту

Навести визначення номеру типового циклу роботи головки та розрахунки параметрів настройки її кінематичних ланцюгів.

 

2.4. Контрольні запитання

1. Яке призначення силових самодіючих плоскокулачкових головок?

2. По яких кінематичних ланцюгах передаються головний рух різання та рух подачі?

3. Як здійснюється налагодження запобіжної кулькової муфти?

4. Від яких параметрів залежить швидкість різання та подача при обробці з використанням силової головки?

5. За допомогою яких змінних елементів проводиться налагодження головки?

 

Таблиця 2.2

Вихідні дні для проведення налагодження

силової самодіючої плоскокулачкової головки

№ вар-та	Вид обробки	Швидкість різання (nп), об/хв	Подача (Sп), мм/об; крок різьби
	Обточування		0,2
	Розточування		0,3
	Зенкерування		0,5
	Розвертування		0,2
	Фрезерування		0,2
	Різьбонарізання		0,5
	Глибоке свердління		0,6
	Обточування		0,2
	Свердління		0,3
	Розвертування		0,3
	Зенкерування		0,4
	Розточування		0,8
	Різьбонарізання
	Фрезерування		0,5
	Зенкерування		0,8