Задания для аудиторных практических занятий.
Практическая работа 1
Определение передаточных отношений зубчатых передач, составление кинематической схемы коробки скоростей.
Цель работы:
знать устройство, принципы работы металлорежущих станков;
уметь читать и составлять кинематические схемы.
Порядок выполнения:
- Определите количество ступеней коробки скоростей (рис.1).
- Перерисуйте кинематическую схему коробки скоростей, произведите нумерацию шестерней, начиная с левой на валу №1.
- Согласно своего варианта задания определите геометрический ряд частот вращения шпинделя, приведите полученные результаты к предпочтительным (стр. 21 Приложения).
- Определите диапазон регулирования частоты вращения шпинделя.
- Определите число зубьев шестерни 4 при известных передаточном отношении u24 и количестве зубьев шестерни 2 .
- Определите передаточное отношение u57(47) при известном соотношении частот оборотов шпинделя. Подберите шестерни, соответствующие этому условию.
Какая из них является шестерней, а какая колесом? (обоснуйте свой ответ).
- Результаты занесите в Таблицу №2.
Таблица 1
Варианты задания:
| 1 вариант | 2 вариант | ||
| Знаменатель геометрического ряда Частот вращения | 1,26 | 1,58 | |
| Минимальная частота вращения шпинделя, об/мин. | |||
| Частота вращения электродвигателя, об/мин. | |||
| u24 | 0.34 | 0.49 | |
| z2 | |||
| u57(47) | n5/n7 | n4/n7 |
Отношение максимальной частоты вращения шпинделя к минимальной называется диапазоном регулирования частоты вращения шпинделя:
n max/nmin=D
Рис.1 Кинематическая схема коробки скоростей
Таблица 2
| Расчетное значение | Предпочтительное значение | |
| n1 = nmin | ||
| n2 = nmin × j 1= n1 х j | ||
| n3 = nmin × j2 | ||
| n4 = nmin × j3 | ||
| n5 = nmin × j4 | ||
| n6 = nmin × j5 | ||
| n7 = nmin × j6 | ||
| n8 = nmin × j7 | ||
| D | ||
| Кол-во зубьев шестерни 4 | ||
| u57(47) | ||
| z5,z7 |
Методические указания к выполнению практической работы
Коробка скоростей — механизм, предназначенный для ступенчатого изменения частоты (скорости) вращения ведомого вала при постоянной частоте вращения ведущего путём изменения передаточного числа .
Парное зубчатое колесо - зубчатое колесо передачи, рассматриваемое по отношению к другому зубчатому колесу данной передачи.
Зубчатое колесо 2 (рис.1) является парным колесу 1, зубчатое колесо 1 парное колесу 2.
Шестерня – зубчатое колесо передачи с меньшим числом зубьев.
Колесо – зубчатое колесо передачи с большим числом зубьев.
Передаточное отношение зубчатой передачи – это отношение угловой скорости ведущего зубчатого колеса к угловой скорости ведомого зубчатого колеса.
Ведущее зубчатое колесо – зубчатое колесо передачи, которое сообщает движение парному зубчатому колесу.
Ведомое зубчатое колесо - зубчатое колесо передачи, которому сообщает движение парное зубчатое колесо.
Передача или ступень – это пара взаимодействующих шестерен. Каждая передача обеспечивает вращение со своей, определенной угловой скоростью, или, как можно сказать, обладает своим передаточным числом т.е. отношением числа зубьев ведомой шестерни к числу зубьев ведущей шестерни. Таким образом, высшая передача имеет наименьшее передаточное число, а низшая передача – наибольшее передаточное число.
По ГОСТ 16530-83 передаточным числом зубчатой передачи называется отношение числа зубьев колеса к числу зубьев шестерни (ведомого к ведущему): 
.
Передаточное отношение 
(иногда используется обозначение 
) определяется при ведущем колесе 1, передаточное отношение 
определяется если ведущим является колесо 2:
, 
Знак «+» берется для внешнего зацепления (рис.1 ), знак «–» для внутреннего зацепления.
Рис. 2 Схема зацепления колес
Передаточные отношения определяются при помощи тех или иных геометрических элементов звеньев передачи. Найденное его значение выражает отношение угловых скоростей (1/2 или n1/n2) двух валов передачи, между которыми это отношение определяется.
Передаточное отношение сложной передачи – передачи, составленной из нескольких простейших передач, равно произведению передаточных отношений простейших передач:
i1k = i12 * i23 * i34 * ... * i(k-1)k.-уравнение кинематического баланса для вращательного движения.
Коробки скоростей станка состоят из двухваловых передач, которые могут передавать ведомому валу II несколько различных скоростей.
Общее число скоростей коробки определяется перемножением чисел скоростей, имеющихся на каждом валу, поэтому такие передачи получили название множительных.
Рис.3
Рис. 4
Числа оборотов шпинделя рассчитывают по формуле
ni = nmin × jn-1
Полученные результаты принимаем в соответствии с нормальными рядами чисел оборотов шпинделя в станкостроении.
Частоту вращения первичного вала выбирают наибольшей.
n = n мах = …..об\мин
Для нарезания резьбы на токарном станке необходимо, чтобы в то время, когда нарезаемая деталь делает полный оборот, резец перемещался на величину шага (хода) однозаходной и хода многозаходной нарезаемой резьбы.
После нескольких проходов резца, углубляемого перед каждым проходом в металл детали, на поверхности последней получаются винтовая канавка и винтовой выступ, образующие резьбу.
Указанное выше согласование скоростей перемещения резца и вращения детали достигаются на современных станках соответствующей установкой рукояток коробки подач, а на старых станках путем соединения шпинделя и ходового винта набором сменных зубчатых колес. Встречаются станки, у которых коробка подач не обеспечивает возможности нарезания некоторых резьб. На таких станках при нарезании резьб, кроме коробки подач, используются и сменные колеса.
К таким станкам прилагаются наборы сменных зубчатых колес.
Набор может состоять из колес с числом зубьев, кратным 5, а именно: 20; 20; 25; 30; 35; 40; 45; 50; 55; 60; 65; 70; 75; 80; 85; 90; 95; 100; 110; 120. Иногда в набор входят только колеса счетным числом зубьев (кратным 2), а именно: 20; 20; 24; 28; 32; 36; 40; 44; 48; 52; 56; 60; 64; 68; 72; 76; 80; наборами с нечетными числами колес.
К каждому из этих наборов прилагается колесо, имеющее 127 зубьев, так как число 127 входит в передаточное отношение сменных колес, если шаг нарезаемой резьбы выражен в дюймах.
Передаточное отношение сменных зубчатых колес, устанавливаемых на станок при нарезании резьбы, равно шагу резьбы нарезаемого винта, деленному на шаг резьбы ходового винта станка, на котором нарезается резьба.
Правило это выражается формулой
i=Sн/Sх, (1)
где i — передаточное отношение сменных зубчатых колес; SH — шаг нарезаемой резьбы; Sx — шаг ходового винта станка.
Шаги резьб нарезаемой и ходового винта, подставляемые в формулу (1), должны быть выражены в одинаковых мерах. Если шаг резьбы выражен в дюймах, его необходимо перевести в миллиметры, умножив на 25,4.
Умножая числитель и знаменатель дроби, выражающей передаточное отношение сменных колес , например на 20, получаем 1х20/2х20=20/40
Числитель дроби указывает, что число зубьев колеса z1 должно быть равно 20, а знаменатель, что число зубьев колеса z2 должно быть равно 40.
При расчете необходимо соблюдать следующие условия:
- минимальные числа зубьев ведущего колеса 18-20, максимальные для ведомого колеса - 100.
У некоторых металлорежущих станков для наладки кинематических цепей применяют устройства, называемые гитарами. Они обеспечивают надлежащее сцепление сменных зубчатых колес. Для получения точных передаточных отношений используют двухпарные и трехпарные гитары.
Рис. 5 Гитары
Оси колес “a” и “d” фиксированы, а ось блока колес “b” и “c” может изменять свое положение. Она размещается в пазу рычага 1 (рис.5а), обеспечивая зацепление колес “с” и “d”. Для зацепления колес “а” и “b” рычаг 1 поворачивается вокруг оси вала Ш и фиксируется в другом пазу.
Каждая гитара снабжена определенным набором сменных колес.. Чтобы подобранные сменные зубчатые колеса могли поместиться на гитаре и не упирались во втулки валиков зубчатых колес, необходимо соблюдать следующие условия зацепляемости:
а + b с + (15 ... 20), с + d b + (15 ... 22).
Необходимо также, чтобы 0,2 i 2,8. 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. Производя разложение, сокращают дробь или вводят дополнительные множители, комбинируя их так, чтобы получить выражение дроби через числа зубьев имеющихся в комплекте сменных колес.
Пример:
- Подсчитать сменные зубчатые колеса на нарезание дюймовой резьбы с числом ниток на один дюйм k — 8 на токарно-винторезном станке с шагом ходового винта Рхв.=1/2 и постоянным передаточным отношением I пост.=1/2
Ac/bd=P/I пост.*Pхв =25.4*2*2/8*1*25.4=2*2/8*1=2*25/8*10 2*10/1*25=50/80 20/25=50/25 20/80
Проверка: по условиям зацепляемости 50+25>20+22; 20+80>25+22
Пример:
Если передаточное число одно, например, 24/56, а подобрать нужно 4 колеса, то числа 24 и 56 разбиваем на простые множители:
Ответ: шестерня а-60 зубьев и т.д.
Способ Кнаппе. Этот способ основан на том, что к числителю и знаменателю дробей, близких к единице, можно прибавлять (или вычитать) равное число единиц без существенного изменения величины дроби.
Пусть i=111/335. Разделив эту дробь, получим 1/3. Тогда можно записать
Пользуясь сформулированным выше правилом, можно записать i=111/335=
1 3*111==1 333
3 335 3 335
Получим множитель в виде дроби 333/335, близкий к единице.
Пользуясь сформулированным выше правилом, можно записать
i=1333= 1 333-3 = 1 330
3 335 3 335-3 3 332
Получим дробь, легко разлагающуюся на сомножители. Теперь,
пользуясь ранее рассмотренным способом, подберем зубчатые колеса:
i 1 330= 1 2*3*5*11 = 6(5) 5*11 =30 55
3 332 3 2*2*83 12(5) 83 60 83
Этот метод рекомендуется применять при отсутствии таблиц, специально предназначенных для подбора сменных колес. Он удобен также при подборе трехпарных гитар.
Практическая работа 2
Наладка универсально-фрезерного станка с делительной головкой
на различные виды работ.
Цель работы: изучить виды делительных головок, научиться производить наладку универсально-фрезерного станка с делительной головкой на различные виды работ.
Ход работы:
По данным своего варианта произведите настройку универсально-фрезерного станка с УДГ на 3 вида обработки поверхностей детали.
1. Подберите делительный диск для головки (p = 40) и определите число оборотов рукоятки для каждого цикла для нарезания на заготовке а канавок.
2. Настройте делительную головку (p = 40), применяя дефференциальное деление для нарезания b канавок на детали.
3. Настройте станок с ходовым винтом tх. в. = мм и делительную головку для нарезания червяка с модулем m = мм, числом заходов с.
Данные для вариантов заданий в таблице 3:
Таблица 3
| 1 вариант | 2 вариант | 3 вариант | 4 вариант | |
| a | ||||
| b | ||||
| tх.в | ||||
| m | ||||
| c |
Выполнение заданий должно соответствовать следующим условиям:
1. Делительная головка имеет двусторонний лимб, на каждой стороне которого имеется по 11 окружностей со следующими числами отверстий:
24, 25, 28, 30, 34, 37, 38, 39, 41, 42, 43 и 46, 47, 49, 51, 53, 54, 57, 58, 59, 62, 66.
2. В комплект гитары входят сменные зубчатые колеса с числами зубьев
25-100.
Методические указания к выполнению работы
Делительные головки применяют на фрезерных станках для работ, связанных с периодическим поворотом заготовки на равные или неравные части, или работ, требующих непрерывного вращения заготовок. С помощью этих головок можно обрабатывать зубчатые колеса, винтовые канавки, шлицевые валики, лыски и т. д., а также устанавливать заготовки под требуемым углом относительно стола станка. Основное назначение делительной головки — поворачивание закрепленной в ней заготовки на заданный угол, требуемый условиями обработки.
Различают делительные головки: простые (для непосредственного деления), универсальные (лимбовые и безлимбовые), оптические. Простые головки для непосредственного деления используют при делении заготовок на небольшое число частей. На шпинделе такой головки закреплен диск с определенным числом равнорасположенных пазов, куда вводят фиксатор, причем диски могут быть сменными. Шпиндель вместе с делительным диском поворачивают вручную. Такого типа головки выпускают и многошпиндельными. Безлимбовые делительные головки применяют редко; в них отсутствуют делительные диски, а величину поворота шпинделя устанавливают с помощью сменных колес. Наиболее распространены универсальные лимбовые и оптические делительные головки.
Вуниверсальной лимбовой делительной головке(рис. 7) заготовку устанавливают в центрах передней и задней бабок. Крепить заготовку можно также в патроне, который навертывают на резьбовой конец шпинделя (рис.6). Поворот рукоятки с фиксатором и соответственно заготовки на требуемый угол осуществляют с помощью лимба. Лимб имеет несколько рядов отверстий, равномерно расположенных на концентрических окружностях. Для удобства отсчета используют раздвижной сектор.
В зависимости от вида выполняемых работ универсальную делительную головку можно использовать для непосредственного, простого и дифференциального деления.
Непосредственное деление производят с помощью диска и фиксатора. Для этого червяк z1 выводят из зацепления с червячным колесом z2 и заготовку поворачивают вручную
Простое деление применяют, когда на лимбе можно подобрать концентрическую окружность для отсчета. Червяк z1 введен в зацепление с червячным колесом z2. Лимб с помощью защелки закрепляют неподвижно. Поворот шпинделя на 1/z часть (z - число частей, на которое требуется выполнить деление) должен быть произведен за n оборотов рукоятки.
Рис.6 Универсальная лимбовая делительная головка 
Рис.7. Схема установки заготовки в центрах
Составим уравнение кинематического баланса. Обозначим z2/z1 = N. Характеристикой N головки называется отношение числа зубьев червячного колеса к числу заходов червяка. В современных делительных головках обычно N = 40. Преобразуя расчетное уравнение, получим
nоб.р = N/zили nоб.р = 40/z = а + (b/с), где
а - целое число оборотов рукоятки;
с - число отверстий в одном из рядов лимба;
b - число промежутков между отверстиями, на которое надо дополнительно к целому числу оборотов а повернуть рукоятку (отверстий будет b + 1).
Для определения с, которое должно быть кратно числу частей z, нужно знать, какие окружности имеет лимб данной головки. К примеру, одна из головок имеет двусторонний лимб, на каждой стороне которого имеется по 11 окружностей со следующими числами отверстий: 24, 25, 28, 30, 34, 37, 38, 39, 41, 42, 43 и 46, 47, 49, 51, 53, 54, 57, 58, 59, 62, 66.
Линейки раздвижного сектора раздвигают на b отверстий, не считая первого отверстия, в которое вставлен фиксатор.
Пример.С помощью лимбовой делительной головки нарезать зубчатое колесо с 35 зубьями
Следовательно, для поворота шпинделя с заготовкой на 1/35 часть оборота по концентрической окружности с числом отверстий 28 рукоятку следует после фрезерования каждой впадины повернуть на один оборот и еще 4 промежутка.
Дифференциальное деление применяют в том случае, если при заданном z нельзя подобрать на лимбе окружность с требуемым числом отверстий для простого деления. При этом способе устанавливают гитару а - b, с - d; червяк вводят в зацепление с червячным колесом; стопорная защелка отведена, поэтому лимб 1 может вращаться. При повороте рукоятки 2 через зубчатую и червячную передачи получает вращение шпиндель, а от него через сменные зубчатые колеса а - b, с - d, коническую и зубчатую пары получает вращение и лимб. Число оборотов рукоятки подбирают для фиктивного числа zф, близкого к требуемому z и дающего возможность подобрать на лимбе нужную окружность. Возникающая погрешность компенсируется наладкой дифференциальной гитары. Действительный угол поворота рукоятки будет равен углу поворота рукоятки относительно лимба и углу поворота самого лимба.
Если zф>z, то лимб должен вращаться в одном направлении с рукояткой.
При zф < z лимб и рукоятка должны вращаться в противоположных направлениях, поэтому в гитару устанавливают паразитное колесо.
В комплект гитары входят сменные зубчатые колеса с числами зубьев 25, 25, 30, 35, 40, 50, 55, 60, 70, 80, 90, 100.
Наладка делительной головки на фрезерование винтовых канавок. Для получения винтовых канавок заготовке нужно сообщить поступательное движение вдоль оси и вращательное движение. Поступательное движение заготовка получает вместе со столом, а вращательное - от ходового винта через сменные колеса винторезной гитары а1 - b1, с1 - d1 и передачи делительной головки. За один оборот заготовки стол станка должен переместиться на величину шага винтовой канавки Рв.к.
При фрезеровании винтовых канавок стол станка необходимо повернуть по отношению к оси шпинделя на угол наклона винтовой канавки против часовой стрелки для правозаходных канавок или по часовой стрелке для левозаходных канавок.
Наладка делительной головки на нарезание косозубых колес производится так же, как и при нарезании винтовых канавок.
Косозубые колеса нарезают дисковыми или пальцевыми модульными фрезами методом копирования. Теоретически при неизменном модуле для каждого нового числа зубьев нужна специальная фреза. Практически, допуская некоторую неточность, обходятся меньшим числом фрез. Для каждого модуля содержат наборы фрез из 8, 15 и 26 номеров.
Оптические делительные головки (рис. 8) применяют для деления с повышенной точностью, а также для проверки точных деталей. Шпиндель головки, смонтированный в поворотной части корпуса, получает вращение через червячную пару . На шпинделе закреплен стеклянный диск , имеющий 360 делений для отсчета градусов. На поворотной части корпуса оптической головки находится окуляр , с помощью которого можно наблюдать за шкалой диска . Через окно 2 естественный свет падает на отражающую пластину 3 и затем отражается на градуированной шкале диска , освещая ее. Градусные деления проектируются на минутную шкалу, помещенную в окуляре, и отсчет, таким образом, ведется в градусах и минутах. Данную головку нельзя использовать при фрезеровании винтовых канавок, так как невозможно обеспечить непрерывное вращательное движение заготовки. 
Рис.8 оптическая ДГ
Практическая работа 3
Наладка долбёжного станка на обработку детали
Цель работы:
ознакомиться с принципом наладки долбёжного станка, научиться производить подбор режимов резания на обработку детали по заданным параметрам.
Ход работы:
1. Ознакомьтесь с процессом наладки долбёжного станка.
2. Согласно своего варианта задания произведите наладку долбёжного станка мод. 7А420.
Для этого необходимо:
А) выбрать подачу s на один двойной ход резца ;
Б) определить скорость резания v;
В) рассчитать число двойных ходов n долбяка в минуту ;
Г) Описать процесс наладки станка по рис.1.
3. Расшифруйте модель станка 7А420.
Таблица 4
Варианты заданий:
| Высота детали, мм | |||
| Состояние заготовки | Прокат без корки | Отливка без корки | Прокат с коркой |
| Твёрдость заготовки, НВ | |||
| Резец, НхВ, мм | 16х25 | 25х30 | 30х45 |
| Перебег резца, а | |||
| Глубина резания, мм. |
Методические указания к выполнению лабораторной работы
«Наладка долбёжного станка на обработку детали».
Условное обозначение модели станка состоит из трех-четырех цифр. Первая цифра указывает группу, вторая - тип, третья и четвертая - основной параметр станка: у долбежных — наибольший ход ползуна.
В долбежных станках резец движется возвратно-поступательно в вертикальной плоскости, перпендикулярной поверхности стола. Основными узлами долбежного станка (рис. 1) являются станина 1 коробчатой формы, на которой установлена вертикальная колонка 12. По вертикальным направляющим колонки перемещается ползун или долбяк 8, в нижней части которого закреплен резцедержатель 7. Обрабатываемое изделие 6 крепится на столе 5. Стол получает круговое, продольное и поперечное движения. Вертикальная компоновка узлов долбежного станка помимо того, что занимает небольшую производственную площадь, позволяет обрабатывать внутренние фасонные контуры, что на продольно- и поперечно-строгальных станках представляет затруднения.
Рис. 9. Долбежный станок мод. 7А420
| Наибольший ход долбяка, мм | Диаметр рабочей поверхности стола, мм | Скорость хода долбяка, дв.х/мин |
| 40-163 |
При наладке станка важно правильно установить величину хода долбяка (см. рис. 9). С помощью рычага 9 устанавливают необходимое для данного процесса резания число двойных ходов долбяка, затем с помощью квадрата 10 устанавливают ход долбяка так, чтобы долбежный резец обработал всю длину заготовки и имел необходимый перебег. Вращая маховик 11 ручного перемещения долбяка, проверяют наладку резца на заданную длину обработки. Наладку осуществляют механизмами ручного управления (маховик 4 ручной продольной подачи стола, маховик 3 ручного управления круговой подачей стола, маховик 2 управления поперечной подачей стола). По окончании наладки станка следует тщательно проверить его, после чего можно довести резец до легкого касания с заготовкой, отвести заготовку от резца и затем установить глубину резания. Убедившись в правильной наладке станка, нажимают на кнопочной станции 13 кнопку «Пуск». Для остановки двигателя главного движения используют кнопку «Стоп».
Наладка. При наладке долбежных станков с механическим приводом необходимо в соответствии с рекомендуемой скоростью резания или справочной литературой по режимам резания определить п - число двойных ходов в минуту долбяка :
где vтабл - скорость резания (по справочным таблицам для обработки конкретной заготовки с заданной глубиной резания t и подачей s); L - ход долбяка, который определяется зависимостью:
L=l+2а,
где l-высота заготовки, а- перебег долбяка.
Подачи при черновой обработке зависят от обрабатываемого материала, сечения стержня державки резца и выбранной глубины резания, а при чистовой-от заданного класса шероховатости поверхности ( на чистовой проход оставляют не более 1 мм. припуска)
На коробке скоростей имеются таблицы с указанием фактического числа двойных ходов в минуту и соответствующее положение рукоятки. Важно помнить, что пфакт должно быть меньше или равно npacч в противном случае скорость долбяка превысит рекомендуемую скорость резания.
Таблица 5
Подачи при черновой обработке плоскостей на долбёжном станке.
| Сечение резца в мм. | Глубина резания t в мм. | ||||
| Подача s в мм/дв.ход | |||||
| 16х25 | 1,2-1,0 | 0,7-0,5 | 0,4-0,3 | ||
| 25х30 | 1,6-1,3 | 1,2-0,8 | 0,7-0,5 | ||
| 30х45 | 2,0-1,7 | 1,6-1,2 | 1,2-0,9 | ||
Практическая работа 4
Наладка зубодолбёжного станка на обработку прямозубых и косозубых зубчатых колёс.
Цель работы: ознакомиться с принципом наладки зубодолбёжного станка на нарезание зубчатых колёс.
Ход работы:
I. Произвести полную настройку зубодолбежного станка модели 514 для нарезания цилиндрических колес по данным в таблице 6:
Таблица 6
| Tпод, мм. | 76,8 | 76,8 | 76,8 | 76,8 |
| перебег , мм | ||||
| число зубьев колеса zк | ||||
| модуль m,мм. | 4,5 | |||
| длина зуба b, мм. | ||||
| диаметр долбяка Dд, мм | ||||
| v резания, м/дв.ход | ||||
| круговая подача Sкр, мм/об | 0,44 | 0,35 | 0,3 | 0,17 |
| радиальная подача Sрад, мм/дв. ход. | 0,036 | 0,072 | 0,018 | 0,024 |
Для этого необходимо:
1. Установить длину хода долбяка;
2. Определить число двойных ходов долбяка в минуту;
3. Рассчитать глубину врезания долбяка для его установки;
4. Выбрать кулак;
5. Настроить делительную гитару;
6. Настроить гитару круговых подач;
7. Настроить механизм радиальной подачи на глубину врезания.
II. Расшифруйте модели станков- 514, 5А122.