ANALIZA ŁAŃCUCHÓW KINEMATYCZNYCH FREZARKI OBWIEDNIOWEJ.pdf

POLITECHNIKA GDA Ń SKA

Wydział Mechaniczny

Katedra Technologii Maszyn i Automatyzacji Produkcji

ANALIZA ŁA Ń CUCHÓW KINEMATYCZNYCH

FREZARKI OBWIEDNIOWEJ

DO UZ Ę BIE Ń KÓŁ WALCOWYCH

(Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych z Maszyn Technologicznych)

dr hab. inŜ. Kazimierz A. ORŁOWSKI

Gdańsk 2006

SPIS TREŚCI

1. WIADOMOŚCI WSTĘPNE

2. ŁAŃCUCHY KINEMATYCZNE MASZYN TECHNOLOGICZNYCH

3. PRZEKŁADNIE GITAROWE I ZASADY DOBORU PRZEŁOśEŃ

3.1. Dobór przełoŜeń metodą rozłoŜenia ułamka na czynniki proste

3.2. Dobór za pomocą specjalnych tablic

3.3. Dobór metodą ułamka ciągłego (łańcuchowego)

3.4. Dobór z wykorzystaniem programu komputerowego KOLA

4. PODSTAWY KSZTAŁTOWANIA UZĘBIEŃ KÓŁ WALCOWYCH NA

FREZARKACH OBWIEDNIOWYCH

4.1. Łańcuchy kinematyczne uniwersalnej frezarki obwiedniowej

z dyferencjałem

4.1.1. Łańcuch kinematyczny ruchu głównego

4.1.2. Łańcuch kinematyczny ruchu posuwowego

4.1.3. Łańcuch kinematyczny ruchu podziałowego

(tocznego, odtaczania)

4.1.4. Łańcuch kinematyczny kształtowania linii śrubowej

(ruchu korekcyjnego, ruchu dodatkowego)

4.1.5. Błąd dopuszczalny przełoŜenia przekładni gitarowej łańcucha

kinematycznego kształtowania linii śrubowej (ruchu

korekcyjnego, ruchu dodatkowego)

4.2. Ustawienie geometryczne pary Narzędzie – Przedmiot

4.3. Łańcuchy kinematyczne frezarki obwiedniowej sterowanej

numerycznie CNC

5. ZADANIA

6. LITERATURA

1. WIADOMO Ś CI WST Ę PNE

Maszyna technologiczna (MT) jest to maszyna robocza, słuŜąca do przetwarzania

surowców lub półwyrobów, polegających na zmianie ich kształtu, objętości, gładkości

powierzchni, barwy, własności fizycznych, chemicznych i innych oraz przekształcenia ich

w procesie roboczym w gotowy wyrób o nowych własnościach [1].

Maszynę technologiczną (MT) kształtującą części metodami obróbki ubytkowej

(wiórowej – z usuwaniem naddatków obróbkowych) i objętościowej (obróbka plastyczna)

cechują:

1. Proces roboczy MT polegający na ruchowym współdziałaniu pary roboczej Narzędzie –

Przedmiot (N – P);

2. Wymagane ruchy pary roboczej N – P są realizowane za pomocą odpowiednich

mechanizmów;

3. Napęd ruchów występujących w procesie roboczym jest silnikowy (elektryczny,

hydrauliczny, pneumatyczny).

W kaŜdej maszynie technologicznej kształtującej części metodami obróbki ubytkowej

(wiórowej – z usuwaniem naddatków obróbkowych) występuje układ kształtowania

maszyny technologicznej (obrabiarki) , który stanowi zespół mechanizmów zapewniający

uzyskanie określonych torów narzędzia umoŜliwiających otrzymanie Ŝądanych kształtów

obrabianej powierzchni.

Układ kształtowania maszyny technologicznej, czyli struktura geometryczno –

ruchowa (SG–R) [1], stanowią:

1. Układ geometryczny MT, określający przestrzenne rozmieszczenie składowych

zespołów MT, głównie korpusów i prowadnic, zwany struktur ą geometryczn ą (SG);

2. Układ kinematyczny MT, definiujący ruchy wykonywane przez zespoły robocze

(przedmiotowe i narzędziowe), tory ruchów składowych i sprzęŜenia geometryczne,

zwany struktur ą ruchow ą (SR). Układ kinematyczny zapewnia uzyskanie złoŜonych

ruchów kształtowania.

Cechą znamienną tradycyjnych oraz współczesnych MT jest to, Ŝe ruchy kształtowania

uzyskuje się w nich w wyniku geometrycznego złoŜenia ruchów elementarnych –

prostoliniowych i obrotowych. Dzięki temu, mechanizmy do realizacji tych ruchów są proste

i przewaŜnie występują w nich mechanizmy płaskie oraz pary kinematyczne postępowe [1].

Struktura geometryczna SG ustala kierunki ruchów zespołów MT, zaś struktura ruchowa

SR określa wielkości przemieszczeń za pomocą sprzęŜeń kinematycznych. SprzęŜenia

kinematyczne w maszynach technologicznych MT mogą być uzyskiwane w następujący

sposób:

1. za pomocą mechanizmów stanowiących wewnętrzne łańcuchy kinematyczne o

nastawianej wartości przełoŜenia przy uŜyciu przekładni gitarowych lub mechanizmów

krzywkowych,

2. z wykorzystaniem układów kopiowych realizujących sprzęŜenia mechaniczne,

hydrauliczne lub elektryczne, które nastawiane są za pomocą kopiałów,

3. z uŜyciem układów niemechanicznych nastawianych kinematycznie za pomocą

elektronicznych układów sterowania. Z punktu widzenia kinematyki obrabiarek,

sprzęŜenia niemechaniczne obejmują dwa, róŜniące się między sobą sposobem

nastawienia, przypadki rozwiązań, w których:

- rozwiązania, w których część łańcucha kinematycznego o stałym przełoŜeniu

zastępowana jest układem typu wał elektryczny (np. szlifierka do uzębień kół

walcowych typu Reishauer), natomiast sprzęŜenie kinematyczne jest nastawiane

poprzez zmianę wartości przełoŜenia w części mechanicznej np. poprzez przekładnie

gitarową,

- rozwiązania, w których część jednego łańcucha kinematycznego (niekiedy

wszystkich) zastępowana jest układem elektrycznym, nastawianym kinematycznie za

pomocą układu sterowania CNC bądź NC. Tego typu rozwiązania występują we

współczesnych MT do kształtowania uzębień.

2. ŁA Ń CUCHY KINEMATYCZNE MASZYN TECHNOLOGICZNYCH

Mechanizmem, który w strukturze ruchowej SR (układzie kinematycznym) zapewnia

uzyskanie odpowiednich sprzęŜeń jest najczęściej wewnętrzny ła ń cuch kinematyczny .

Ła ń cuch kinematyczny jest definiowany jako zbiór mechanizmów słuŜących do

przeniesienia napędu od jego źródła do określonego elementu MT (obrabiarki). We

współczesnych obrabiarkach, w których występują zarówno sprzęŜenia mechaniczne jak

i niemechaniczne, pod pojęciem łańcucha kinematycznego rozumie się cały układ

zapewniający odpowiednie sprzęŜenie, tj. jego część mechaniczną i niemechaniczną.

Równanie ła ń cucha kinematycznego , nazywane równieŜ funkcją kinematyczną, jest to

zaleŜność matematyczna wielkości wyjściowej y (przemieszczenie, prędkość obrotowa,

prędkość liniowa lub kątowa) w funkcji wielkości wejściowej x :

( x

)

(1)

gdzie: x, y – są funkcjami czasu.

W większości przypadków ma się do czynienia z liniowymi równaniami łańcuchów

kinematycznych, które wyraŜa zaleŜność:

(2)

gdzie: I – współczynnik proporcjonalności, najczęściej przełoŜenie całkowite łańcucha

kinematycznego.

PrzełoŜenie łańcucha kinematycznego jest równieŜ bardzo często definiowane w MT jako

stosunek prędkości obrotowej n 2 (kątowej ω 2 ) na wyjściu do prędkości obrotowej n 1 (kątowej

ω 1 ) na wejściu:

= n

(3)

Z uwagi na to, Ŝe łańcuch kinematyczny jest zbiorem przekładni elementarnych, tak wie

jego przełoŜenie moŜe być opisane jako iloczyn przełoŜeń elementarnych i j występujących

w tym napędzie:

(4)

PrzełoŜenia najczęściej występujących przełoŜeń elementarnych oblicza się jako

stosunek:

- ilości zębów koła napędzającego do ilości zębów napędzanego:

, w przypadku

przekładni zębatej lub przekładni pasowej z pasem zębatym;

- średnic koła napędzającego i napędzanego

, w przypadku przekładni pasowej

z pasem płaskim bądź klinowym,

- stosunek krotności ślimaka k do ilości zębów koła ślimakowego

, dla

przebiegu napędu od ślimaka do ślimacznicy. Dla odwrotnego kierunku przebiegu

napędu

z s

Podział łańcuchów kinematycznych ze względu na sposób doprowadzenia napędu:

- Ła ń cuchy kinematyczne zewn ę trzne – pierwszy człon łańcucha stanowi silnik

napędzający. KaŜdy z łańcuchów moŜe posiadać swój własny silnik lub

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: