Вы ход из тупиковых ситуаций

В практике конструирования тупиковые ситуации возникают постоянно и связаны как с сегодняшним состоянием техники (возможностями изготовления, приводами, датчиками и т.п.), так и с ограничениями технического задания на станок, с его специфическими особенностями (требованиями по точности, сложностью уборки стружки и др.). Возникновение новых задач, которые трудно решить известными методами, также часто требуют иных подходов (возрастание требований к частоте вращения и скоростям перемещения, уровню автоматизации и надежности и др.).

При решении трудных задач помогают интуиция и опыт. Конструктор впитывает информацию, увлекается посторонними делами, и этот период можно характеризовать как этап «вынашивания» идеи. Решение часто приходит неожиданно и носит характер изменения формулировки задачи (установки). Дело в том, что техническое задание не регламентирует многих сторон и не является чем-то жестким (за исключением наиболее важных параметров). Для поиска решений используются различные методы, некоторые из которых рассматриваются ниже.

Подход к решению вопроса с разных сторон. Неудовлетворительное решение в этом случае можно перекомпоновать, модифицировать, использовать по-другому, заменить отдельные звенья, изменить носитель движения и тип передающих устройств и т.п.

Особенностью двухступенчатой планетарной коробки скоростей (см. рис. 1.35, б) является то, что переключение передач происходит при перемещении колеса большого диаметра с внутренним зубом. Трудность создания высокоскоростной коробки состоит в том, что при большой частоте вращения вилка переключения 1 (рис. 1.88, схема Г), контактируя с буртом колеса 2, не выдерживает скорости скольжения (она может быть порядка 20...30 м/с). При такой компоновке коробки обеспечить трение качения в этом соединении практически невозможно. Решение задачи состоит в обеспечении, кроме фиксирования вилки переключения устройством 3, дополнительного автономного фиксирования колеса 2 тремя равномерно расположенными фиксаторами 4. Они взаимодействуют с колесом 2 таким образом, что после стопорения вилки 1 происходит перемещение фиксаторами (пружиной и центробежной силой фиксаторов) колеса 2, в результате чего торцы вилки во время вращения не взаимодействуют с буртом колеса и между вилкой и буртом колеса образуется зазор А (схема II). Таким образом, для решения задачи модифицирован механизм фиксации.

Вы ход из тупиковых ситуаций

При разработке суппорта зубофрезерного станка (рис. 1.89) по конструктивным соображениям (ограниченным габаритам, особенно по размеру Н) возникает трудность размещения винта 1 тангенциальной подачи каретки 2 (осуществляющего осевую передвижку червячной фрезы, например, при ее износе). Свободное пространство занято валом 3 привода вращения фрезы.

Решение проблемы состоит в соосном расположении вала привода вращения фрезы 3 (рис. 1.90) и винта подачи 1 привода каретки 2 (эффект матрешки). Однако в этом случае шариковый винт 1 необходимо выполнить полым. Другим вариантом решения может быть перемещение самого шпинделя 1 (рис. 1.91) от червячной передачи 2. Но такое решение можно реализовать при фрезерном шпинделе 1, установленном на опорах скольжения 4 и 5, так как они позволяют осуществлять как вращение, так и перемещение вдоль оси. Кроме того, трудно обеспечить осевое биения фрезы, так как в формировании погрешностей участвует резьба подвижной втулки 3.

В станках расточного типа весьма актуальной задачей является осуществление радиального перемещения резца при обработке кольцевых канавок, обнижений и т.п. (рис. 1.92). Суть проблемы состоит в передаче вращения на привод радиального перемещения каретки 1 с резцом при вращающемся шпинделе и планшайбе 2.

Вы ход из тупиковых ситуаций

 

Вы ход из тупиковых ситуаций

Эта задача решена в конструкции расточной головки, использующей планетарный механизм (рис. 1.93). Она состоит из неподвижного корпуса 1 (закрепляемого на шпиндельной бабке) и вращающегося патрона 2, соединенного со шпинделем 7. В патроне 2 размещена каретка 3, на которой устанавливается резцедержавка, перемещаемая винтом 4. Вращение на него передается от двигателя через пару конических колес 5 (показано одно колесо) и планетарный механизм 6 и контролируется датчиком. Передаточное отношение зубчатых колес и планетарного механизма (при остановленном водиле) должно быть равно единице, а направление вращения входного и выходного вала одинаковым.

Вы ход из тупиковых ситуаций

 

Вы ход из тупиковых ситуаций

Одна из возможных кинематических схем представлена на рис. 1.94, в которой в качестве водила выступает червячное кольцо:

Вы ход из тупиковых ситуаций

При вращении водила со скоростью ωн выходное колесо z8 вращается со скоростью ω8 и передаточное отношение имеет вид

Вы ход из тупиковых ситуаций

Вы ход из тупиковых ситуаций

 

Вы ход из тупиковых ситуаций

Аналогичная задача стояла при обработке наружных и внутренних поверхностей крупных патрубков (как цилиндрических, так и другой формы). На рис. 1.95 показана кинематическая схема планшайбы 4, устанавливаемой на суппорте 7 токарно-карусельного станка. Привод главного движения (вращение фрезы со скоростью nфр) производится от двигателя 6 через шпиндель суппорта, круговая подача nк - от двигателя 1, расположенного на неподвижной части планетарной головки через червячную пару 2, радиальная - от двигателя 5 через планетарные передачи и шариковую винтовую пару 3. Таким образом, фреза

Вы ход из тупиковых ситуаций

может осуществлять круговую подачу и радиальное перемещение, обеспечивая обработку поверхностей сложной формы. Для реализации условия, при котором радиальная подача отсутствует при невращающемся двигателе 5, нужно обеспечить передаточное отношение

Вы ход из тупиковых ситуаций

а для осуществления радиальной подачи

Вы ход из тупиковых ситуаций

В рассмотренных примерах задача передачи вращения с неподвижного корпуса на вращающуюся планшайбу решается с использованием планетарных передач.

Поиск новых взаимосвязей между частями, имеющими неудовлетворительное решение. Во многих случаях для устранения возникшего технического противоречия нужны новые взаимосвязи, отражающие иные подходы к данной задаче.

Переоценка проектной ситуации. В наиболее сложных случаях приходится проводить переоценку первоначального замысла, либо отказываясь удовлетворить в полной мере все поставленные требования, либо существенно изменив саму идею или способ ее реализации.

Примером переоценки проектной ситуации служит разработка зубострогального станка для обработки зубчатых колес гребенкой (см. рис. 1.15). Осуществление возвратно-поступательного тангенциального движения каретки с инструментом при непрерывном вращении стола практически невозможно осуществить с помощью механизмов реверсирования (например, рассмотренных выше), что связано с большой частотой вращения, сложностью образования кинематических связей между различными узлами станка и т.п. В этих условиях реализация предложенной схемы стала возможной только при использовании системы УЧПУ, при автономных приводах вращения стола и тангенциального перемещения каретки (переоценка проектной ситуации). Но даже в рамках такого решения реализация больших скоростей резания также ограничена переходными процессами двигателей, постоянно работающих в реверсивном режиме.

Выход из тупиковых ситуаций может лежать в области использования ме- хатроники, при правильном сочетании механических, электрических (электронных) и г идравлических (пневматических) устройств (см. гл. 2) и часто решается на уровне изобретений при переходе на нетрадиционные конструкции.

 

Смотрите также