Проблема повторного потрапляння в крок різьби
Конструкція і робота покажчика зачеплення
Мені сподобався цей сайт. Я не технолог, але більше двадцяти років тому в Алжирі мені довелося викладати Технологію машинобудування, хоча їхав я туди працювати по курсу «Деталі машин». Там, серед іншого, мені самому довелося працювати і навчати студентів роботі на верстатному устаткуванні, в тому числі і на токарних верстатах. І тоді я зіткнувся з одним дотепним пристроєм на токарному верстаті, про який раніше нічого не знав. Може бути, Вам воно відомо, але на сайті, здається, про нього ніде не згадується. Мова йде про просте і дотепному пристрої, що забезпечує нарізування метричної різьби будь-якого кроку з виключенням маткової гайки на верстаті з метричних кроком ходового гвинта і будь-яких дюймових різьблень на верстаті з дюймовим кроком цього гвинта. Нижче Ви прочитаєте фрагмент навчального посібника з цієї теми, яке я склав для своїх студентів, і Вам все буде ясно. Сподіваюся, ця записка буде корисна у вашій роботі.
Очевидно, що для нарізування різьблення різець при кожному проході повинен потрапляти в кручені канавку, утворену на деталі його попередніми проходами (потрапляти в крок). Попадання в крок забезпечується, якщо між двома включеннями маткової гайки ходовий гвинт і деталь роблять ціле число обертів. Відзначимо, що ця умова завжди дотримується щодо ходового гвинта. Сама конструкція маткової гайки зумовлює той факт, що після розмикання вона може знову замкнутися тільки після того як ходовий гвинт зробить ціле число обертів. Інакше витки гайки просто не потраплять в витки гвинта і маткова гайка НЕ зійдеться, тобто не включиться. Якщо крок нарізати різьблення ціле число раз укладається в кроці ходового гвинта, проблеми з потраплянням в крок немає. Справді, ціле число обертів гвинта завжди відповідає цілому числу оборотів деталі. Тому можна включати маткову гайку при будь-якому положенні супорта. В інших випадках потрібно приймати спеціальні заходи, для забезпечення умов потрапляння в крок нарізати різьблення.
Найпростіший спосіб полягає в тому, щоб не розмикати маткову гайку до закінчення нарізування різьблення. Тобто в кінці кожного проходу потрібно відвести різець від деталі, зупинити верстат, дати йому задній хід, знову зупинитися в початковому положенні, дати різцю поперечну або бічну подачу, для нового проходу і повторити цикл. Таким чином, супорт залишається весь час в жорсткій кінематичного зв'язку зі шпинделем верстата і різець не може не потрапити в крок різьблення. Цей спосіб не рекомендується використовувати, так як він призводить до прискореного зносу маткової гайки і зменшує продуктивність, так як не дає можливості швидкого повернення супорта в початкове положення. Інший спосіб полягає в тому, що до включення станка в роботу мітками відзначається положення шпинделя щодо станини і супорта щодо ходового гвинта. В кінці кожного проходу маткову гайку розмикають і повертають у вихідне положення вручну або за допомогою механізму прискореної подачі. Для повторного включення (змикання) маткової гайки потрібно знову поєднати мітки взаємного положення. Кращі результати дає використання спеціального пристрою, званого покажчиком включення, яке встановлюється в супортах більшості сучасних верстатів (Рис. 1).
Розглянемо конструкцію і роботу такого пристрою на прикладі верстата «Селтік» (Celtique). На верхньому кінці валика, встановленого на підшипниках в супорті (Рис. 2), закріплений за допомогою притискного гвинта диск покажчика 1 з розподілами, які відповідають 2, 3, 5 і 7 частин його обороту. На нижньому кінці цього валика на шпонке встановлений блок шестерень 2-3, одна з яких має 14, а інша 15 зубів. Зубчасті вінці цих шестерень коригувати, що дає можливість цим шестерням зачіпатися з однієї і тієї ж проміжної шестернею 4. У положенні, показаному на малюнку, з шестернею 4 зачіпається шестерня 3. Щоб ввести в зачеплення шестерню 2, потрібно витягти з супорта вільно виймається вгору валик і перевернути блок шестерень 2-3. Шестерні 4 і 5 мають однакове число зубів, але різні модулі. Шестерня 5 зачіпається з ходовим гвинтом.
При працюючому верстаті і нерухомому супорті, тобто при розімкнутому маткової гайки і обертається ходовому гвинті, цей останній і шестерня 5 поводяться як черв'ячна передача, приводить в обертання градуйований диск покажчика за посередництвом шестерень 4 і 3. При зупиненому верстаті, будь-яке переміщення супорта змушує обертатися шестерню 5 і, отже, диск покажчика. В цьому випадку ходовий гвинт відіграє роль зубчастої рейки.
При працюючому верстаті і включену (зімкнутої) маткової гайки диск покажчика залишається нерухомим, так як кінематична пара ходовий гвинт - шестерня 5 працює одночасно як черв'ячна і як рейкова передачі, що дає два взаімокомпенсірующіх обертання диска з однаковою швидкістю в різні боки.
Завдяки однаковому числу зубів шестерень 4 і 5, вони не мають жодного впливу на передавальне число між ходовим гвинтом і валиком диска. Ця пара шестерень поводиться як одна паразитна шестерня, встановлена між ходовим гвинтом і блоком шестерень 2 - 3. Це дозволяє припускати при кінематичних розрахунках, що блок шестерень 2 - 3 зачіпається безпосередньо з ходовим гвинтом. Отже, один оборот ходового гвинта відповідає повороту шестерні 3 на один зуб. Тобто одного повного обороту диска відповідає або 14 (коли в зачеплення введена шестерня 3), або 15 (коли в зачеплення введена шестерня 2) повних обертів ходового гвинта. Або, іншими словами, один оборот диска відповідає переміщенню супорта або на 84 мм (14 х 6), або на 90 мм (15 х 6) (6 мм - крок ходового гвинта).
Мета розрахунку, який потрібно виконати, виходячи з кроку нарізати різьблення, полягає в тому, щоб знайти таку комбінацію числа поділів диска і числа зубів однієї з шестерень блоку 2 - 3, яка забезпечує потрапляння в крок. Іншими словами, ходовий гвинт і обробляється деталь повинні зробити ціле число обертів, протягом повороту диска покажчика між двома обраними поділами.
Приклад: потрібно нарізати різьблення з кроком 2,25 мм. Спочатку вибираємо число зубів вводиться в зачеплення шестерні блоку 2 - 3. Шестерня з 14 зубами відповідає 14 оборотам ходового гвинта і відстані пройденого супортом 84 мм. В цей же час деталь робить 37,28 оборотів (84 / 2,25). Шестерня з 15 зубами відповідає 15 оборотам ходового гвинта і відстані пройденого супортом 90 мм. В цей же час деталь робить 40 обертів (90 / 2,25). Тому вибираємо шестерню з 15 зубами, оскільки вона забезпечує ціле число обертів, як деталі, так і ходового гвинта, протягом одного обороту покажчика диска.
Тут можна б вже зупинити розрахунок і працювати, кожен раз включаючи маткову гайку в момент, коли нерухома мітка на супорті збігається з будь-яким одним і завжди одним і тим же розподілом диска. Але така робота призводить до втрат часу, так як кожен раз доводиться чекати, поки диск не повернеться до єдино потрібного ділення. Тому спробуємо використовувати деяке число поділок диска покажчика. На диску є ділення, що відповідають двом, трьом, п'яти і семи частинах диска і позначені відповідними цифрами. Число 40 (число оборотів деталі) ділиться на 2 і на 5, але 15 (число оборотів ходового гвинта) ділиться тільки на 5. Тому вибираємо поділу, відповідні 5 частин диска і позначені цифрою 5. Маткову гайку можна включати в моменти, коли нерухома мітка на супорті збігається з одним з п'яти поділок диска, позначених цифрою 5.
Тепер потрібно налаштувати покажчик наступним чином: - Виймаємо валик з диском 1 і дивимося, яка з шестерень блоку 2 - 3 знаходиться внизу. - Якщо це шестерня з 15 зубами, все в порядку. Якщо це шестерня з 14 зубами, знімаємо блок з валика, перевертаємо його і знову ставимо на валик. Тепер внизу шестерня з 15 зубами. Встановлюємо валик на місце. - На зупиненому верстаті, послаблюємо затяжку притискного гвинта диска 1, включаємо маткову гайку, повертаємо диск 1 в положення, в якому одне з поділок, позначене цифрою 5, збігається з нерухомою міткою на супорті. Затягуємо притискної гвинт диска. Тепер покажчик налаштований для нарізування різьблення з кроком 2,25 мм і можна працювати, включаючи маткову гайку в моменти, коли будь-яка з поділів диска, позначене цифрою 5, збігається з нерухомою міткою на супорті.
Весь наведений вище текст, це майже дослівний і трохи доопрацьований переклад з французької одного розділу з навчального посібника, складеного мною для студентів, що проходили практичне навчання саме на верстаті «Селтік». Тому в ньому мова йде про конкретний покажчику, вбудованому в супорт саме цього верстата. Звідси і деяка затягнутість опису роботи, так як проміжні шестерні 4 і 5 затінюють суть справи. Для подібного покажчика є більш просте конструктивне рішення (без проміжних шестерень) з прямим зачепленням з ходовим гвинтом, як показано на Рис. 1. тільки встановлюється не всередині супорта, а зовні. Такий пристрій неважко зробити самостійно і прилаштувати його на правій бічній стінці супорта будь-якого верстата в зоні ходового гвинта. Потрібно передбачити дві змінні шестерні і регулювання положення валика, щоб шестерні з різним числом зубів могли зачіпатися з ходовим гвинтом.
Хочу поділитися з Вами ще дечим.
2. Чому Ви не хочете вживати поширений термін «маткова гайка» і називаєте її рознімною? Вона, звичайно, роз'ємна, але ж це в буквальному сенсі гайка - мати, від якої «народжуються» все різьблення, нарізані на верстаті. Цікаво, що у французів ходовий гвинт називається по тій же причині «гвинт - мати» (у них слово гвинт жіночого роду). І ще про одне токарному терміні. Те, що у нас називається «гітара» у французів називається «ліра». Поки цього не знав, вважав, що наш термін пішов від зовнішнього вигляду пари шестерень, що нагадують корпус гітари. Але ліра-то ніяк на гітару не схожа. Тепер думаю, що обидва терміни пішли від того, що гітару токарного верстата, як і музичні інструменти, потрібно налаштовувати. Нарешті, хочу сказати про одну помилку, поміченою на вашому сайті, в тексті по нарізування різьблення різцем. Написано: «Якщо нарізається різьба, крок якої ділиться без залишку на крок різьби ходового гвинта (або крок різьблення ходового гвинта ділиться без залишку на крок нарізати різьблення), то роз'ємну гайку можна включати в будь-який момент і різець при цьому завжди точно потрапить в раніше нарізану кручені канавку ». Тут правильно тільки умова, укладену в дужки, а перша умова невірно. Припустимо, при кроці ходового гвинта 6 мм потрібно нарізати різьблення з кроком 12 мм. Перша умова дотримується. Але в цьому випадку маткову гайку можна включати не в будь-який момент, а тільки через кожні два оберти ходового гвинта (через 2, 4, 6, 8 і т.д.). Адже поки деталь робить один оборот, ходовий гвинт робить два. Добре якщо при включенні кожен раз потрапляємо на парний оберт гвинта. А якщо на непарний? Буде зміщення різця від гвинтової канавки рівно на половину кроку. Цей приклад можна розглянути і по-іншому. В середині проходу відвели різець і зупинили верстат. Розімкнули гайку. Повернули шпиндель з деталлю на півоберта. При цьому ходовий гвинт повернеться на повний оборот. Можна знову стуляти гайку. Але різець-то разом з супортом залишився на місці, а деталь повернута на півоберта, тобто різець знаходиться посередині між двома нитками різьблення.
З повагою, Данило Добжинський 27.10.09 р