Об особенностях создания 3D-модели револьверной головки токарного станка

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оренбургский государственный университет

ОБ ОСОБЕННОСТЯХ СОЗДАНИЯ 3D -МОДЕЛИ РЕВОЛЬВЕРНОЙ ГОЛОВКИ ТОКАРНОГО СТАНКА

Поляков А.Н., доктор технических наук, профессор

Никитина И. П., кандидат технических наук, доцент

Оренбург

При проектировании револьверной головки с приводным инструментом основными конструктивными элементами являются: корпус; инструментальный диск; центральный вал, на котором устанавливается инструментальный диск; двигатель; передаточное устройство, обеспечивающее связь двигателя с центральным валом и инструментальными шпинделями инструментальных блоков; инструментальные блоки, обеспечивающие передачу вращательных движений, устанавливаемых в них инструментов; механизмы блокировки и фиксации. В зависимости от принципа реализации позиционного движения инструментального диска устанавливается или датчик углового положения или механизм реализации прерывистого движения или серводвигатель. Конструктивной и компоновочной особенностью проектируемой головки является обеспечение вращения приводного инструмента. Если вращение режущих инструментов выполняется от двигателя, обеспечивающего вращение центрального вала, то в этом случае предусматривается дополнительная кинематическая цепь и механизм управления. Использование второго двигателя упрощает кинематическую цепь. Конструкция револьверной головки может предусматривать использование тормозных устройств.

Основными движениями в револьверной головке, независимо от конструктивной особенности являются: позиционный поворот инструментального диска, его надежная фиксация в заданной позиции и вращение приводного инструмента независимо от вращения центрального вала. револьверный токарный станок моделирование

3D-моделирование в проектировании мехатронных систем с переходом к цифровым технологиям и повышению требований к качеству сборки высокотехнологичных компонентов является неотъемлемым этапом проектирования. Особенностью конструкции мехатронных систем является сочетание в одном устройстве электронных, электрических и механических компонентов, например, в виде зубчатых и ременных передач. Большинство современных CAD-систем оснащены развитыми конструкторскими библиотеками, в которых различные виды механических передач и соединений являются библиотечными элементами. Это существенно упрощает создание моделей сложных сборок, которыми являются мехатронные узлы мехатронных систем. Однако, использование библиотечных элементов в различных CAD-системах связано с различного рода ограничениями для проектировщика. Важнейшим, из которых, является запрет CAD-системы на внесение топологических изменений в модель библиотечного элемента. Например, пользующаяся авторитетом у многих конструкторов во всём мире система проектирования SolidWorks наряду с удобными в использовании конструкторскими библиотеками вводит ограничения на внесение любых топологических изменений в библиотечные элементы, включая и их копии. В данной работе на примере построения моделей отдельных конструктивных элементов конструкции револьверной головки токарного станка с ЧПУ представлен просто реализуемый на практике подход.

Была сформулирована задача: найти способ построения моделей сложных сборок, использующих библиотечные элементы CAD-системы с введением в них дополнительных топологических изменений.

В качестве прототипа мехатронного модуля была принята конструкция револьверной головки, представленной в работе профессора Бушуева В.В.[1]. На рисунке 1 приведена кинематическая схема револьверной головки. Особенностью револьверной головки является использование одного двигателя, как для поворота инструментального диска, так и для привода вращающихся инструментов револьверной головки. Представленная конструкция имеет встроенный планетарный редуктор. На инструментальном диске установлены инструментальные блоки, причем в рабочей позиции всегда размещается один блок. Применение одно и того же двигателя как для поворота инструментального диска в требуемую позицию, так и для вращения инструмента реализуется благодаря использованию планетарного редуктора с перемещающимся в три позиции водилом. При двух положениях водила происходит вращение инструмента в разных диапазонах частот вращения, а при третьем положении водила осуществляется поворот инструментального диска.

Рисунок 1 Кинематическая схема револьверной головки токарного станка

Планетарный редуктор имеет оригинальное исполнение. Сателлиты имеют по 18 зубьев, солнечное колесо с внутренним зацеплением имеет 60 зубьев, а центральное солнечное колесо с внешним зацеплением имеет 24 зуба. Редуктор является оригинальным. Оригинальность конструкции редуктора определяется конструктивными особенностями водило и центральных солнечных зубчатых колёс. Центральных солнечных зубчатых колёс - три. Водило имеет возможность вместе с центральными колесами перемещаться в осевом направлении. Таким образом, водило имеет составную конструкцию из трёх венцов зубчатых колёс с внутренним зацеплением. Передача движения с центрального вала на планетарный редуктор осуществляется через передачу 24/24 в положении водила, представленном на рисунке 1. Водило вращает приводной вал, а сателлиты свободно обкатываются по колесу с внутренним зацеплением. Вращение вала привода инструмента осуществляется последовательным включением зубчатых зацеплений 34/24 и 24/24.

На рисунке 2 представлены модели двух основных компонентов планетарного редуктора револьверной головки. На рисунке 2 а представлена модель колеса с внутренним зацеплением. На рисунке 2 б представлена сборка с условным названием «Водило-комплект».

а) б)

Рисунок 2 Модели основных конструктивных элементов планетарного редуктора

Для построения модели, представленной на рисунке 2 а, был использован библиотечный элемент «зубчатое колесо с внутренним зацеплением». CAD-система позволяет строить дополнительные топологические элементы. Однако, при перестроении сборки все дополнительные элементы теряются. Поэтому был использован вариант построения подсборок на базе библиотечных элементов. На рисунке 3 а представлен базовый элемент, для которого была построена подсборка 2 а.

Модель «Водило-комплект» (рисунок 2 б) включает несколько библиотечных элементов - три зубчатых колеса с внутренним зацеплением с числом зубьев 24 и три зубчатых колеса с числом зубьев 18, используемых в качестве сателлитов.

Для разработки модели «Водило-комплект» были дополнительно разработаны две подсборки (рисунок 3 б и 3 в) и модель оригинального переключателя (рисунок 3 г), внутренняя цилиндрическая поверхность которого используется для установки радиального шарикового подшипника (рисунок 3 д). При разработке подсборок 3 б и 3 в использовано три одинаковых библиотечных элемента, представленных на рисунке 3 е. Вид, использованных библиотечных элементов для цилиндрических зубчатых колёс, приведён на рисунке 3 ж.

а) б) в) г)

д) е) ж)

Рисунок 3 Модели компонентов, используемых в модели редуктора

Результирующая подсборка основных конструктивных элементов револьверной головки, связанных с центральным валом, представлена на рисунке 4.

Рисунок 4 Подсборка основных конструктивных элементов, связанных с центральным валом

Таким образом, совместное использование библиотечных и специальных конструктивных элементов, построенных на основе универсальных средств CAD-системы, позволило осуществить эффективное построение наиболее сложного компонента всей сборки револьверной головки.

Список литературы

1 Бушуев, В.В. Практика конструирования машин: справочник / В. В. Бушуев. М.: Машиностроение, 2006. 448 с.

Размещено на Allbest.ru