2.5 Бесступенчатые приводы

Бесступенчатые приводы применяют для плавного и непрерыв­ного изменения частоты вращения шпинделя или подачи. Они позволяют получать наивыгоднейшие скорости резания и подачи

при обработке различных деталей. Кроме того, они дают возможность изменять скорость главного дви­жения или подачу во время работы станка без его остановки.

Рис. 23. Лобовой вариатор

Рис. 24. Схема привода с раздвижными конусами

В станках применяют следующие способы бесступенчатого регулирования скоростей главного движения и движения подачи:

1. Электрическое регулирование производится изменением частоты вращения электродвигателя, который приводит в дви­жение соответствующую цепь станка (способы регулирования частоты вращения электродвигателей различных типов рассматри­ваются в гл. III).

2. Гидравлическое регулирование применяется главным обра­зом для регулирования скоростей прямолинейных движений

(в строгальных, долбежных, протяжных станках), значительно реже — вращательных движений (вопросы гидравлического регу­лирования скоростей движений в станках изложены в гл. IV).

3. Регулирование при помощи механических вариаторов. Большинство механических вариаторов, применяемых в станках, является фрикционными вариаторами. Ниже приводится описание некоторых механических вариаторов, используемых в станках.

Лобовой вариатор показан на рис. 23. При перемещении малого ведущего ролика 1 относительно диска 2 изменяется рабочий радиус последнего и, следовательно, передаточное отношение между ведущим и ведомым валами.

Привод с раздвижными конусами (рис.24) работает так. От шкива 4 на валу 1 вращаются два ведущих конуса 1. На валу 77 находятся два ведомых конуса 6, по диаметру равных ведущим. Передача между валами осуществляется клиновидным ремнем 2 с деревянными накладками 3 с внутренней стороны или широким ремнем соответствующего профиля. Для изменения частоты вра­щения вала II рычагами 8, поворачивающимися вокруг точек О и O₁, сближаются или раздвигаются конусы на валу / и соот­ветственно в равной степени раздвигаются или сближаются конусы на валу II. Рычаги 8 поворачиваются маховиком 5 через винт 7 с правой и левой резьбой.

Торовый вариатор системы ЦНИИТМАШа (рис. 25) приме­няется для привода главного движения в токарном станке 1М620. Передаточное отношение вариатора изменяется наклоном роликов, при повороте которых изменяются радиусы контакта роликов с ведущей и ведомой фрикционными чашками.

Рис. 25. Схема вариатора системы ЦНИИТМАШа

2.6 Механизмы прямолинейного движения

В современных металлорежущих станках для осуществления прямолинейных движений используют преимущественно следую­щие механизмы: зубчатое колесо-рейка; червяк-рейка; ходовой винт-гайка; кулачковые механизмы; гидравлические устройства, а также электромагнитные устройства типа соленоидов.

Механизм зубчатое колесо-рейка применяют в приводе глав­ного движения и движения подачи, а также в приводе различных вспомогательных перемещений.

Механизм червяк-рейка применяется в виде двух типов передач: с расположением червяка под углом к рейке, что позволяет (в це­лях большей плавности хода передачи) увеличить диаметр колеса, ведущего червяк, и с параллельным расположением в одной

плоскости осей червяка и рей­ки, когда рейка служит как бы длинной гайкой с неполным углом охвата винта-червяка. Условия работы этой передачи значительно благоприятнее ус­ловий работы передачи зубча­тое колесо-рейка.

Ходовой винт-гайка является, широко применяемым механиз­мом для осуществления прямо­линейного движения. С помощью этого механизма можно про­изводить медленные движения в приводе подач.

Винтовые пары качения. Винтовые пары скольжения из-за больших потерь при скольжении в резьбе и связанного с ним износа заменяются винтовыми парами качения. Они имеют малые потери на трение, высокий к. п. д., кроме того, в них могут быть полностью устранены зазоры в резьбе в результате создания пред­варительного натяга.

Замена трения скольжения трением качения в винтовой паре возможна либо использованием вместо гайки роликов, свободно вращающихся на своих осях, либо применением тел каче­ния (шариков, а иногда ро­ликов). На рис. 26 показана шариковая пара, у которой в резьбу между винтом 1 и гайкой 4 помещены шарики 2. Шарики катятся по канавкам закаленного ходового винта и гайки. При вращении вин­та шарики, перекатываясь по канавке, попадают в отвер­стие гайки и, проходя по же­лобу 3, через второе отверстие снова возвращаются в винтовую канавку. Таким образом шарики постоянно циркулируют в про­цессе работы передачи. Как правило, в шариковых парах при­меняют устройства для выборки зазоров и создания предвари­тельного натяга.

Кулачковые механизмы, преобразующие вращательное движе­ние в прямолинейное поступательное, применяются главным образом на автоматах. Различают кулачковые механизмы с плоскими и цилиндрическими кулачками.

Рис. 26. Схема шариковой винтовой пасы

Рис. 27. Плоский кулачковый механизм: а — схема работы; б — общий вид

На рис. 27, а показана схема механизма с плоскими кулач­ками. При вращении кулачка 1 через ролик 2,рычажную передачу и зубчатый сектор движение передается с помощью рейки суп­порту, который совершает возвратно-поступательное движение в соответствии с профилем кулачка. Общий вид плоских кулачков показан на рис. 27, б. На рис. 28 представлены механизмы с ци­линдрическими кулачками.

Устройства для малых перемещений. В тех случаях, когда жест­кость обычных механизмов типа реечной или винтовой пары не . обеспечивает очень точные перемещения (т. е. когда медленное движение узла переходит в скачкообразное с периодически чере­дующимися остановками и скачками), применяются специальные устройства, работающие без зазоров и обеспечивающие очень высокую жесткость привода. К таким устройствам относятся тер­модинамический привод, магнитострикционный и привод с упру­гим звеном.

Рис. 28. Схемы работы кулачков цилинд­рического типа

Рис. 29. Схемы устройств для малых перемещений:

а — термодинамического привода; б — магнитострикционного приво­да;

в — привода с упругим звеном

На рис. 29, а показана схема термодинамического привода. Он представляет собой жесткий полый стержень, один конец которого крепится к неподвижной части станка (станине), а другой соеди­няется с подвижным узлом. При нагревании стержня посредством спирали или пропусканием электрического тока малого напря­жения и большой силы непосредственно через него стержень удлиняется, перемещая подвижный узел станка. Для возврата подвижного узла в начальное положение необходимо стержень охладить.

Магнитострикционный привод (рис. 29, б) работает следующим образом. Стержень, изготовленный из магнитострикционного материала, помещают в магнитное поле, напряженность которого можно менять. Увеличивая или уменьшая напряженность магнит­ного поля, тем самым изменяем длину стержня. Различают поло­жительную магнитострикцию (когда с увеличением напряжен­ности магнитного поля размеры стержня увеличиваются) и отри­цательную (с увеличением напряженности магнитного поля раз­меры стержня уменьшаются). Это зависит от материала стержня.

Рис. 30. Термодинамический привод подачи шли­фовальной бабки

Привод с упругим звеном (рис. 29, е) позволяет получать малые перемещения за счет упругого звена типа рессоры или плоской пружины. В нашем случае рессора предварительно нагружается. Это осуществляется жидкостью из гидросистемы. Затем по мере свободного истечения масла из цилиндра через выпускное отвер­стие малого сечения рессора выпрямляется и свободным концом перемещает шлифовальную бабку.

Рассмотренные приводы находят применение в прецизионных станках, где необходимо обеспечить высокую равномерность малых подач и точность малых периодических перемещений. На рис. 30 показана схема термодинамического привода подачи шлифоваль­ной бабки.

ЛЕКЦИЯ 3.

НАЗНАЧЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ МУФТ.