26. Компоновка приводов главного движения (разделенный и неразделенный привод)

Под приводом понимается источник движения и совокупность механизмов для передачи от него движения исполнительному органу станка.

При проектировании привода главного движения с шестеренчатой коробкой следует учитывать требуемую его компоновку. Возможны два ее варианта:

1) неразделенный привод – коробка скоростей и шпиндельный узел расположены в одном корпусе;

2) разделенный привод – коробка скоростей и шпиндельная бабка выполнены в виде отдельных, связанных между собой кинематически (обычно гибкой связью) узлов.

Оба варианта имеют свои достоинства и недостатки, определяющие область их рационального применения.

Достоинства неразделенного привода – компактность, концентрация органов управления в одном месте, меньшая стоимость по сравнению с разделенным приводом.

Недостатками неразделенного привода являются:

– передача вибрации и тепла от механизмов коробки скоростей шпиндельному узлу, что вызывает его температурные деформации, нарушает регулировку подшипниковых узлов и снижает достижимую на станке точность обработки;

– трудность применения передачи на шпиндель гибкой связью, обеспечивающей по сравнению с зубчатой передачей плавность вращения шпинделя и демпфирование колебаний.

К достоинствам разделенного привода следует отнести:

– отсутствие недостатков неразделенного привода, благодаря чему уменьшаются амплитуда колебаний шпинделя и его температурные деформации;

– возможность унификации коробок скоростей и шпиндельных бабок, что позволяет применять одинаковые узлы в разных станках;

– лучшие условия для сборки, ремонта и модернизации привода;

– более широкие возможности повышения жесткости шпиндельного

узла;

– уменьшение деформаций шпинделя при разгрузке его от изгибающей нагрузки, действующей в последней передаче, т. е от усилия натяжения ремней в ременной передаче, при установке шкива на опорах, смонтированных в корпусе шпиндельной бабки.

Благодаря указанным достоинствам разделенный привод находит

применение в станках повышенной точности.

Недостатками разделенного привода являются:

– увеличение размеров ременной передачи, передающей значительно

больший крутящий момент из-за расположения в конце кинематической

цепи вращения шпинделя;

– увеличенная металлоемкость и более высокая стоимость привода из-за необходимости его размещения в двух корпусах.

На кинематику и компоновку привода главного движения существенно влияет тип последней передачи на шпиндель, выбор которой зависит от окружной скорости и требований к плавности вращения шпинделя (низкая, средняя, высокая). Согласно рекомендациям [30] при окружной скорости до 25 м/с вращение шпинделя осуществляется с помощью прямозубых или косозубых передач. Прямозубые зубчатые колеса рекомендуются при окружной скорости до 9 м/с и скорости резания до 540 м/мин, а косозубые соответственно до 14 м/с и 840 м/мин. Следует учитывать, что при одинаковой точности изготовления прямозубые зубчатые колеса обеспечивают низкую, а косозубые – среднюю плавность вращения шпинделя.

Если частота вращения шпинделя изменяется в широком диапазоне (универсальные токарные, фрезерные, сверлильные станки), то для вращения шпинделя применяют две зубчатые передачи: понижающую для низких частот вращения и повышающую для высоких частот вращения.

При более высоких значениях скорости и повышенных требованиях к плавности движения вращение шпинделя осуществляется посредством ременной передачи (координатно-расточные, алмазно-расточные, шлифовальные станки). Ременная передача для вращения шпинделя применяется также в разделенном приводе, что проще осуществить конструктивно и позволяет максимально реализовать его преимущества благодаря свойствам ременной передачи (плавность вращения, высокая демпфирующая способность).

Для повышения виброустойчивости шпиндельного узла рекомендуется диаметр зубчатых колес и шкивов, установленных на шпинделе, принимать не меньше максимального диаметра обрабатываемой поверхности (токарные станки) или инструмента (фрезерные станки).

В станках с прямолинейным главным движением (строгальные, долбежные, протяжные станки) в качестве последней передачи в механических приводах обычно используются механизмы типа зубчатое колесо –рейка, червяк – рейка, кривошипно-шатунные, кулисные, а в гидроприводах – поршень – цилиндр. Для повышения плавности движения исполнительного органа применяют косозубые и шевронные реечные передачи.