11. Типовые приводы и механизмы металлорежущих станков

В зависимости от назначения станка, требуемого диапазона регулирова­ния, величины передаваемых нагрузок и других условий работы в приводах металлорежущих станков используются раз­личные механизмы для изменения скорости . Элементарные механизмы, позволяющие изменять передаточные отно­шения кинематических цепей, называют множительными. Для изменения скорости движения обычно используют не один тип механизмов, а пределенную комбинацию из типовых механизмов, являющуюся для данного привода наиболее оптимальной. Так, например, для специализированных и операционных станков используются парносменные колеса в сочетании с двух- или трехскоростной коробкой. Рассмотрим наиболее распространенные из них.

11.1. Механизмы для ступенчатого регулирования движения

М ногоскоростные электродвигатели

В

Рис.3

современных конструк­циях металлорежущих станков довольно часто встречаются двух- трех- и даже шестискоростные асинхронные электродви -гатели (рис. 3). Двухскоростные электродвигатели выпускают с числом оборотов 3000/1500 или 1500/750, трехскоростные — с числом обо­ротов 3000/1500/1000 и четырехскоростные — с числом оборотов 3000/1500/1000/750 и т.д.

Рис.4

Ступенчатые шкивы

Д

Рис.4

ля легких приводов применяют ременные передачи с плоским ремнем, состоящие из сменных или ступенчатых шкивов (Рис. 4). Изменение скорости с помощью ступенчатых шкивов достигается перестановкой ремня с одной ступени на другую. Для того, чтобы ремень без специального на­тяжного устройства мог передавать крутящий момент на любой из имеющихся скоростей, сумму диаметров сопряженных шкивов делают постоянной на всех ступенях, т. е. D₁+D₅ = Const. На­тяжение ремня при перестановке сменных шкивов или переброске его с одной ступени на другую должно быть неизменным.

Парносменные колеса

В

Рис.5

станках для массового и крупносе­рийного произ- водства, а также в специализированных станках для изменения скорости движения используются парно- сменные ко­леса А и В (рис. 5). В зависимости от желаемого количества ско­ростей к станку прилагается комплект сменных колес, пользуясь которыми получают геометрический ряд чисел оборотов шпинделя. Количество возможных скоростей равно количеству сменных колес.

Шестеренные коробки скоростей

К

Рис. 6

оробки (рис.6) применяются как самостоятельные узлы в станках с разделенным приводом и как составная часть шпиндельной бабки или механизма подачи (встро­енные коробки). Последние имеют большее применение в станках вследствие их ком-пактности, меньшей стоимости и удобства пере­дачи вращения рабочим органам станка.

И

Рис.9

Рис.9,a

зменение скорости вращения ведомого вала шестеренных ко­робок достигается за счет включения в работу той или иной ком­бинации ш естерен. В коробках скоростей применяются различные способы включения зубчатых колес в работу: передвижением блоков шестерен вдоль оси валов (рис. 6, и 8), кулачко­выми или фрикционными муфтами М _ф (рис.7), накиды- ванием шестерни (рис. 8) или выдвижной шпонкой (рис. 9). Каждый из у

Рис.7

казанных способов перeключения скоростей коробок обладает своими достоинствами и недостат­ками.

О

Рис.7

Рис.7

сновное достоинство механизмов с передвижными блоками — их простота. Колеса, не участвующие в передаче рабочих нагрузок, не изнаши­ваются.

Рис.9

Рис.8

К недостаткам следует отнести невозможность переключения передачи на ходу и сравнительно большие осевые размеры. Этих недостат­ков лишены механизмы, у которых зубчатые колеса находятся в постоян­ном зацеплении (рис. 7). Колеса Z₂ и Z₄ на вал II посажены свободно и включаются в работу муфтой. Если муфта 1 фрикционного типа, то частоту вращения можно изменять на ходу. Передачи могут быть косозубыми. На рис. 7 показан элементарный механизм с двумя электромаг­нитными муфтами. Эти муфты получили широкое распространение, позволяя простыми средствами автоматизировать привод.

К

Рис.9

Рис.10

оробки скоростей с кулачковыми и фрикционными муфтами позволяют использовать зубчатые колеса с косыми и шевронными зубьями, обеспечивающими при прочих равных условиях боль­шую прочность и долговечность, а также бесшумность в работе. Число колес в блоке чаще всего два, три и, реже, четыре. Блоки применяют в качестве ведущих и ведомых элементов. Если применить корригированное зацепле­ние колес с разной суммой зубьев при одном межцентровом расстоянии, то в отдельных случаях можно сократить число колес. Однако пониженный к.п.д. делает их менее пригодным для быстроходных приводов.

Коробки с накидными шестернями (рис.8), выдвижной шпонкой (рис.9) и множительного типа, в силу недостаточной их прочности и низкого к.п.д. применяются исключительно в механизмах подачи и вспомогательных движений.

Коробка подач токарно-винторезных станков обычно состоит из механизма с конусом шестерен и множительного механизма. В коробке скоростей приводов движения резания обычно встречаются комбинации из механизмов с подвижными блоками шестерен, кулачковыми и фрикционными муфтами, переборными устройстами и т. д.

Принцип работы каждого из механизмов шестеренных коробок скоростей ясен из схем.

Рис.11

В старых конструкциях станков ступенчатошкивные приводы обычно снабжались переборами (рис.10), которые увеличивали количество скоростей и позволяли передавать шпинделю больший крутящий момент. В дальнейшем, в связи с применением шестеренных коробок скоростей, переборные устройства прежней конструкции потеряли свое значение. Однако в настоящее время вследствие повышения быстроходности станков и использования так называемых разделенных приводов (коробка скоростей монтируется отдельно от шпиндельного узла) переборные устройства вновь находят применение. Они позволяют вдвое увеличить количество скоростей шпинделя и понизить его число оборотов до 16 раз (см. станки моделей 1К62, 6П80Г и др.).

Рис.11

Гитара сменных колес.

В тех случаях, когда необходимо обеспечить изменение скорости в широком диапазоне с большим количеством скоростей и при точном передаточном отношении, используют гитару сменных колес (рис. 11). Особенно широкое применение этот механизм нашел в приводах делительных цепей и обкатки, реже он встречается в приводах подачи. Передаточное отношение для настройки привода определяется соотношением чисел зубьев сменных колес. К станкам, имеющим гитару, прилагаются наборы сменных колес. Наборы бывают пятковые, четные и универсальные. В пятковом наборе числа зубьев сменных колес от 20 до 100 чередуются через 5, в четном наборе — через 4 зуба. Универсальный набор, разработанный ЭНИМСом, используется для ответственных делительных цепей.

В однопарных звеньях настройки (рис. 12, а ) колеса устанавливают на консольной части вала. Межосевое расстояние здесь по­стоянно, поэтому при одинаковом модуле и сумма зубьев Z_сумм= const. В двухпарных гитарах (рис. 12, б ) в зацеплении находятся две пары сменных колес.

Изменять частоту вращения валов с помощью сменных колес целесо­образно при длительной работе станка без перенастройки, так как замена колес требует затраты времени.