Особенности конструкций привода главного движения станков токарной группы с чпу. Особенности конструкции приводов главного движения станков с чпу фрезерно-сверлильно-расточной группы.

При проектировании приводов главного движение станков в зависимости от класса точности, используют совмещенный им раздельный привод обязательно устанавливаемый датчик резьбонарезания при мощности N ≤ 4 кВт можно устанавливать широкорегулируемые двигатели используемые в приводе подачи. Конструкция шпинделя должна иметь возможность установки механизма автоматического зажима заготовки.

Особенностью проектирования привода станков фрезерно-расточной группы является необходимость механизма крепления инструмента и датчика точного останова шпинделя в определенной позиции, это необходимо для автоматической смены инструмента т.к. позиционирование инструмента шпинделя станка осуществим по шпоночному пазу (см.вопрос № 39).

Перспективы развития приводов главного движения – это разработка модулей мотор – шпинделей для станков токарной группы. станков фрезерно-сверлильной-расточной группы и станков абразивной обработки. Такие приводы уже используют в наше время, они имеют все необходимые позиции: широкий диапазон регулирования; встроенные датчики обратной связи по скорости по углу положения, тормоз для быстрого останова и систему диагностики.

Конструирование наиболее характерных узлов и механизмов

При конструировании коробок скоростей стремятся упростить конструкцию и сделать ее более компактной за счет уменьшения числа ступеней, ограничения передаточного числа, в каждой передаче, которое для повышающей передачи выбирается, как правило, не более 2, а понижающей — не менее 1/4. В табл. 3.1 приведены некоторые способы совершенствования коробки скоростей.

Уменьшение осевых размеров достигается

а) рациональным расположением колес в подвижных блоках 1 и 2 (см. схемы 1—2; 3—4);

б) применением «связанных» колес 1 (схемы 5 и 6), при которых осевые размеры сокращаются на величину ширины колеса (см. схемы 3 и 4);

в) заменой тройного блока (схема 7) двойным блоком и перемещаемым отдельно колесом {схема 8) (иногда используют схему с тремя автономно перемещаемыми колесами взамен тройного блока);

г) использованием зубчатых муфт 1 и 2 (схемы 9 и 10) или при средних частотах вращения электромагнитных муфт 1 и 2 (рис. 3.1).

Уменьшение радиальных размеров коробок скоростей осуществляют

а) заменой трехваловой коробки двухваловой (схема 12);

б) рациональным распределением передаточных отношений между несколькими парами колес (схема 12). Например, общее передаточное отношение в показанном на схеме 12 положении распределено между колесами /—2, 3—4. Если большое передаточное отношение реализовывать в одной паре колес, то размеры коробки скоростей возрастают;

в) применением параллельно работающих передач (схема 13), благодаря чему мощность передается по параллельным потокам и размеры коробки скоростей существенно уменьшаются. Конструкция такой двухступенчатой коробки скоростей, пристыкован- ной непосредственно к двигателю Л показана на рис. 3.2;

г) соосной установкой валов (схема 14). Наглядным примером реализации этого способа является коробка скоростей на рис. 1.35, а;

л) применением планетарных передач (схема 15), благодаря чему можно обеспечить большое передаточное число и≥5 при сравнительной компактной конструкции коробки скоростей (см. также рис. 1.35, б; 1.69, схема 1; 2.24, б; 2.29, а).

Другие улучшения коробок скоростей направлены

а) на отключение неработающих передач. Например, в схеме 16 при переключении блока / вправо включается повышающая передача г₂—2\, в результате чего может возникать повышенный шум. В схеме 17 прямое соединение входного и выходного валов происходит при перемещении колес 1 и 2 и отключении колес вала 3;

б) на блокировку муфт 1 и 2 переключения (схема 18) (в этом случае исключается необходимость электрической блокировки от неправильного включения муфт и упрощается механизм переключения скоростей);

в) на рациональное размещение проточек под вилку переключений (схема 19) для сокращения осевых размеров Ь. (Если проточки (величиной С^Ъ) расположить на обоих блоках 1 и 2ближе к опорам (как на блоке /), то размер коробки Ц для показанной схемы будет больше примерно на величину Ь, чем в схеме 19);

г) на использование шкивов (схема 20).

Часто ременную передачу от двигателя к шпинделю можно использовать для упрощения коробки скоростей (см. также рис. 1.54, а) и передачи максимальных частот вращения, минуя зубчатые колеса.

В табл. 3.2 показаны разновидности кинематических схем коробок скоростей на 2—4 ступени для регулируемых приводов главного движения. (Валы, расположенные на одной оси, условно приняты за один вал.) Наиболее распространенными являются двух- и трехваловые коробки с различными типами передач: прямозубыми (схемы 1, 4, 7, 10, 13), в которых переключение происходит за счет перемещения блока 1 и пересопряжения зацеплений колес; прямозубыми и косозубыми колесами (схемы 2, 5, 8, 11, 14), в которых перемещаемый блок / используется и как муфта; с только косозубыми колесами (схемы 3, 6, 9, 12, 15), в которых скорости переключаются муфтами 1 (схемы 3 и 6) и 2.

Конструкция простой коробки скоростей на две скорости показана на рис. 3.3. В ней не удается реализовать большое передаточное отношение, так как оно ограничено размерами колес.

Шпиндельный узел с двухступенчатой коробкой и прямозубыми колесами (схема 4 табл. 3.2) показан на рис. 3.4. Особенностью коробки является равномерное распределение передаточного отношения между двумя парами колес /—2 и 3—4, благодаря чему передаточное отношение существенно больше.

Конструкция компактной коробки скоростей приведена на рис. 3.5 (реализована идея схемы 2 табл. 3.2).

Вращение от двигателя 1 передается на вал 6 через двухступенчатую коробку скоростей, выполненную на базе зубчатого перебора 2—3, 4—5. Переключение скоростей происходит при перемещении муфты 7.

На рис. 3.6 показана конструкция автономной двухскоростной коробки скоростей с прямозубыми 1—2 и косозубыми 3—4 колесами.

Переключение скоростей производят осевым перемещением колеса / до его сцепления с муфтой 5. Выходной вал 6 коробки связан с выдвижным шпинделем горизонтально-расточного станка, поэтому он установлен в шпиндельных подшипниках.

На рис. 3.7 показана двухступенчатая коробка скоростей с большим передаточным отношением коробки φ_к, обеспечивающая широкий диапазон регулирования. Одна скорость реализуется при левом положении блока 8 через пару колес 10—9. Вторая ступень включается при правом положении колеса 8. В этом случае движение от двигателя 1 передается через три пары колес 2—3, 4—5, 6—7, обеспечивающих большое передаточное число (и≥8). На рис. 3.8 показан шпиндельный узел с трехступенчатой коробкой скоростей, переключение которых происходит при перемещении муфты 1 и блока 4—6. При левом положении муфты 1вращение на шпиндель передается через косозубые колеса 2—3;при этом блок 4—6 находится в нейтральном положении. В правом положении муфты / вращение передается через колеса 4—5 или 6—7 при соответствующем положении блока 4—6.

На рис. 3.9 показан шпиндельный узел токарного станка с четырехступенчатой коробкой скоростей. Скорости переключаются при перемещении колес /, 2 или 3.

Механизмы переключения скоростей.

Коробки скоростей с электромагнитными муфтами (рис. 3.1) не требуют специальных механизмов переключения. Во всех остальных случаях необходимо устройство для перемещения зубчатых колес (муфт). При этом должно быть обеспечено: 1) механизированный способ переключения; 2>) фиксация подвижного элемента в заданном положении; 3) индикация положения подвижного звена (контроль включения);

4) устранение попадания зубчатых колес и муфт «зуб в зуб» при переключении скоростей.

Наиболее часто применяют гидравлические (схемы рис. 3.10) или электромеханические устройства переключения. Для двухскоростной (или четырехскоростной) коробки скоростей используют механизм переключения на два положения (рис. 3.10, а). Конструктивное исполнение гидроцилиндра на два положения приведено на рис. 1.52, а и 3.3.

Особенность механизмов на три скорости (три положения блока) состоит в том, что должна осуществляться точная остановка подвижного блока как в крайних, что сравнительно просто, так и в среднем (как на рис. 3.10, б, в, г) положении. В схеме на рис. 3.10, б при одновременной подаче масла р_х и р₂ в полости с

разными площадями поршень 1 служит упором для рабочего поршня 2, связанного с вилкой переключения. Конструктивное исполнение механизма дано на рис. 3.11, а. В схемах на рис. 3.10, в, г точное среднее положение блока гарантируется благодаря тому, что втулка 1, имеющая возможность перемещения по штоку 2рабочего поршня, служит ему упором (ограничителем хода). В свою очередь, вследствие разницы площадей полостей, в которые подводится масло при переключении (р₂ и р₃ по схеме в и р\ и р₂ по схеме г) втулка / перемещается до торца 3 в гидроцилиндре. Конструктивное исполнение механизма по схеме рис. 3.10, г приведено на рис, 3.11, б. Схема электромеханического устройства переключения изображена на рис. 3.12.

Вращение от двигателя 1 передается через пару колес 2 и 3на вал 4 и далее на кулачок 5. При вращении кулачка 5, имеющего профильный паз, происходит перемещение вилки 6, которая в требуемом положении фиксируется подпружиненным упором 7.

При гидравлическом переключении скоростей фиксаторы 3,4, 5 (рис. 3.11, б) часто используются и для индикации положения конечными выключателями 6, 7, 8. Иногда удерживание блока в заданном положении осуществляют с помощью «гидравлического замка». Для уменьшения опасности утыкания торцов зубьев при переключении скоростей предусматривают скругление профилей и медленное вращение привода в реверсивном режиме.

.