книги из ГПНТБ / Кашепава М.Я. Современные отечественные и зарубежные координатно-расточные станки обзор

муфты осуществляется тремя электромагнитами. Положение яко­ рей электромагнитов контролируется микропереключателями. Контроль скорости вращения вариатора производится тахогенератором 6, связанным через эластичную муфту с первым валом коробки скоростей.

Рис. 10. Кинематическая схема привода главного движения и привода подач гильзы продукционного станка с ЧПУ модели 243ВФ2

Изменение передаточного отношения вариатора в диапазоне 1:4 производится двигателем 7, который через цилиндрический ре­ дуктор вращает винт 8 и перемещает каретку 9. Крайние поло­ жения каретки контролируются микропереключателями и жестки­ ми упорами.

Выходной шлицевый вал 10 коробки скоростей с помощью зуб­ чато-ременной передачи / / передает вращение на шпиндель 12, который выполнен заодно целое с хвостовой частью со шлицами.

КРС с механическими вариаторами изготовляются также фир­ мами Hauser (все модели малых одностоечных станков), Lindner (модель LB14C), Mitsui Seiki (модели № 0 и 4В), Pernin (модели AV-1, AV-2 и AV-4) и др.

с вариатором имеет ряд недостатков, ограничивающих его исполь­ зование на особо точных КРС средней и большой мощности:

интенсивный износ деталей вариаторов с металлическими фрик­ ционными элементами;

93

значительный габарит и вес для передачи мощности 2—3 кет: недостаточно гибкое управление приводом с несколькими диа­

пазонами регулирования;

небольшой диапазон регулирования скоростей в пределах каж­ дой ступени и наличие в приводе двухили трехступенчатой ко­ робки скоростей;

высокие требования к точности деталей вариаторов (в особен­ ности ремней) для обеспечения их бесшумной и безвибрационной работы.

Следует, однако, отметить, что механические шариковые вариа­ торы, предназначенные для станков с небольшой мощностью главного привода (до 0,5—1 кет), используются рядом фирм (Hauser, Mitsui Seikii) и, имея широкий диапазон регулирования, успешно конкурируют с регулируемым электроприводом.

Диапазон регулирования вариаторов с широким ремнем обычно не более 4—6, шариковых вариаторов — до 15—25.

Регулируемый электродвигатель постоянного тока широко при­ меняется на многих отечественных и зарубежных КРС. В послед­ ние годы такой привод осуществлен на отечественных станках моде­ лей 2411, 2421, 2431, 2Д450, 2457. 2458 и 2459 и на станках зарубеж­ ных фирм .моделей LB-12 и LB-15A (Lindner), № 5 (Hauser), № 7 (Mitsui Seiki), 60H (SIP), 3SOE (Dixi), KBNE-30 (Kolb) и др.

Основные преимущества этого привода по сравнению с приво­ дом от асинхронного электродвигателя в сочетании с коробкой скоростей следующие:

бесступенчатое изменение скоростей в процессе обработки; более точный подбор оптимальных режимов обработки; сокращение количества зубчатых передач и других деталей уз­

лов привода; повышение удобства управления;

возможность осуществления низких «обкаточных» скоростей вращения шпинделя.

Регулируемый привод с использованием двигателя постоянного тока имеет и ряд недостатков: увеличение габарита и веса элект­ родвигателя, снижение к.п.д., снижение жесткости механической характеристики привода, потеря мощности при больших диапазо­ нах регулирования. Кроме того, с применением регулируемого электропривода увеличивается стоимость станка и требуется более квалифицированное обслуживание.

Однако, учитывая характер выполняемых на КРС работ, не требующих высоких энергетических показателей привода, а также их высокую общую стоимость, все более широкое использование такого привода следует считать целесообразным.

В современных станках с регулируемым электроприводом при­ няты два основных кинематических решения — изменение скоро­ стей в нескольких механических диапазонах, что требует дотюлни-

94

тельной простой зубчатой коробки (на две или три скорости); изменение скоростей в одном механическом диапазоне.

Привод с использованием дополнительной коробки скоростей позволяет смещать диапазоны скоростей и сокращать необходимую величину диапазона регулирования электродвигателя. При этом обеспечивается достаточная мощность привода на нужных диапа­ зонах скоростей вращения шпинделя при электродвигателях мень­ шей номинальной мощности.

Наиболее рационально при большом общем диапазоне регули­ рования применение привода с трехступенчатой коробкой скоро­

Привод с использованием двухступенчатой коробки скоростей

Привод главного движения станка модели Jidic Н-5В осуществ­ ляется от регулируемого электродвигателя постоянного тока, смон­ тированного на корпусе шпиндельной бабки. Двухдиапазонная коробка скоростей переключается двумя магнитными муфтами.

На рис. 11 показана кинематическая схема привода главного движения, подачи выдвижного шпинделя и шпиндельной бабки КРГС модели 2458.

^1

Рис. 11. Кинематическая схема привода главного движения, подачи выдвижного шпинделя и шпиндельной бабки КРГС модели 2458

95

Вращение от электродвигателя постоянного тока 1, установлен­ ного на салазках стойки, передается к шпиндельной бабке через двухзвенную шарнирную передачу с плоскозубчатыми ремнями. Каждое звено передачи состоит из плоскозубчатого ремня 2 (3), армированного стальным тросом, двух шкивов 4 и 5 (6 и 7) и же­ сткого разъемного стержня, предназначенного для смены и натя­ жения ремней. Вращение на полый шпиндель с приемного вала шпиндельной бабки 8 передается через прямозубую цилиндриче­ скую пару шестерня—муфта 9 и колесо 10, обеспечивающую нижний ряд скоростей вращения шпинделя 12,5—315 об/мин при скорости вращения двигателя 125—3150 об/мин или при переключении ше­ стерни—муфты 9 — через косозубую цилиндрическую пару 11 и 12, обеспечивающую верхний ряд скоростей 400—1600 об/мин при ско­ рости вращения двигателя 800—3200 об/мин.

Переключение блока и муфты гидравлическое с электрическим управлением. При переключении скоростей в случае попадания торца зуба шестерни—муфты 9 в торец зуба зубчатой шолумуфты 11 или в торец зуба колеса 10 предусмотрен реверсивный им­ пульсный поворот вала электродвигателя. Переключение шпинде­ ля в нейтральное положение осуществляется от тумблера, располо­ женного на главном пульте управления. Скорость двигателя регулируется автоматически от тиристорного преобразователя с обратной связью по скорости. Реверс шпинделя осуществляется путем реверса электродвигателя.

Привод, в котором весь диапазон скоростей шпинделя обеспе­ чивается только электрическим регулированием, применяется на станках моделей 2411 и 2421, а также на станках моделей 60Н фирмы SIP, ВКоЕ 315X450 и 450x800 фирмы Mikromat, HYOP-65, HYOP-80, HYOP-120 фирмы Burkhardt, CS-2 фирмы ICMA San Giorgio.

На рис. 12 представлена кинематическая схема привода глав­ ного движения станка модели 2421.

Бесступенчатое регулирование скорости вращения двигателя (100—2250 об/мин) обеспечивается магнитным усилителем.

Шпиндель получает вращение (135—3000 об/мин) от приводно­ го шкива 5, смонтированного на отдельном кронштейне и закреп­ ленного на колонне, через шлпцевый вал 6 и плавающую (само­ центрирующую) муфту 7.

Обороты электродвигателя в диапазоне 1:10 вниз от номиналь­ ных регулируются изменением напряжения на якоре, а в диапа­ зоне 1:2,25 вверх от номинальных — ослаблением поля.

Электродвигатель шпинделя охлаждается вентилятором, приво­ димым во вращение отдельным асинхронным электродвигателем.

96

Следует отметить, что применение упомянутых приводов свя­ зано с трудностями выполнения многих технологических операций в нижней части диапазона скоростей шпинделя, так как глубокое

Рис. 12. Кинематическая схема привода главного движения и привода подач гильзы КРС модели 2421

электрическое регулирование в якоре значительно снижает мощ­ ности в этой части диапазона. Кроме того, при широком диапазоне изменения скоростей электродвигателя усложняется система регу­ лирования электропривода.

Внастоящее время применяются несколько систем управления скоростью вращения электродвигателя привода главного движе­ ния: генератор—двигатель (Г—Д); от магнитных усилителей (ПМУ), от полупроводниковых выпрямителей; с тнристорным ре­ гулированием.

Впоследние годы наблюдается тенденция к замене вращаю­ щихся преобразователей тока статическими (магнитными и полу­ проводниковыми). Подробнее вопросы электропривода главного

движения некоторых моделей КРС рассмотрены в работах [3, 6].

Регулируемый гидродвигатель в приводе главного движения по сравнению с рассмотренными ранее применяется реже. Однако в последние годы за рубежом наметилась тенденция к расширению применения гидроприводов в механизмах подач и главного движе­ ния.

КОМПОНОВКА ПРИВОДОВ

Размещение элементов и узлов привода главного движения на КРС существенно влияет на точность и работоспособность станка, так как они в значительной степени являются источником тепло­ образования, вибраций и шума.

или на верхней части корпуса шпиндельной бабки вместе с короб­ кой скоростей.

В современных КРС для уменьшения деформаций от нагрева шпиндельной бабки двигатель главного привода охлаждают спе­ циальным вентилятором вытяжного действия с направленным по­

родвигатели главного движения вынесены на салазки стойки, а на

улучшаются условия отвода тепла от двигателя, но повышается вибрация. Такое расположение электродвигателя имеют отече­ ственные станки моделей 2В460, 2Б460, 2А470 и другие, а также станки фирм SIP (модель Гидроптик 8Р), Mitsui Seiki (модели

№7), Kolb, MAS и др.

На станке модели 2460, а также на крупных двухстоечных

станках фирмы Burkhardt (моделей HYOP-200, HYOP-280, HYOP-300 и HYOP-460) электродвигатель размещен за поперечи­ ной на специальной подвижной каретке. При таком размещении обеспечивается уравновешивание подвижной поперечины на направ­ ляющих стоек, уменьшение веса и габарита шпиндельной головки.

98

коробка скоростей КРС модели 2431 располагаются на отдельном фундаменте за станком, что несколько уменьшает выделение теп­

Вынесенный привод главного движения применяется также на станках моделей ВКоЕ 315x450 и ВКоЕ 450x800 фирмы Mik.ro- mat. В станине под стойкой размещаются электродвигатель и ва­ риатор на станках моделей AV-2 и AV-4 фирмы Perrin. На станке модели № 50 фирмы Matrix на отдельном фундаменте у задней стенки станины располагается гидростанция привода главного дви­ жения. Если электродвигатель размещен глубоко в нише станины под стойкой, возможно нарушение теплового режима станка при продолжительной работе.

НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ КОНСТРУКЦИИ И УПРАВЛЕНИЯ

С целью уменьшения шума и тепловыделения, повышения точ­ ности работы и совершенствования системы управления приводом отечественные заводы и зарубежные фирмы на лучших моделях станков применяют следующие конструктивные усовершенствова­ ния.

1. Введение централизованной проточной смазки механизмов шпиндельной бабки с последующим охлаждением масла, напри­ мер на КРС моделей 2В460, 2А470 и КРГС моделей 2457, 2458 и 2459.

На рис. 13 представлена схема охлаждения механизмов шпин­ дельных головок и оптических устройств КРС модели 2А470 (пунктирными линиями показано направление движения охлаж­ денного масла, поступающего из гидростанции в шпиндельные го­ ловки и оптические приборы, сплошными линиями — направление стока нагретого масла в холодильник гидробака для охлаждения и очистки). На гидравлической станции 1 установлен сдвоенный лопастной насос, подающий масло по двум независимым направ­ лениям. Один поток масла служит для смазки и охлаждения ме­ ханизмов горизонтальной 2 и вертикальной 3 шпиндельных голо­ вок. Температура масла автоматически поддерживается в задан­ ных пределах холодильной установкой 6. Второй поток масла пред­ назначен для отвода тепла от оптических приборов отсчета пере­ мещения стола 5 и шпиндельных головок 4.

2. Механизированное кнопочное переключение диапазонов (или ступеней) скоростей вращения шпинделя с использованием элект­ ромагнитных муфт, гидравлических устройств или специальных электродвигателей.

100

3. Перекрытие диапазонов изменения скоростей (при использо­ вании электродвигателей постоянного тока) с целью уменьшения количества переключений механических ступеней в случаях, когда не требуется большая мощность привода.

Рис. 13. Схема охлаждения механизма шпиндель­ ных головок и оптических устройств КРС моде­ ли 2А470

4. Применение (в случае изменения скорости кнопками «бы­ стрее», «медленнее») специальных электрических тахометров с дополнительной стрелкой, которая после выключения вращения шпинделя показывает величину установленной скорости.

5. Введение (в случае регулируемого электропривода главного движения и подач гильзы) механически связанных регуляторов скорости с целью поддержания постоянства оборотной подачи при изменении скорости вращения шпинделя.

ПРИВОД РАБОЧИХ ПОДАЧ И УСТАНОВОЧНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

ПРИВОД РАБОЧИХ ПОДАЧ И УСТАНОВОЧНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ГИЛЬЗЫ ШПИНДЕЛЯ

Величины рабочих подач, а также скорости установочных пе­ ремещений гильзы шпинделя современных отечественных и зару­ бежных КРС приведены в табл. 1, 2, 3, 8, 10 и 11.

101

Диапазоны рабочих подач шпинделя современных станков за последние годы существенно не изменились и составляют для ма­

шенную мощность приводов и предназначенных, как правило, для выполнения работ средней точности с тяжелыми режимами реза­ ния (на станках моделей КВ-5 и КВ-6 рекламируется, например, возможность сверления отверстий диаметром 70 мм при скорости

На станках с бесступенчато регулируемым электроприводом подач максимальные скорости рабочих подач достигают 500— 750 мм/мин. На КРГС модели 5S фирмы Dixi максимальное зна­ чение скорости рабочей подачи достигает 1000 мм/мин.

На крупных станках с регулируемыми гидроприводом или электроприводом скорости установочных перемещений гильзы (шпиндельной головки) составляют на станках моделей 2В460 и 2А470— 1260 мм/мин, на КРГС моделей 2458 и 2459 и на КРГС моделей 3S и 75 фирмы Dixi — 3000 мм/мин и достигают 4000— 5000 мм/мин на КРГС моделей 60Н фирмы SIP, 43Н48 и 43Н72 фирмы Herbert De Vlieg, на КРС моделей Оптимат 4А фирмы Matheys, KBNE30 фирмы Kolb и КС4 фирмы Oerlikon.

Основные типы приводов перемещений гильзы шпинделя. Для малых, средних и неавтоматизированных станков применяются «свя­ занные» приводы, обеспечивающие «оборотные» рабочие подачи гильзы.

Такой тип привода имеют станки зарубежных фирм, а также отечественные станки моделей 2411, 2421 (см. рис. 12), 2431, 2В440А, 2А450 и др.

Привод перемещения гильзы 8 шпинделя осуществляется от электродвигателя / главного движения. Вращение через плоско-

со 18, соединяющееся с валом реечной шестерни 19 фрикционной муфтой, заключенной в червячном колесе, движение передается репке 20, связанной с гильзой 8.

102