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

Фрикционная муфта включается сдвоенными рукоятками 21, которые перемещают клин 22, раздвигающий разрезное кольцо 23. Кольцо 23 соединяет (защемляет) червячное колесо 18 с валом ре­ ечной шестерни 19.

При включенной фрикционной муфте рукоятками 21 можно не­ посредственно вращать реечную шестерню 19 и поднимать и опу­ скать гильзу шпинделя.

Ручная мелкая подача гильзы производится маховичком 24 при включенной фрикционной муфте через червячную пару 17, 18 и ре­ ечную шестерню 19. Шестерня 15 'при этом должна быть выведена из зацепления.

Направление подачи гильзы устанавливается сцеплением ше­ стерни 15 с шестерней 13 (через паразитную шестерню 14) либо с шестерней 12.

Значительно реже применяется «связанный» привод с бессту­ пенчатым изменением величины подачи посредством фрикционного вариатора, состоящего из закаленных конусов и связывающего их кольца (на станках моделей 2В440А и 2А450 [8, 14] и на станке мо­ дели LB-15A фирмы Lindner).

На крупных одно- и двухстоечных станках с большими переме­ щениями гильзы шпинделя, где пользование рычагами (или махо­ виком) быстрого перемещения затруднительно, а также в автома­ тизированных модификациях станков применяют комбинированный привод, обеспечивающий необходимый диапазон рабочих подач гильзы и ее быстрое перемещение. Такой привод применяется на крупном станке модели № 7 фирмы Mitsui Seiki и двухстоечном станке модели Гидроптик 8Р фирмы SIP.

В последнее время для привода подач гильзы крупных и авто­ матизированных станков все шире используют регулируемый электропсжвод постоянного тока (на продукционных станках моделей 243В и 2444, КРГС моделей 2457, 2458 и 2459 и на КРС моделей

головки. На выходном валу редуктора подач гильзы установлена предохранительная муфта 17, которая срабатывает при увеличении

ручное перемещение гильзы шпинделя осуществляется с помощью

103

ки 19, закрепленной в ползуне. Ползун движется по направляю­ щим, перемещая расточный шпиндель, задний конец которого по­ средством двух упорных и одного радиального подшипников вмон­ тирован в корпусе ползуна. Привод обеспечивает широкий диапазон

подачи выдвижного шпинделя при этом осуществляется от привода главного движения. Вращение от шпинделя привода главного дви­ жения передается через шлицевый вал 23 при включенной муф­ те 24 через сменные зубчатые колеса 25 на ходовой винт подачи выдвижного шпинделя.

На станках моделей КС-4, КВ-5 и КВ-6 фирмы Oerlikon рабо­ чие подачи (1—630 мм/мин) гильзы обеспечиваются электродви­ гателем постоянного тока мощностью 1,5 кет.

На станке модели LN-16 фирмы Lindner диапазон рабочих по­ дач 1—750 мм/мин, а на станке модели PW-1000 фирмы Pratt & Whitney имеется бесступенчато регулируемый привод подач (0,022—

разработанный Украинским научно-исследовательским институтом станков и приспособлений (УкрНИИСИП), применен для подачи гильзы шпинделя на новом продукционном станке модели 243В.

Независимый привод перемещений гильзы с использованием регулируемого гидродвигателя не получил широкого распростране­ ния в КРС. Применение гидропривода для рабочих подач шпин­ дельной головки известно лишь на крупных широко гидрофицированных двухстоечных станках фирмы Burkhardt моделей HYOP-200, HYOP-280, HYOP-300 и HYOP-440, где с его помощью обеспечи­ вается широкий диапазон рабочих подач (2,5—800 мм/мин) и установочных перемещений (до 5000 мм(мин).

104

HYOP-120 и др.), однако и на этих станках расточные операции, ведутся ходом всей шпиндельной бабки.

Гильза шпинделя на всех станках фирмы Burkhardt имеет лишь установочное ручное перемещение (грубое) от штурвала и точное от маховика. Диапазон рабочих подач и установочных перемещений, обеспечиваемый с помощью регулируемого гидро­ привода, на станках этой фирмы от 5—10 до 2500 мм/мин.

Компоновка привода подачи гильзы. Основные элементы приво­ да подачи гильзы на одно- и двухстоечных станках располагаются непосредственно на шпиндельной бабке. Однако высокоскоростную червячную пару привода необходимо обильно смазывать, а нали­ чиеЛ нагретого масла в корпусе шпиндельной бабки при длитель­ ных расточных операциях может привести к некоторому увеличе­ нию температурных погрешностей станка. Поэтому на некоторых одностоечных станках привод гильзы компонуют таким образом, чтобы исключить быстровращающиеся передачи из корпуса шпин­ дельной бабки. Такое решение может иметь место как при нали­ чии «связанного», так и раздельного привода. Например, в отече­ ственных станках моделей 2В440А и 2А450 и станках фирмы Lindner первые понижающие передачи и механизм бесступенчатого изменения величины подачи размещены в одном корпусе с короб­ кой скоростей, которая монтируется на стойке над шпиндельной бабкой.

На новом станке модели 2Д450 с приводом подач гильзы от отдельного регулируемого электродвигателя постоянного тока чер­ вячный редуктор также располагается вне корпуса шпиндельной бабки. Редуктор промежуточным вертикальным валом связан с тихоходными звеньями привода подачи в шпиндельной бабке. Такое решение целесообразно, несмотря на некоторые трудности монтажа узлов, вызванные необходимостью обеспечивать строгую соосность обоих вертикальных валов (привода главного движения и привода подач гильзы шпинделя).

фирмы Newall) и отбор движения на подачу осуществляется от ведущей ветви ременной передачи привода главного движения через дополнительный шкив.

Представляет интерес кинематическое решение привода гильзы на отечественных станках моделей 2411, 2421 (см. рис. 12) и 2431. На них в целях уменьшения веса и упрощения шпиндельной баб­ ки, а также уменьшения осевых сил, действующих на нее при сверлении, весь механизм подачи вынесен в стойку станка.

Такое конструктивное решение имеет, однако, существенные недостатки: неудобство пользования рычагами грубого перемеще­ ния гильзы (особенно на средних и крупных станках), ослабление несущих стенок стойки, наличие дополнительных направляющих для промежуточной рейки и т. д.

105

ПРИВОД РАБОЧИХ ПОДАЧ И УСТАНОВОЧНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ СТОЛОВ

Привод стола, салазок (шпиндельных бабок) предназначен для установочных и рабочих перемещении этих узлов, а также для выполнения чистовых и получистовых фрезерных работ.'Диапазо­ ны скоростей рабочих и установочных перемещений современных КРС приведены в табл. 1, 2, 3, S, 10 и 11.

Следует отметить, что, несмотря на тенденцию повышения уров­ ня механизации и автоматизации современных КРС, многие фирмы

щений незначительна и необходимо максимально уменьшить вес

На станках средних и крупных типоразмеров целесообразно применение механизированных приводов рабочих подач и устано­ вочных перемещений. Они обеспечивают удобство обслуживания и эксплуатации станков, а также выполнение целого ряда характер­ ных для современных КРС технологических операций, включая чистовое и получистовое фрезерование.

На крупных двухстоечных станках фирм SIP, Oerlikon увели­ чена мощность привода и повышен верхний предел рабочих подач.

Тяжелые режимы работ обусловливают применение целого ряда конструктивных решений, направленных на повышение же­ сткости и виброустойчивости станков (в частности, их несущей си­ стемы, шшинделей, зажимов и механизмов рабочих перемещений).

106

универсальным и мощным приводом подач стола, который имеет значительно больший диапазон регулирования, чем для шпиндель­ ной бабки. Скорость быстрых перемещений стола этих станков также значительно выше, чем у шпиндельных бабок (вертикаль­ ных и горизонтальных) и составляет 2000—3000 мм/мин, а на продукционных станках моделей КВ-5 и КВ-6 фирмы Oerlikon — даже 5000 мм/мин. На самых крупных двухстоечных станках оте­ чественного производства (модели 2В460 и 2А470) она составляет 2000 мм/мин.

Диапазоны подач современных станков при фрезеровании весь­

ремещениями). У крупных двухстоечных станков моделей 2В460 и 2А470 и станков фирмы SIP минимальная установочная скорость ~ 0,5—0,8 мм/мин.

ТИПЫ ПРИВОДОВ ПОДАЧ

На современных одно- и двухстоечных станках применяются следующие приводы перемещений стола и салазок (шпиндельных бабок):

от асинхронного электродвигателя с механической ступенчатой коробкой передач;

Привод от асинхронного электродвигателя (одноили двухскоростного) применяется рядом зарубежных фирм: SIP (модели Гидроптик 6А, Гидроптик 7А и Гидроптик 8Р), Mitsui Seiki (мо­ дели № 3, 6 и 7), MAS (модель WKV-100), Oerlikon (модель КС-4), Deckel (модель LKDB) —на одно- и двухстоечных станках разных типоразмеров. Такой привод при довольно несложной коробке передач позволяет получить одну-две скорости медленных (рабо­ чих) и быстрых установочных перемещений. В некоторых станках эти малые фрезерные подачи используются при автоматизации координатных перемещений.

Привод от асинхронного электродвигателя (через зубчатую коробку передач) применяется на отечественном станке модели 2А430, где обеспечивается одна скорость быстрого перемещения и несколько скоростей фрезерных подач.

На рис. 14 показана кинематическая схема привода подач сто­ ла и салазок КРС модели 2А430.

107

при включенной муфте 6 движение столу передается через червяч­ ную пару 8, 7, шестерни 9, 10 11 (при включенной муфте 12), ше­ стерни 13, винтовую пару 14, винт 15 и гайку 16, связанную 'со столом.

Рис. 14. Кинематическая схема привода стола и салазок КРС модели 2А430

Скорость перемещения стола достигает 1100 мм/мин при вклю­ чении муфты 6 с винтовым колесом 17. Движение от двигателя / через клиноременную передачу 2 передается на вал шестерни 3, далее через винтовую пару 18, 17—валу шестерни 9 и далее в описанной выше последовательности.

Ручное перемещение стола для точной установки производится от рукоятки верньера 19 через червячную пару 20 при включенной муфте 21 и далее через шестерни 13, как и при рабочих подачах.

108

Привод салазок с помощью винтовой пары 22 осуществляется аналогично описанному выше.

Недостатки привода от асинхронного электродвигателя: малое количество ступеней подач (при несложной зубчатой коробке), ограничивающее возможности оптимального выполнения широкого круга установочных, выверочных и фрезерных работ, а также ав­ томатизации координатных установок; сложность устройств для

Широкий диапазон фрезерных подач большинства станков ино­ странных фирм обеспечивает регулируемый электродвигатель, быстрое перемещение узлов достигается форсированием работы электродвигателя или переключением механической передачи в двухдиапазонной зубчатой коробке.

На отечественных станках с приводом от регулируемого элект­ родвигателя постоянного тока, как правило, применяется однодиапазонная механическая передача, а общий диапазон электрического регулирования достаточно широк. У большинства одностоечных станков диапазон регулирования фрезерных подач не превышает 20:1 (30—300 мм/мин для станка модели 2Д450 и 16—320 мм/мин для станка модели 2В440А). Несколько шире (до 25:1) диапазоны фрезерных подач станков моделей 243В, 2431 и 2444 (16—40, 22— 600 и 20—500 мм/мин соответственно). У отечественных средних и крупных двухстоечных станков моделей 2455, 2В460 и 2А470 диа­ пазоны фрезерных подач шире, чем у одностоечных (2,5—500 и 4—630 мм/мин соответственно). КРГС моделей 2457, 2458 и 2459 имеют диапазон фрезерных подач 2—630 мм/мин.

В отличие от большинства зарубежных двухстоечных станков отечественные •стайки имеют, как правило, одинаковые тип привода и диапазоны регулирования подачи для стола и шпиндельных бабок.

для координатно-расточных горизонтальных станков 3000 мм/мин; для двухстоечных станков 1200—2000 мм/мин.

109

Шпиндельная бабка (см. рис. 11) перемещается при включен­ ной электромагнитной муфте 26 и отключенной муфте 16. Враще­ ние от электродвигателя 13 передается на коническую пару 27 п далее на коническую пару 28, 29. С коническим зубчатым коле­ сом 29 жестко связана гайка, сидящая на ходовом винте 30, за­ крепленном на корпусе стойки. С помощью пары винт—гайка вра­ щение преобразуется в поступательное перемещение шпиндельной бабки.

Ручное перемещение шпиндельной бабки осуществляется с по­ мощью маховичка 31 при включенной электромагнитной муфте 32. В этом случае вращение от маховичка 31 передается через чер­ вячную передачу 33 на коническую пару 27 и далее описанным выше способом.

Общий диапазон электрического регулирования на отечествен­ ных КРГС моделей 2457, 2458 и 2459 доходит до 1500.

Применение широкого диапазона электрического регулирова­ ния, требующего для устойчивой работы привода введения обрат­ ных связей по скорости электродвигателя, а также гибких противоколебательных связей по изменению его скорости, несмотря на существенное усложнение электрооборудования, целесообразно, так как оно в значительной степени упрощает механическую часть привода и управление им, а также обеспечивает широкий диапазон фрезерных и «ползучих» скоростей подач, необходимых для работы систем точного автоматического позиционирования.

Обратная связь по скорости электродвигателя осуществляется обычно с помощью тахогенератора, связанного с валом приводного электродвигателя, а питание электродвигателей приводов подач с малым диапазоном электрического регулирования — от статиче­ ских преобразователей, для чего используются селеновые выпря­ мители и магнитные усилители (МУ), или от электронных регуля­ торов (фирма Pratt & Whitney). В случае большого диапазона элект­ рического регулирования используется привод с ЭМУ.

Тиристорный привод с широтно-импульсным регулированием (разработки УкрНИИСИПа) применен для привода стола и сала­ зок отечественного продукционного станка модели 243В и его авто­ матизированных модификаций — моделей 243ВФ2 и 243ВМФ2.

Регулируемый гидропривод подачи наряду с приводом от ре­ гулируемого электродвигателя постоянного тока получает широкое распространение на КРС последних моделей.

Внастоящее время регулируемый гидроприводподачи приме­ няется фирмами Burkhardt, Coventry Gauge, Newall, SIP, Kolb, Mitsui Seiki, Matheys, Dixi и др. В СССР регулируемый гидропри­ вод подач на КРС в настоящее время не применяется.

Вкачестве последнего звена гидропривода стола и салазок (шпиндельной бабки) КРС иностранных фирм используются, как

моторов, или гидроцилиндры.

i l l

Регулируемые гидромоторы используются на станках модели Оптибор № 3 фирмы CoMUM, MP-3KCN и MP-5ECN фирмы SIP, NUCO-70 фирмы Kolb, 24А51 и 2657, Контиматнк фирмы Newal! и др.

Гиравлические цилиндры применены в приводе подачи столов (салазок) на станках фирм SIP, Mitsui Seiki, MAS, Burkhardt, Dixii, Matheys и других и в приводе перемещения шпиндельной бабки, только на двухстоечных станках моделей HYOP-200, HYOP-280, HYOP-300 и HYOP-440 фирмы Burkhardt.

При использовании гидропривода с гидроцилиндром трудно обеспечить получение самых медленных скоростей подач (I лш/мин и менее), необходимых при оснащении станка автоматическими системами точного позиционирования. В связи с этим некоторые фирмы встраивают дополнительный механизированный привод пе­ ремещения узлов, обеспечивающий устойчивые подачи при окон­ чательной установке узлов л а координату. Такой комбинированный привод стола, кроме широкого диапазона фрезерных подач и бы­ стрых установочных перемещений с использованием гидропривода, обеспечивает медленное перемещение от отдельных малогабарит­ ных регулируемых электродвигателей постоянного тока. Например, на станке моделей № 7 фирмы Mitsui Seiki обеспечиваются мед­ ленные установочные перемещения стола от 0 до 20 мм/мин.

Рис. 16. Кинематическая схема продольного перемещения стола станка мо­ дели 2Д450Пр

На отечественных и зарубежных КРС известен и другой вид комбинированного привода — с двумя электродвигателями. Так, например, на отечественном одностоечном станке с ЧПУ модели 2Д450Пр используется регулируемый электродвигатель постоянно­ го тока ЭП110/245 в сочетании со специальным электродвигателем со встроенным редуктором типа РД-09. На рис. 16 представлена кинематическая схема привода продольного перемещения стола этого станка.

Движение передается от электродвигателя 1 через червячную передачу 2, пару винтовых колес 3 винту 4 и рейке 5, выполнен­ ной в виде длинной полугайки, закрепленной на столе.

112