Частоты вращения вала электродвигателя при и

№ ступени коробки скоростей
1	n1	n4	n1	n3
2	n2	n5	n2	n4
3	n3	n6	n5	n7
4	n7	n10	n6	n8
5	n8	n11	n9	n11
6	n9	n12	n10	n12

Пример 2. Дано и.Построить структурную схему.

1. Поскольку , а характеристика , тов структурной формуле ее изображает множитель 2₂, а это может быть в варианте .

2. Строим структурную сетку (см. рис. 3.17, б) на основании табл. 3.4 для .

Выбор наилучшего варианта коробки скоростей довольно сложен [6]. Здесь большое значение имеют группы и типы станков, их техническая характеристика, степень универсальности, точность и другие конкретные параметры. Поэтому при проектировании коробок скоростей нередко возникает ряд вариантов, из которых выбирают наивыгоднейший.

Из всех вариантов кинематической структуры привода, дающих одно и то же число скоростей, оптимальным является тот, который имеет наибольшую простоту, минимальное число групп передач, наименьшее количество зубчатых колес, валов, муфт и других деталей. Масса привода и его размеры должны быть по возможности наименьшими. Из всех кинематических вариантов наиболее выгодным является такой, при котором характеристика групп увеличивается от первого вала коробки скоростей к шпинделю. В большинстве случаев лучшими вариантами являются «веерообразные» структуры, так как в области высоких частот вращения работает большое количество деталей привода. Главная редукция осуществляется на последней ступени, поэтому валы, зубчатые колеса и другие детали привода имеют меньшие размеры, так как при данной мощности передают меньшие крутящие моменты.

На высоких ступенях скорости, особенно у универсальных станков с широким диапазоном регулирования, снижается КПД. Поэтому при выборе кинематического варианта следует стремиться к сложенной структуре, обеспечивающей получение высоких частот вращения шпинделя по более короткой кинематической цепи.

Средством уменьшения радиальных размеров служит условие , которое приводит к симметричному расположению линий, изображающих передачи на графиках частот вращения. Другим средством является совмещение осей валов смежных групп передач. Для уменьшения осевых размеров располагают одиночные передачи среди групповых.

Использование связанных колес упрощает схему, однако в ряде случаев может увеличить размеры привода.

3.5. Особенности кинематического расчета коробок подач

Кинематические и силовые характеристики коробок подач должны обеспечить требуемые значения величин подач и усилий подачи при обработке на станке различных деталей.

В отличие от коробок скоростей они во многих случаях должны обеспечить не только требуемые режимы обработки, но и получить необходимый ряд точных передаточных отношений, который зависит от конфигурации обрабатываемой детали. Например, при нарезании резьб подачи зависят от шагов нарезаемых резьб.

Коробка подач получает свой привод от шпинделя станка, от отдельного электродвигателя или ведущего вала коробки скоростей, а при периодических подачах от стола или ползуна, совершающего возвратно-поступательное движение (строгальные и шлифовальные станки).

Значения подач должны обеспечить требуемую шероховатость поверхности, а также высокую стойкость инструмента и производительность.

Коробки подач, предназначенные для получения точных передаточных отношений между перемещениями инструмента и заготовки, получают движение от шпинделя станка и не содержат передач с гибкой связью [11].

При обработке различных деталей на универсальных станках подачи в общем случае также целесообразно располагать по геометрическому ряду, а диапазон регулирования подач определять как

.

Диапазон регулирования подач и число ступеней коробок подач для универсальных станков примерно того же порядка, что и для главного движения, а для токарно-винторезных выше.

Числовые значения величин подач, которые являются скоростью перемещения суппорта или стола станка, как правило, значительно меньше, чем скорости резания. Поэтому привод подач характеризуется низкими скоростями в передачах и механизмах и большой редукцией.

Таким образом, характерными требованиями, предъявляемыми к таким механизмам по сравнению с коробками скоростей, являются тихоходность передач, бóльшая редукция, необходимость обеспечить для некоторых типов станков точные передаточные отношения, возможность осуществлять регулирование с . Однако они обладают более низким КПД и малой жесткостью, но с возможностью обеспечения большего числа скоростей, а в некоторых случаях и бóльших передаточных отношений.

Для разработки кинематической схемы цепи подач должно быть известно число ступеней подачи z_s, знаменатель геометрического ряда  или разность арифметического ряда С, значения подач от s₁ до s_z, а для резьбонарезных станков также номенклатура резьб. При изменении подач по геометрическому ряду разработка кинематической схемы производится так же, как и для цепи главного движения [18].

Если подачи s₁, s₂, s₃ … s_z в мм на один оборот шпинделя составляют геометрический ряд и известен шаг ходового винта t, мм, то частоты вращения ходового винта, отнесенные к одному обороту шпинделя, составляют геометрический ряд

; ; ; … .

Если в качестве последней передачи в цепи подач принята реечная, то частоты вращения реечного колеса, отнесенные к одному обороту шпинделя, составляют также геометрический ряд

; ; ; … ,

где z – число зубьев реечного колеса; т – модуль реечного колеса.

В станках с независимыми цепями подач, получающими движение от самостоятельного источника, подачи s₁, s₂, s₃ … s_z измеряются в мм/мин, а частоты вращения в минуту ходового винта и реечного колеса определяются по этим же формулам. На рис. 3.18, а показана схема цепи подач вертикально-сверлильного станка, а на рис. 3.18, б – график частот вращения.

Переключение подач производится конусом с вытяжной шпонкой. Эта передача состоит из постоянно сцепленных шестерен на двух валах. На одном из валов шестерни не закреплены и сцепляются с ним в зависимости от положения вытяжной шпонки. Благодаря постоянному зацеплению шестерен, можно применять косозубые шестерни, что позволяет точно выдерживать требуемые передаточные отношения. Недостатком являются малые крутящие моменты, которые может передать шпонка [11].

В токарно-винторезных станках применяются передачи со ступенчатым конусом шестерен с накидной шестерней (передача Нортона).

Конус может быть как ведущим, так и ведомым в зависимости от значения передаточных отношений, которые необходимо осуществить. Так как данный механизм включен в коробку подач винторезного станка, то передаточные отношения пропорциональны величине , t_н и t_х.в – шаги нарезаемой резьбы и ходового винта станка.

а)	б)

Рис. 3.18. Схема цепи подач (а) вертикально-сверлильного станка