3.2. Компоновка привода главного движения

Если привод главного движения станка выполнен в виде коробки скоростей с электродвигателем, то возможны следующие два варианта компоновки механизмов привода: коробка скоростей и шпиндельный узел расположены в одном корпусе; коробка скоростей и шпиндельный узел выполнены в виде отдельных узлов (разделенный привод). Выбор того или иного варианта необходимо производить после сравнения их технико-экономических показателей с учетом конструктивных особенностей проектируемого станка. Оба варианта имеют свои достоинства и недостатки.

Достоинства разделенного привода [1, 18]:

• вибрации механизмов коробки скоростей не передаются шпиндельному узлу;

• уменьшается нагрев шпиндельного узла, соответственно уменьшаются и его деформации, что ведет к повышению точности обработки;

• есть возможность унификации отдельных узлов привода с применением их в разных типах и размерах станков;

• есть возможность получения различных модификаций станка (например, со ступенчатым и бесступенчатым приводом);

• улучшаются условия сборки, ремонта и дальнейшей модернизации;

• существует возможность увеличения размеров шпиндельного узла, что ведет к увеличению жесткости шпинделя;

• в случае применения схемы привода с зубчатым перебором в шпиндельной бабке движение на шпиндель поступает или через перебор (низкие частоты вращения шпинделя), или же напрямую (высокие частоты вращения шпинделя); в последнем случае цепь короче, что ведет к увеличению КПД привода и облегчению условий разгона и торможения;

• разгрузка шпинделя от силы натяжения ремня обеспечивает плавность вращения шпинделя, что способствует уменьшению шероховатости и увеличению точности обработанной поверхности.

К недостаткам разделенного привода относятся:

• более высокая стоимость привода в результате изготовления двух узлов;

• увеличение размеров ременной передачи вследствие необходимости передачи шпинделю полной мощности на низких частотах вращения;

• работа ременной передачи с недогрузкой на высоких частотах вращения;

• трудность смены ремня и защиты его от смазки, если шкив расположен между опорами шпинделя, а консольное расположение шкива ухудшает условия работы шпиндельного узла и усложняет его конструкцию.

Достоинства привода, расположенного в одном корпусе, заключаются в компактности всего привода, меньшей стоимости его по сравнению с разделенным приводом и возможности концентрации органов управления.

Недостатками привода, расположенного в одном корпусе, являются:

• передача вибраций механизмов коробки скоростей на шпиндельный узел;

• передача тепла, выделяющегося в механизмах коробки скоростей, на шпиндельный узел;

• трудность применения передачи на шпиндель гибкой связью (ременная и цепная передачи).

3.3. Выбор типа последней передачи

Тип последней передачи на шпиндель, стол и т.д. существенно влияет на максимальную скорость и плавность их движения и на шероховатость обработанной поверхности [18].

В станках с вращательным главным движением в качестве последней передачи в большинстве случаев применяется зубчатая. Для обеспечения плавного вращения шпинделя и во избежание сильного шума окружная скорость зубчатых колес не должна превышать определенных предельных значений (табл. 3.1), а диаметр зубчатых колес, установленных на шпинделе, желательно иметь не меньше, чем максимальный диаметр обрабатываемой поверхности. Диаметр зубчатого колеса, найденный по допускаемой максимальной окружной скорости зубчатого колеса V_max при максимальной частоте вращения шпинделя n_max, обычно получается недостаточным для обеспечения спокойного вращения шпинделя. В этих случаях целесообразно иметь на шпинделе два приводных зубчатых колеса: при работе на высоких частотах (без перебора) – зубчатое колесо с малым диаметром и при работе на низких частотах (с перебором) – зубчатое колесо с большим диаметром.

Таблица 3.1