- •Краткий исторический обзор, состояние и перспективы развития станкостроения
- •1 Общие сведения о металлорежущих станках
- •1.1 Назначение и структура металлорежущих станков
- •1.2 Классификация металлорежущих станков
- •1.3 Понятия о типаже, основных параметрах и размерных рядах станков
- •1.4 Система обозначений (нумерация) станков
- •1.5 Методы образования поверхностей деталей при обработке на металлорежущих станках
- •1.6 Движения в металлорежущих станках
- •1.7 Технико-экономические показатели станков
- •2 Основные узлы и механизмы станков
- •2.1 Базовые детали и направляющие
- •2.1.1 Назначение базовых деталей и направляющих
- •2.1.2 Виды базовых деталей
- •2.1.3 Материал длябазовых деталей
- •2.1.4 Исполнения направляющих
- •2.1.5 Направляющие скольжения
- •2.1.6 Направляющие качения
- •2.1.7 Комбинированные направляющие
- •2.2 Приводы металлорежущих станков
- •2.2.1 Понятие о приводе. Кинематические пары, цепи, схемы
- •2.2.2 Зубчатые механизмы ступенчатого изменения скорости главного движения
- •2.2.3 Зубчатые механизмы ступенчатого изменения подач
- •2.2.4 Сменные зубчатые колёса
- •2.2.5 Механические вариаторы скоростей
- •2.2.6 Реверсивные механизмы
- •2.2.7 Механизмы прерывистого движения
- •2.2.7.1 Храповые механизмы
- •2.2.7.2 Мальтийские механизмы
- •2.2.7.3 Другие механизмы для осуществления периодических движений
- •2.2.8 Суммирующие механизмы
- •2.2.9 Механизмы обгона
- •2.2.10 Компоновки и конструктивные решения приводов главного движения
- •2.2.11 Ручное управление станками
- •2.3 Шпиндели и шпиндельные узлы
- •3 Кинематическая структура станков. Кинематический расчёт и настройка приводов
- •3.1 Кинематические связи в станках
- •3.2 Понятия о наладке и настройке станков
- •1 Оборотфрезы k/z оборотазаготовки (или, сокращённо: 1 об.Фрk/z об.Заг).
- •3.3 Порядок настройки привода на требуемую скорость
- •3.4 Примеры кинематических решений универсальных станков
- •3.4.1 Вертикально-сверлильный станок
- •3.4.1.1 Привод главного движения (вращения шпинделя с инструментом)
- •3.4.1.2 Привод подачи (осевого перемещения шпинделя с инструментом)
- •3.4.2 Универсально-фрезерный станок
- •3.4.2.1 Привод главного движения (вращения шпинделя с инструментом)
- •3.4.2.2 Приводы подач (перемещений стола с заготовкой)
- •3.4.2.3 Приводы быстрых перемещений стола
- •3.4.3 Токарно-винторезный станок
- •3.4.3.1 Привод главного движения (вращения шпинделя с заготовкой)
- •3.4.3.2 Приводы подач, осуществляемых при включении ходового вала
- •3.4.3.3 Приводы винторезных подач
- •3.4.3.5 Приводы быстрых перемещений суппорта
- •3.5 Основные технические характеристики станков. Выбор кинематических характеристик
- •3.6 Регулирование частот вращения шпинделя
- •3.7 Геометрический ряд частот вращения
- •3.8 Предпочтительные числа и ряды предпочтительных чисел. Стандартные значения знаменателей геометрических рядов
- •3.9 Кинематический расчёт приводов станков
- •3.9.1 Основные определения и зависимости
- •3.9.1.1 Структура привода
- •3.9.1.2 Порядок переключения групп передач
- •Значения чисел некоторых геометрических рядов в пределах 1-9500
- •Продолжение табл. 3.6
- •3.9.1.3 Взаимосвязь передаточных отношений в группах передач привода
- •3.9.1.4 Развёрнутые структурные формулы
- •3.9.1.5 Предельные величины передаточных отношений в группах передач
- •3.9.1.6 Диапазоны регулирования привода и отдельных групп передач
- •3.9.1.7 Наибольшее допустимое структурой значение знаменателя ряда
- •3.9.2 Графоаналитический метод определения передаточных отношений
- •3.9.2.1 Построение структурных сеток
- •3.9.2.2 Анализ структурных сеток и выбор оптимального варианта
- •3.9.2.3 Построение диаграммы (графика, картины) частот вращения валов привода
- •3.9.2.4 Выбор оптимального варианта дчв
- •3.9.3 Расчёт чисел зубьев передач групп
- •3.9.4 Особенности расчёта приводов со сменными обратимыми зубчатыми колёсами
- •3.9.5 Особенности расчёта приводов с многоскоростными электродвигателями
- •3.9.6 Расширение диапазона регулирования приводов
- •3.9.6.1 Приводы с переборами (ступенями возврата)
- •3.9.6.2 Приводы с перекрытием (повторением) части ступеней скорости шпинделя
- •3.9.6.3 Применение составных (ломаных) геометрических рядов
- •3.9.6.4 Приводы со сложенной структурой
- •3.9.7 Бесступенчатое регулирование скорости
- •3.9.8 Анализ кинематической структуры привода главного движения
- •3.9.9 Особенности расчета и проектирования коробок подач
3.9.7 Бесступенчатое регулирование скорости
Бесступенчатое регулирование скорости с помощью двигателей постоянного тока (ДПТ) широко используется в станках с ЧПУ.
Рис. У.15. График двухзонного регулирования ДПТ |
Применяемые ДПТ имеют двухзонноерегулирование (рис. У.15): в диапазоне от минимальной (nдв.min) до номинальной (nдв.н) частоты вращения двигатель работает с постоянным крутящим моментом (Mдв =const) иполной мощности не развивает, а при частотах от номинальной до максимальной (nдв.max) – работаетс постоянной мощностью(Nдв =const).
Например,еслиnдв.min,nдв.ниnдв.maxсоставляют соответственно 190, 1200 и 3000 об/мин, то диапазоны регулирования ДПТ будут: - при постоянной мощности Ддв.N=nдв.max/nдв.н= 2,5; - при постоянном моменте Ддв.M=nдв.н/nдв.min= 6,32,52=; - полный Ддв.=nдв.max /nдв.min= 15,6 2,53 = Д3дв.N == Ддв.M× Ддв.N. Диапазоны регулирования двигателя в целом и с постоянной мощностью составляют весьма ограниченные величины, гораздо меньшие, чем это требуется в приводах универсальных станков. |
Обычно в станках Д до 200-250, но передачи полной мощности на низших частотах (до 1/4 - 1/3 диапазона по числу частот вращения, обозначим эти величины через 1/t) не требуется, на средних же и высших частотах необходимо обеспечивать передачу полной мощности, а значит, и её постоянство.
Чтобы удовлетворить этим требованиям, используют вместе с регулируемым двигателем коробку скоростей (диапазонов, переключений) на малое число вариантов zкc (2; 3; 4).
Вариант привода бесступенчатого регулирования с коробкой скоростей на 4 варианта (zкc= 4) показан на рис. 2.12,а, а возможная ДЧВ для него – на рис. 3.9,а. На ДЧВ обозначены через Д, ДМи ДN диапазоны регулирования привода соответственно полный, с М = сonstи сN= сonst.
Обозначим Ддв.N =. По аналогии со ступенчатым регулированием будет (см. рис. 3.9,a):
|
|
|
По последнему выражению можно определить zкс , необходимое для обеспечения требуемого Д при выбранном электродвигателе, т.е. при известных Ддв.Mи Ддв.N.
В варианте привода с ДЧВ по рис. 3.9,а обеспечивается и Диаграмма мощности в диапазоне Д=250, возможная для рассматриваемого привода, показана на рис. 3.9,б.
В связи с тем, что в каталогах электродвигателей nдв.min обычно не указывается, можно вести проектирование привода по следующей методике:
1) Выделяя условно в диапазоне частот вращения шпинделя геометрический ряд из z значений со знаменателем, определяют(полученное число округлять до целого не следует);
2) Определяют частоту вращения шпинделя n, начиная с которой и выше должна передаваться полная мощность,, где– третья, четвертая или иная принимаемая часть диапазона частот вращения шпинделя (по числу его ступенейz), в которой передача полной мощности не требуется;
3) Определяют ;
4) Определяют (полученное число округляется до целого; если это делается в сторону уменьшения, диапазон обеспечиваемых частот вращения шпинделя будет иметь разрывы);
5) Определяют , затем, если это требуется для справки или для построения ДЧВ.
Примечания.
1 Для удобства построения ДЧВ шкалу частот вращения валов целесообразно выполнять со знаменателем, меньшим ; его можно, например, принять любым из табл. 3.6 (чтобы можно было воспользоваться этой таблицей) или равным, гдеаравно 2, 3, 4, ... . В последнем случае, возможно, значения ряда придётся рассчитать; совпадение или несовпадение этих значений со стандартными не является принципиальным т.к. проектируется привод с бесступенчатым регулированием.
2 Строго говоря, в станках с ЧПУ регулирование частот вращения шпинделя в реальности осуществляется ступенчато с малым знаменателем (равным, например, 1,03; 1,015), но поскольку при этом различие между соседними частотами весьма мало, а число частот велико (70-100 и более), то ступенчатостью пренебрегают и считают регулирование бесступенчатым.
Кроме приводов с ДПТ в станках используются приводы, имеющие асинхронные электродвигатели с частотным регулированием. В таких приводах также применяются коробки скоростей на малое число вариантов с теми же целями.