Тема 8.2. Регулирование скорости главных приводов металлорежущих станков.

Практическая работа № 9.

 

Тема 8.7. Назначение и конструкция продольно-строгального станка.

Продольно-строгальные станки предназначены для обработки резцами плоских горизонтальных и вертикальных поверхностей крупных деталей большой длины. На рис. 54 показан общий вид двухстоечного продольно-­строгального станка. Eгo станина 1 имеет продольные направляющие (плоские и V­-образные), по которым возвратно-поступательно движется стол 2, на столе закрепляется обрабатываемая деталь. Перемещение стола (главное движение) осуществляется с помощью электродвигателя 9 через редуктор и реечную передачу. Передача состоит из рейки (прямозубой, косозубой или червячной), прикрепленной к столу по всей ее длине и речного колеса или расположенного под углом червяка, соединенного с выходным валом редуктора.

Снятие стружки с обрабатываемой детали происходит при движении стола вперед (рабочий или прямой ход), движение стола назад (обратный или холостой ход) совершается с повышенной скоростью и снятия стружки при этом происходит.  Для этого вертикальные суппорты 4 и боковой суппорт 10 автоматически отводят закрепленные в них резцы от обрабатываемой детали.

 Портал станка 6 образован двумя вертикальными стойками, которые соединены в верхней части горизонтальной балкой.  К этой балке прикреплена подвеска 5 пульта управления 11. По вертикальным направляющим этих стоек, перемещается вверх и вниз траверса 3, с установленными на ней суппортами 4, кроме этого по правой стойке может перемещаться боковой суппорт 10. Траверса 3 имеет свои горизонтальные направляющие, по которым суппорты 4 могут перемещаться влево или вправо, осуществляя прерывистую периодическую подачу за время реверса стола с обратного хода на прямой ход, а также, совершая установочные перемещения.

                       

Рис. 54. Общий вид тяжелого продольно – строгального станка.

Движение подачи передается суппортам от отдельного электродвигателя, вал которого связан с входным валом коробки подач: 7- коробка подач вертикальных суппортов; 8- коробка подач бокового суппорта.

В качестве главных приводов небольших продольно-строгальных станков используются АД с КЗР с электромеханической коробкой скоростей и реверсивной электромагнитной муфтой. Для средних и тяжелых станков с тяговым усилием 50 ÷ 70 кН и диапазоном регулирования скорости (6 ÷ 25): 1, используется система электропривода «тиристорный управляемый выпрямитель - двигатель постоянного тока». Изменение направления движения стола (реверс) осуществляется, как правило, реверсированием приводного двигателя или с помощью реверсивной фрикционной муфты (фрикциона).

Практическая работа № 10

СР      Тема 8.10. Схема управления электроприводом  вертикально-фрезерного            станка.

Шпиндель станка получает вращение от асинхронно­го двигателя мощностью 13 кВт при 141 рад/с через ко­робку скоростей, которая дает 18 ступеней угловой ско­рости (от 2,5 до 125 рад/с). Переключение скоростей производится вручную. Продольное и поперечное пере­мещения стола (в диапазоне регулирования скоростей подачи от 10 до 1000 мм/мин) и вертикальное переме­щение шпиндельной бабки (в диапазоне регулирования от 4 до 400 мм/мин), осуществляются от двигателя по­стоянного тока через коробку,подач при бесступенчатом электрическом регулировании угловой скорости в диа­пазоне 10: 1. Электромеханическое регулирование ско­рости обеспечивает рабочие подачи и быстрые перемеще­ния стола и шпиндельной бабки станка. Изменение направления движения осуществляется электромагнит­ными муфтами, которые смонтированы внутри корпуса коробки подач.  Электромагнитные муфты обеспечивают как независимое включение всех трех перемещений, так и их одновременное действие. 

Электрическая схема управления электроприводами станка, обеспечивающая наладочный и рабочий режимы, приведена на рис. 10-6. Направление вращения шпинделя задается переключателем ВП. Пуск двигателя шпинделя ДШ для продолжительной работы производится на­жатием кнопки КнП1, при этом включаются контактор КШ и реле РШ. Для быстрой остановки двигателя шпинделя следует нажать кнопку КнС1 и удерживать ее в течение 1,5—2 с. При этом отключается контактор КШ и включается контактор КТ, обмотка статора присоеди­няется к выпрямителю Вп1 и происходит динамическое торможение двигателя. С отпусканием кнопки КнС1 кон­тактор КТ отключается, и схема приходит в исходное со­стояние. Наладочный режим, предназначенный для проверки правильностиустановки обрабатываемых изделий и ин­струмента, а также для опробования отдельных узлов станка, может быть осуществлен кратковременным на­жатием кнопки Кн «Толчок».   Двигатель  ДШ в этом, случае будет работать в течение времени воздействия на кнопку. Для движений подач применен комплектный привод типа ПМУ6М. Пуск двигателя подачи ДП производится нажатием кнопки КнЛ2 и возможен только после вклю­чения приводашпинделя и автоматического выключате­ля ВА2. Якорь двигателя ДП питается от трехфазного силового магнитного усилителя МУ, рабочие обмотки  которого включены через диоды Д1-Д6. Угловая скорость двигателя ДП регулируется от 15 до 150 рад/с из­менением напряжения, подводимого к якорю, и от 150. до 300 рад/с - ослаблением магнитного потока. Напря­жение управления поступающее на обмотки управ­ления   магнитного усилителя и определяющее угловую скорость двигателя в рабочем диапазоне, равно алгеб­раической сумме напряжений: задающего , снимаемо­го с регулятора — потенциометра РС; сигнала отрица­тельной обратной связи по напряжению  на зажимах якоря и сигнала положительной обратной связи по току  получаемого с помощью трансформатора тока ТТ и выпрямителя Вп2. Ограничение тока якорной цепи при пуске двигателя подачи выполняется с помощью реле РМ. При включе­нии контактора КП по обмоткам управления   прохо­дит ток , больший номинального тока управления , магнитный усилитель «открывается» и пусковой ток двигателя возрастает ; реле РМ сраба­тывает и размыкающим контактом отключает задающее напряжением обмоток . При этом напряжение на вы­ходе магнитного усилителя снижается, а ток якоря уменьшается до значения, при котором реле РМ отключается и замыкает свой контакт. Обмотка   вновь подключается к напряжению , ток якоря двигателя возрастает, РМ снова срабатывает и т. д. Таким образом, реле РМ будет работать в вибрационном режиме до окончания пуска двигателя ДП, когда .Для выполнения быстрого установочного перемеще­ния стола или шпиндельной бабки ставка необходимо нажать кнопку дм «Быстро». При этом включается реле РП2, и на обмотки независимо от положения движ­ка регулятора РС подается максимальное напряжение . Двигатель разгоняется, и при угловой скорости, близкой к номинальной, включается реле РН1, в цепь обмотки возбуждения вводится добавочное сопротивление, ток возбуждения уменьшается, и двигатель доразгоняется до максимальной скорости (300 рад/с). Быстрое перемещение длится столько времени, сколько будет находиться в нажатом состоянии кнопка Км «Быстро». Кроме главного двигателя ДШ и двигателя подачи ДП станок имеет еще два небольших короткозамкнутых   двигателя (на схеме не показаны) для насосов смазки  и охлаждения, а также узел схемы, посредством которого осуществляются переключения электромагнитных   муфт, механизмов подачи стола и шпиндельной бабки.Защита двигателей шпинделя, насосов смазки и охлаждения от длительных перегрузок осуществляется тепловым реле соответственно РТ1; РТС, РТО.

ЗАЧЕТ ПО МОДУЛЮ 8

Тема 8.2. Регулирование скорости главных приводов металлорежущих станков.

Для наиболее полного использования режущего инструмента и станка в целом обработка изделий должна производится при оптимальной скорости резания. Эта скорость при работе станка с соответствующей подачей и глубиной резания должна обеспечить обработку деталей с необходимой точностью и чистотой поверхности при минимальных энергетических затратах. Оптимальная скорость резания зависит от твердости материала, его свойств (вязкий или хрупкий), геометрии режущего инструмента, а также от характера обработки. На одном и том же станке могут обрабатываться детали различных материалов, размеров и различными режущими инструментами, что является причиной изменения скоростного режима резания.

Регулирование скорости главного привода станков может производится в диапазоне от 3:1 до 200:1 и осуществляется одним из следующих способов:

1.Механическим;

2.Электромеханическим;

3.Электрическим;

4.Комбинированным.

Механическое и электромеханическое регулирование скорости бывает толькоступенчатым, а электрическое и комбинированное может быть как ступенчатым так и плавным.

На многих станках до настоящего времени применяют трехфазные односкоростные асин­хронные двигатели (АДКЗР) с чисто механической системой регу­лирования скорости, осуществляемой путем переключе­ния шестерен коробки скоростей. Механическое регулирование осуществляется путем переключения шестерен коробки скоростей с помощью специальной рукоятки или рычага, но оно не обеспечивает для различных режимов работ наиболее выгодную скорость резания, а значит и высокую производительность.

При электромеханическом регулировании шестерни в коробках скоростей переключаются с помощью электромагнитных фрикционных муфт или с помощью гидроцилиндров (рис. 49 а и б).

На рис. 49,а показан узел подключения и изменения скорости вала  (например, вала шпинделя токарного станка) путем переключения шестерен при помощи трех электромагнитных фрикционных муфт ЭМ1 ÷ ЭМ3 (YC1 ÷ YC3). Если муфты ЭМ1, ЭМ2 и ЭМ3 отключены, то вал  неподвижен; при включении муфты ЭМ3 скорость вала  равна скорости электродвигателя; при включении муфты ЭМ1 скорость вала  возрастает; при включении муфты ЭМ2 скорость вала  уменьшается.

 

На рис. 49,б приведен узел включения и реверсирования вала  при помощи механической фрикционной муфты МФ, переключаемой гидроцилиндрами 1ГЦ и 2ГЦ, реверсивный золотник РЗ  которых управляется электромагнитами 1Э и 2Э. Если оба электромагнита отключены, то золотник РЗ находится в среднем положении (как показано на рисунке), масло из гидросистемы не поступает, распределитель Р также в среднем положении и муфта МФ отключена. Поэтому вал двигателя вращается, а выходной вал не вращается. При включении электромагнита 1Э золотник РЗ движется вправо, масло под давлением поступает на поршень гидроцилиндра 2ГЦ, который вместе с распределителем Р передвигаются вправо, подключая правую полумуфту фрикциона МФ. Выходной вал вращается по часовой стрелке. При отключении электромагнита 1Э и включении электромагнита 2Э золотник РЗ движется влево, масло под давлением поступает на поршень гидроцилиндра 1ГЦ, который вместе с распределителем Р передвигаются влево, подключая левую полумуфту фрикциона МФ. Выходной вал вращается против часовой стрелки.

Недостатками вышеперечисленных систем регулирования скорости являются большие размеры и сложность конструкции коробки скоростей, стоимость которых резко возрастает с увеличением числа ступеней регулирования.

Для упрощения кинематических схем небольших и средних станков при электрическомступенчатомрегулировании скорости применяют двух-, трех- и четырехскоростные АД с КЗР.

На рис.49,в и г дано сопоставление кинематических схем коробок скоростей для получения на шпинделе двенадцати угловых скоростей при использовании для привода односкоростного (рис.49,в) и двухскоростного (рис. 49,г) электродвигателя.

Из сопоставления  видно, что при использовании двухскоростного (рис. 49,г) электродвигателя количество шестерен уменьшилось на две, количество блоков переключения - на один и количество промежуточных валов - на один.

   При электрическомплавномрегулировании скорости коробка скоростей заменяется более простым редуктором (2÷4 шестерен), а электродвигатель управляется с помощью следующих систем:

1.Генератор - ДПТ (с применением в качестве возбудителей магнитных  и полупроводниковых усилителей);

2.Тиристорный управляемый выпрямитель - ДПТ;

3. Тиристорный регулятор напряжения – АД с КЗР;

4. Тиристорный преобразователь частоты - АД с КЗР.

СР            Тема 8.3. Назначение и конструкция токарных станков.

На токарных станках производится обработка наружных, внутренних и торцевых поверхностей цилиндрической и фасонной формы, прорезка отверстий и канавок, нарезка наружной и внутренней резьбы. Режущими инструментами для токарных станков являются резцы, сверла, метчики, плашки и развертки.  Наибольшее распространение получили токарно-винторезные, токарно-револьверные и токарно-карусельные станки.

Основными узлами токарно-винторезного станка являются (рис.50):

 

                                            

Рис. 50. Общий вид токарно – винторезного станка модели 1К62Б.

 

1.Станина 1;

2.Передняя бабка с коробкой скоростей 2;

3.Шпиндель 3;

4.Суппорт 4, размещенный на фартуке 7;

5.Коробка подач 6;

6.Задняя бабка 5;

7.Шкаф с электрооборудованием 8;

8.Отсек с приводным электродвигателем 11.

 Станина является основной несущей конструкции станка, по продольным направляющим 12 которой передвигается задняя бабка и каретка суппорта. Суппорт служит для закрепления режущего инструмента и передачи ему продольных и поперечных перемещений (движений подач).      

Шпиндель представляет собой полый вал (цилиндр), соединенный через коробку скоростей с валом электродвигателя для придания обрабатываемому изделию вращательного движения. Регулирование скорости вращения шпинделя производится с помощью рукоятки 13 на коробке скоростей. Изделие закрепляется в шпинделе при помощи самоцентрирующихсякулачков патронаили цанги. Задняя бабка может использоваться для закрепления в ней сверл, разверток или метчиков, а при обработке длинных тел вращения – для центровки торца заготовки, который противоположен шпинделю.

Главное движение (вращение шпинделя) и движение подачи производятся от одного двигателя, расположенного в отсеке 11 через ременную передачу и гитару (расположены в кожухе 19).

Продольное перемещение суппорта вдоль заготовки осуществляется через фартук 7 и ходовой вал 10 или ходовой винт 9 от коробки подач 6. Для быстрых продольных перемещений суппорта служит вал быстрых перемещений 17, который вращается от электродвигателя (размещается в отсеке 16). При нарезании резьбы используется ходовой винт 9, а при других видах обработки - ходовой вал 10. Поперечное перемещение режущего инструмента в простых станках осуществляется вручную с помощью маховика 15, а в сложных станках - от электропривода подачи. Регулирование скорости подачи и реверс осуществляется вручную рукоятками 14 и 18.

 Токарно-револьверные станки (рис.51) предназначены обработки в серийном производстве деталей сложной формы, в том числе болтов, гаек и др. Процесс обра­ботки на этих станках состоит из нескольких последовательных операций, во время которых используются различные инструменты: резцы, сверла, метчики, развертки и др., закрепленные в так называемой револьверной головке, которая устанавливается на суппорте. В электромашино­строении токарно-револьверные станки применяются для обработки подшипниковых щитов, втулок и нажимных конусов коллек­торов электрических машин. Применение этих станков повышает производительность труда в 2-­3 раза по сравнению с обработкой на токарно-вин­торезных станках.

 

Рис. 51. Общий вид токарно - револьверного станка.

Основными узлами станка являются: станина 1, фартуки 2 поперечного суппорта 5 и суппорта 6 револьверной головки, коробка ­ подач 3, шпиндельная бабка 4 с коробкой скоростей, револьверная головка 7. При обработке заготовки инструменты поочередно вводятся в работу путем поворота револьверной головки вокруг своей оси. Револьверные головки обычно имеют шестигранную форму, а режущие инструменты закрепляются в радиальных отверстиях (гнездах) головки. Револьверная головка устанавливается на отдельном суппорте 6 и может вращаться вокруг своей оси для быстрой смены режущего инструмента. Суппорт 6 с головкой 7 может совершать быстрые продольные перемещения по направляющим станины 1. Кроме того, по направляющим станины передвигается суппорт 5, который размещен на фартуке 2. В суппорт 5 также закрепляется режущие инструменты. Движение на фартук 2 (фартук револьверной головки) и фартук суппорта 5, передается с помощью ходового вала или ходового винта от коробки подач 3 (аналогично токарно -винторезному станку.)

Главное движение и движение подачи осуществляется от одного электродвигателя, причем скорость вращения шпинделя и скорость подачи регулируется ступенчато, путем передвижения шестерен в коробке скоростей и в коробке подач при помощи гидроцилиндров. Реверс главного движения и движения подачи осуществляется также при помощи гидроцилиндров.