Приводы главного движения и движения подачи

 

Комплекс механизмов с источником движения, служащий для приведения в действие с заданной характеристикой скорости и точности исполнительного органа станка, называют приводом.

Металлорежущие станки оснащают индивидуальным приводом; на многих станках главное движение, движение подачи, вспомогательные движения осуществляются от отдельных источников — электродвигателей и гидравлических устройств. Изменение скорости может быть бесступенчатым и ступенчатым.

В качестве приводов металлорежущих станков используют электродвигатели постоянного и переменного тока, гидродвигатели и пневмодвигатели. Наибольшее распространение в качестве приводов станков получили электродвигатели. Там, где не требуется бесступенчатое регулирование частоты вращения вала, применяются асинхронные двигатели переменного тока, как наиболее дешевые и простые. Для бесступенчатого регулирования частоты вращения, особенно в механизмах подач, все большее применение находят электродвигатели постоянного тока с тиристорным регулированием.

К преимуществу применения электродвигателя в качестве привода относят: высокую скорость вращения, возможность автоматического и дистанционного управления, а также то, что работа их не зависит от температуры окружающей среды.

Среди передач от привода к рабочим органам станка наибольшее распространение получили механические передачи. По способу передачи движения от ведущего элемента к ведомому механические передачи подразделяются следующим образом: передачи трением с непосредственным касанием (фрикционные) или гибкой связью (ременные), передачи зацеплением с непосредственным контактом (зубчатые, червячные, храповые, кулачковые) или с гибкой связью (цепные).

К передачам трением с гибкой связью относятся разного типа ременные передачи (рис.3.14). В этих передачах шкивы ведущего А и ведомого Б валов охватываются ремнем с определенной силой натяжения Т, обеспечивающей появление силы трения между ремнем и шкивами, необходимой для передачи усилия. Натяжение ограничивает прочность ремня и регулируется раздвиганием валов или специальным натяжным устройством.

Ремни изготавливаются из кожи, прорезиненной ткани, пластмассы и в сечении имеют различную форму (рис.3.14,б-г). Ремни с плоским сечением (рис.3.14,6) используются при передаче большой скорости (50 м/с и выше) с относительно небольшими усилиями. Большие мощности передаются несколькими ремнями с трапецеидальной формой сечения (рис.3.14,в) или поликлиновым ремнем (рис.3.14,г). Передачи ремнями с круглым сечением (рис.3.14,д) используют при небольших относительных усилиях и в передаче, например, между перекрестными валами. Широко применяют ремни с поликлиновым сечением (рис.3.14,г) для увеличения силы трения (при том же натяжении, что и для плоских ремней).

В фрикционных и ременных передачах всегда происходит проскальзывание между трущимися поверхностями, поэтому реальное, передаточное отношение для них 1р=1/(1-л), где 1 — теоретическое передаточное отношение, Я=0,01-*О,02 — коэффициент проскальзывания. Для исключения проскальзывания используют зубчатые ремни (рис.3.14,е).

Цепные передачи (рис.3.15) (для систем смазки и охлаждения), как и передача зубчатыми ремнями, более стабильно передают скорость вращения на ведомый вал и могут передавать большие мощности.

Зубчатая передача (рис.3.16) — самый распространенный тип передач, так как обеспечивает высокую стабильность скоростей вращения. Она способна передавать большие мощности и имеет относительно малые габариты. Зубчатые передачи применяют для передачи вращения между валами (параллельными, пересекающимися, перекрещивающимися), а также для преобразования вращательного движения в поступательное (или наоборот). Движение от одного вала к другому передается взаимным зацеплением зубчатых колес, образующих кинематическую пару. Зубья этих колес имеют особую форму. Чаще всего встречается зубчатое зацепление, в котором профиль зубьев очерчен по кривой, называемой эвольвентой окружности или просто эвольвентой, а само зацепление называется эвольвентным.

Привод с коробками зубчатых колес является наиболее распространенным типом приводов главного движения и движения подач в металлорежущих станках, он называется, соответственно, коробкой скоростей и коробкой подач.

Коробки скоростей (рис.3.17) различают по компоновке и по способу переключения скоростей. Компоновку коробки скоростей определяет назначение станка и его типоразмер.

Коробки скоростей со сменными колесами используют в станках при сравнительно редкой настройке привода. Коробку характеризует простота конструкции, малые габаритные размеры.

Недостатки этих коробок — в необходимости выключения привода перед переключением передач; возможности аварии при нарушении блокировки и одновременном включении между смежными валами двух передач одной группы; относительно большие размеры в осевом направлении.

Коробки скоростей с кулачковыми муфтами (рис.3.17,6) характеризуются малыми осевыми перемещениями муфт при переключениях, возможностью применения косозубых и шевронных колес, малыми силами переключения. Недостатки—в необходимости выключения и притормаживания привода при переключении скоростей.

Коробки скоростей с фрикционными муфтами в отличие от коробок с кулачковыми муфтами обеспечивают плавное переключение передач на ходу. Кроме недостатков, присущих коробкам с кулачковыми муфтами, они характеризуются также ограниченным передаваемым крутящим моментом, большими габаритными размерами, пониженным КПД и др. Несмотря на это, коробки применяют в станках токарной, сверлильной и фрезерной групп.

Коробки скоростей с электромагнитными и другими муфтами, позволяющими применять дистанционное управление, используют в различных автоматах и полуавтоматах, в том числе станках с ЧПУ. Для унификации привода главного движения таких станков отечественное станкостроение выпускает унифицированные автоматические коробки скоростей (АКС) семи габаритных размеров, рассчитанные на мощность 1,5 — 55 кВт; число ступеней скорости 4-18.

Коробки подач различают по видам используемых механизмов с зубчатыми передачами, служащих для настройки подач:

· со сменными колесами при постоянном расстоянии между осями валов;

· с передвижными блоками колес;

· со встроенными ступенчатыми конусами (наборами) колес и вытяжными шпонками;

· нортоновские (с накидной шестерней);

· с гитарами сменных колес.

Для получения коробок подач с заданными характеристиками их часто конструируют, используя одновременно несколько перечисленных механизмов.

Нортоновские коробки применяют в приводах подач винторезных станков благодаря возможности точного осуществления требуемых отношений Г. Преимущества коробок этого типа — малое число зубчатых колес (число колес на два больше числа передач), недостатки — низкая жесткость и точность сопряжения включенных колес, возможность засорения передач при наличии выреза в корпусе коробки.

Коробки подач в форме гитар сменных колес (рис.3.18) дают возможность производить настройку подачи с любой степенью точности. Особенности гитар со сменными колесами делают их удобными для применения в станках различных типов, особенно в станках для серийного и массового производства. Такие станки комплектуются соответствующими наборами сменных колес.

Подавляющее большинство современных токарно-винторезных станков средних размеров в качестве привода главного движения имеет одно-, реже многоскоростной асинхронный электродвигатель трехфазного тока в сочетании со ступенчатой механической коробкой скоростей.

Примером привода с коробкой скоростей, размещенной в шпиндельной бабке, может служить станок.

24. Станки токарной группы: типаж, область использования, технологические возможности, основные параметры. Методика обозначения станка. Расшифровать 16К20Ф3.

 

По признакам работы делят на однорезцовые, многорезцовые, револьверные, универсальные, лоботокарные, сверлильно-отрезные, универсальные, специализированные, полуавтоматы и автоматы (одно- и многошпиндельные) и другие. По размерам: настольные, средние, тяжелые или уникальные. По точности Н, П, В, А,С. По количеству одновременно работающих инструментов – однорезцовые и многорезцовые, по чередованию их работы – на обыкновенные и револьверные, по количеству одновременно работающих шпинделей – на одно- и многошпиндельные, а по расположению оси шпинделя на горизонтальные и вертикальные. Универсальные токарные станки по назначению подразделяются на собственно токарные, не имеющие ходового винта для нарезания резьбы резцами, токарно-винторезные, токарно-револьверные, токарно-карусельные, токарно-лобовые, токарно-затыловочные, резьботокарные. В токарных станках главным движением является вращение шпинделя с закрепленной в нем заготовкой, а движением подачи – перемещение суппорта с резцом в продольном и поперечном на­правлениях. Все остальные движения вспомогательные. Лобовые и карусельные токарные станки предназначены для обработки деталей больших диаметров и сравнительно небольшой длины (шкивы, маховики и др.). На этих станках выполняется обтачивание наружных цилиндрических и конических поверхно­стей, обработка торцов, протачивание канавок, растачивание и т. д. Лобовые станки имеют планшайбу большого диаметра и не имеют задней бабки. На карусельных станках, у которых ось вра­щения планшайбы вертикальна, можно выполнять почти все то­карные работы. На токарно-револьверных станках обрабатываются детали не­больших и средних размеров сложной формы из пруткового мате­риала (прутковые) или штучных заготовок (патронные) в условиях серийного производства, когда для их изготовления требуется при­менять несколько инструментов: при обработке наружных поверх­ностей – резцы, отверстий — сверла, зенкеры, развертки, метчики и т.д. Эти станки, в отличие от токарно-винторезных, не имеют задней бабки и ходового винта, а имеют револьверную головку, в гнездах которой устанавливаются различные инструменты. По кон­струкции револьверной головки эти станки бывают с вертикальной и горизонтальной осью вращения головки. Токарно-затыловочные станки применяются в инструментальном производстве для обработки задних поверхностей зубьев режущих инструментов (особенно фасонных) по криволинейной поверхно­сти (чаще архимедовой спирали) — червячных, модульных, дис­ковых, цилиндрических с винтовым зубом и фасонных фрез. Основными параметрами токарно-винторезных станков, определя­ющими его рабочее пространство, являются наибольший диаметр D обрабатываемой заготовки, устанавливаемой над станиной, и наибольшее расстояние между центрами передней и задней бабки, которое ограничивает наибольшую длину обрабатываемой заготовки. Диаметр D приблизительно равен удвоенной высоте центров Н, измеряемой от горизонтальной плоскости направляющих. Важным paзмером станка является также наибольший диаметр обрабатываемой заготовки, устанавливаемой над суппортом D₁.

 

25. Коробка скоростей и коробка подач в металлорежущих станках. Назначение, разновидности, конструктивные особенности.

Коробка скоростей предназначена для изменения частоты вращения шпинделя и передачи движения на коробку подач.

Коробки скоростей могут состоять из следующих механизмов:

1.Механизм передвижных блоков шестерен – предназначен для изменения частоты вращения шпинделя.

2.Механизм перебора – предназначен для изменения диапазона частоты вращения шпинделя.

3.Механизм реверса – предназначен для нарезания правых и левых резьб (изменения вращения ходового винта).

4.Механизм увеличения шага нарезаемой резьбы – предназначен для нарезания резьбы с шагом больше, чем шаг ходового винта.

Коробки подач предназначены для изменения частоты вращения ходового винта и ходового вала. Могут состоять из следующих механизмов:

1.Механизм корригированных колес.

2.Множительный механизм.

Основные типы коробок скоростей и подач:

1) Построенные на основе множительных передач.

2) Передачи с составной структурой.

3) Коробки скоростей с перебором.

4) Привод с многоскоростными электродвигателями.

5) Автоматические коробки скоростей.

6) Передачи с бесступенчатым регулированием.