Приводы станков

Привод — устройство, служащее для приведения в дей­ствие исполнительных звеньев станка. В привод входит также источник движения. Привод должен обеспечивать возможность регулирования скорости движения исполнительных звеньев станка.

Приводы станков подразделяют на ступенчатые и бесступен­чатые. К ступенчатым относят приводы со ступенчатыми шкивами, с шестеренными коробками скоростей и приводы в виде много­скоростных асинхронных электродвигателей. Возможны также ступенчатые приводы, являющиеся комбинацией упомянутых выше механизмов. К бесступенчатым приводам можно отнести приводы с механическими вариаторами, электродвигатели постоян­ного тока с регулируемой частотой вращения, гидравлические приводы и комбинированные, представляющие собой сочетание регулируемого электродвигателя постоянного тока или привода с вариатором со ступенчатой коробкой скоростей, или, наоборот, механического вариатора с многоскоростным асинхронным элек­тродвигателем переменного тока.

Современные металлорежущие станки имеют индивидуальные или многодвигательные приводы.Источником энергии в станках обычно является электродвигатель. Электродвигатель может быть расположен рядом со станком (рис. 2.4, а), внутри него (рис. 2.4, б), на станке (рис. 2.4, в), встроен в переднюю бабку (рис. 2.4, г и д) и т. д.

Привод с шестеренной коробкой скоростей является наиболее распространенным типом привода главного движения в металло­режущих станках. Его достоинством являются компактность, удобство в управлении и надежность в работе. Но приводы с ше­стеренными коробками скоростей не имеют бесступенчатого регу­лирования скорости, у них сравнительно низкий КПД на высоких частотах вращения при широком диапазоне регулирования.

Существует много различных конструкций коробок скоро­стей (рис. 2.5), однако все они представляют собой сочетание отдельных типовых механизмов. Коробки скоростей различают по способу переключения скоростей и компоновке.

Рис. 2.4. Установка электродвигателей на станках

Рис. 2.5. Элементарные механизмы коробок скоростей:

а — двухскоростных; б — трехскоростных; в — четырехскоростных

По способу переключения скоростей коробки бывают с пере­движными (скользящими) колесами; с кулачковыми, фрикцион­ными и электромагнитными муфтами; с комбинированным пере­ключением; со сменными колесами.

Применение того или иного способа переключения в коробках скоростей зависит от назначения станка, от частоты переключений и продолжительности рабочих ходов. Передачи с передвижными блоками колес могут передавать большие крутящие моменты при сравнительно небольших размерах зубчатых колес. Кроме того, в таких коробках в зацеплении находятся только те зубчатые колеса, которые передают вращение шпинделю. Значит, остальные колеса в это время не изнашиваются. Указанные преимущества позволяют широко применять для изменения частоты вращения шпинделя передвижные блоки зубчатых колес в коробках ско­ростей главным образом универсальных станков. В передвижных блоках используют прямозубые колеса.

Недостатки этих коробок скоростей: невозможность переклю­чения передач на ходу; необходимость блокировки, предотвра­щающей одновременное включение в работу блоков зубчатых колес, совместная работа которых не предусмотрена; относительно большие размеры по длине.

Для коробки с кулачковыми муфтами характерны малые осе­вые перемещения муфт при переключениях, возможность исполь­зования в передачах косозубых и шевронных колес, а также мень­шие усилия для переключения, чем у передвижных блоков колес. Вместе с тем кулачковые муфты не позволяют переключать пере­дачи на ходу при большой разности частот вращения; им присущи потери мощности на вращение неработающей пары колес и изна­шивание.

Использование фрикционных и электромагнитных муфт в ко­робках скоростей дает возможность быстрого и плавного пере­ключения передач на ходу. Недостатками таких коробок являются потери мощности на вращение неработающей пары колес и изна­шивание; большие радиальные и осевые размеры при передаче больших крутящих моментов; снижение КПД станка вследствие трения в выключенных муфтах; нагревание муфт; необходимость их частого регулирования; передача теплоты от муфт шпиндель­ному узлу.

При относительно редкой наладке привода шпинделя на опе­рацию в автоматах, полуавтоматах, специальных и операционных станках в массовом и серийном производстве используют сменные колеса (рис. 2.6). Частоту вращения шпинделя в этом случае изменяют путем смены колес а и b между смежными валами при неизменном расстоянии между их осями. Так как расстояние между осями этих колес остается неизменным, то обязательным условием правильного сцепления сменных колес при такой кон­струкции привода является постоянство суммы их чисел зубьев (а + b = const). Сменные колеса в приводе главного движения применяют иногда в сочетании с шестеренными коробками ско­ростей.

В зависимости от компоновки различают коробки скоростей, встроенные в шпиндельную бабку, и коробки скоростей с раз­деленным приводом. Коробка скоростей, встроенная в шпиндель­ную бабку (рис. 2.7), по­зволяет получить 24 зна­чения частоты вращения шпинделя.

Рис. 2.7. Коробка скоростей, встроенная в шпиндельную бабку

Рис. 2.6. коробка скоростей со сменными зубчатыми колесами  

Коробка скоростей вертикально-сверлильного станка показана на рис. 2.8. Частота вращения шпинделя в ней изменяется передвижными бло­ками зубчатых колес. На крышке 3 кор­пуса 1 коробки установлен приводной электродвигатель, соединенный с пер­вым валом коробки муфтой 6. Передвижные блоки колес 7 и 8 дают воз­можность сообщить гильзе 2 шесть {при односкоростном двигателе) различных значений частоты вращения. Гильза 2 имеет внутренние шлицы, посредством которых вращение передается шпинде­лю. Зубчатые колеса 4 и 5 являются сменными. Частота вращения шпинделя

п_шп= п _дв i _к.с.

где п_шп, п _дв — соответственно частоты вращения шпинделя и вала электродвигателя; i _к.с. — передаточ­ное отношение коробки скоростей.

У некоторых моделей токарных, револьверных и фрезерных станков коробка скоростей вынесена из шпиндельной бабки, вращение шпинделю передается через ременную передачу (рис. 2.9).

Рис. 2.9. Разделенный привод

Большие частоты вращения шпиндель 4 получает от коробки скоростей 1 через ременную передачу 2. В этом случае муфта 3 включена, а зубчатые колеса z₂ и z₃, жестко закрепленные на пустотелой втулке, путем осевого смещения втулки выклю­чены. Малые частоты вращения шпинделя получают при выклю­ченной муфте и включенных зубчатых колесах z₂ и z₃. В этом случае вращение от коробки скоростей 1 передается шпинделю 4 через ременную передачу 2 и зубчатые колеса z₁/z₂ и z₃/z₄

Разделенный привод с разгруженным шпинделем обеспечивает более плавное вращение шпинделя и его часто применяют в точных станках.

Коробки скоростей с электромагнитными муфтами, позволя­ющими применять дистанционное управление, применяют в раз­личных автоматах и полуавтоматах, в том числе станках с ЧПУ. Для унификации привода главного движения таких станков выпускают унифицированные автоматические коробки скоростей (AКС) семи габаритов, рассчитанные на мощность от 1,5 до 55 кВт; число ступеней скоростей от 4 до 18.

Рис. 2.8. Коробка скоростей вертикально-сверлильного станка

Дата добавления: 2015-09-05