Yoga-mgn.ru

Строительный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Привод главного движения станка токарного типа

Приводы главного движения

Основное преимущество приводов главного движения многооперационных станков заключается в возможности дистанционного автоматического изменения частоты вращения шпинделя, обеспечиваемого благодаря управлению приводом от системы ЧПУ. На этих станках производятся черновая и чистовая обработки поверхностей различных размеров, марок материалов, используется разнообразный режущий и вспомогательный инструмент. Все это приводит к необходимости обеспечения широкого диапазона регулирования частот вращения шпинделя. Высокая стоимость многооперационных станков и потребность в максимальной интенсификации обработки, т. е. в обеспечении более высокого съема обрабатываемого материала в единицу времени и сокращении машинного времени обработки детали, требуют применения приводных двигателей более высокой мощности, чем в главных приводах универсальных станков.

Кроме выполнения комплекса технологических команд конструкция привода главного движения, и прежде всего шпиндельного узла, должна обеспечивать длительное сохранение точности вращения шпинделя, а также суммарную жесткость, исключающую недопустимые-с точки зрения потребной точности обработки механические деформации.

К приводам главного движения предъявляют, кроме того, следующие требования: соответствие диапазона регулирования частотам вращения шпинделя, необходимым для осуществления быстроходных чистовых операций (с частотами вращения более 500 об/мин), предварительной обработки и позиционирования шпинделя; обеспечение долговременной работы при использовании номинальной мощности; обеспечение бесступенчатого регулирования частоты вращения и возможно меньшего числа механических передач переключения частот вращения; обеспечение минимального времени разгона и торможения в целях сведения к минимуму потерь времени при резьбонарезании и позиционировании шпинделя в режиме ориентированного останова.

В состав привода главного движения входят двигатель привода, коробка передач или переключений, приводной вал которой соединен с двигателем муфтой, и шпиндельный узел. Конструкции приводов главного движения и входящих в них элементов постоянно совершенствуются в целях повышения уровня автоматизации выполнения технологических команд, производительности, надежности работы и диапазона регулирования частоты вращения.

Приводы главного движения имеют следующие функциональные признаки: уровень частот вращения шпинделя, вид привода, компоновка и конструкция шпиндельного узла. Уровень частот вращения зависит от типа станка, его размеров, особенностей и возможностей применения. Различают нормальный (до 3000 об/мин), повышенный (до 4000— 6000 об/мин) и высокий (до 10 000 об/мин и более) уровни частот вращения.

В многооперационных станках в качестве основных способов осуществления главного движения используются: переключения передач с помощью передвижных зубчатых колес и их блоков; смешанные переключения с помощью передвижных и сменных колес; переключения с помощью электромагнитных фрикционных муфт; изменение частоты вращения шпинделя с помощью многоскоростных двигателей и переключения электромагнитных муфт; бесступенчатое регулирование двигателей переменного тока изменением частоты тока питания и двигателей постоянного тока; переключение блоков зубчатых колес.

Таким образом, в приводе главного движения применяются нерегулируемый и регулируемый двигатели. При нерегулируемом двигателе благодаря использованию коробки передач сложной структуры частота вращения шпинделя изменяется ступенчато. Асинхронный электродвигатель наиболее надежен и прост в эксплуатации, выдерживает высокие нагрузки, не требует применения преобразователей и специальных усилителей, имеет сравнительно небольшие габаритные размеры и массу.

Электропривод токарных станков

Для получения выгодной скорости резания на токарных станках следует иметь ее изменения в диапазоне от 80:1 до 100:1. При этом желательно иметь по возможности плавное ее изменение с тем, чтобы во всех случаях обеспечить наиболее выгодную скорость резания.

Диапазоном регулирования называется отношение максимальной угловой скорости (или частоты вращения) к минимальной, а для станков с поступательным движением отношение линейных скоростей максимальной к минимальной.

Для станков токарной группы , в которых главное движение является вращательным, требуется обычно постоянство мощности в большей части диапазона изменения скоростей и только в области малых скоростей — постоянство момента, равного наибольшему допустимому по условию прочности механизма главного движения. Малые частоты вращения предназначаются для специфических видов обработки: нарезания резьбы метчиками, обточки сварных швов и др.

Устройство токарного станка:

В главных приводах токарных и карусельных станков широкого назначения малых и средних размеров основным типом привода является привод от асинхронного короткозамкнутого двигателя.

Асинхронный двигатель конструктивно хорошо сочетается с коробкой скоростей станка, надежен в эксплуатации и не требует специального ухода.

На токарных станках при постоянной частоте вращения шпинделя при изменением диаметра обработки dобр будет изменяться скорость резания, м/мин: vz = π х dобр х nшп/1000 Следовательно, частота вращения шпинделя станка определяется двумя факторами — диаметром do6p и скоростью резания vz. Рациональное использование станка требует изменения частоты вращения шпинделя при изменении технологических факторов.

Для наиболее полного использования режущего инструмента и станка обработка изделий должна производиться при так называемой экономически выгодной (оптимальной) скорости резания, которая при работе станка с соответствующей подачей и глубиной резания должна обеспечить обработку детали с необходимой точностью и чистотой поверхности при минимальных приведенных удельных затратах на обработку, производительность при этом будет несколько ниже наибольшей возможной.

Ступенчатое механическое регулирование угловой скорости на токарных станках, осуществляемое переключением шестерен коробки скоростей, не обеспечивает для разных диаметров обработки наиболее выгодную скорость резания. Следовательно, станок при изменении диаметра обрабатываемой детали не может обеспечить высокую производительность. Кроме того, коробка скоростей представляет собой довольно сложную и громоздкую конструкцию, стоимость которой возрастает с увеличением числа ступеней.

В токарных станках малых размеров пуск, остановка и изменение направления вращения шпинделя часто производятся с помощью фрикционных муфт. Двигатель при этом остается подключенным к сети и вращается в одном направлении.

Для главного привода некоторых токарных станков применяются многоскоростные асинхронные двигатели. Использование такого привода целесообразно, если оно приводит к упрощению коробки скоростей или когда требуется переключение скорости шпинделя на ходу. .

Тяжелые токарные и токарно-карусельные станки , как правило, имеют электромеханическое ступенчато-плавное регулирование скорости главного привода с использованием двигателя постоянного тока.

Сравнительно простая коробка скоростей таких станков дает две — три ступени угловой скорости, а в интервале между двумя ступенями осуществляется в диапазоне (3 — 5) : 1 плавное регулирование угловой скорости двигателя изменением его магнитного потока. Это, в частности, обеспечивает возможность поддерживать постоянство скорости резания при точении торцевых и конусных поверхностей.

Плавность регулирования определяется соотношением скоростей на двух соседних участках регулирования. Плавность регулирования в значительной степени влияет на производительность станка, так как оптимальная скорость резания зависит от твердости обрабатываемого материала, свойств материала и геометрии режущего инструмента, а также от характера обработки. На одном и том же станке могут обрабатываться детали разных размеров, из различных материалов и различными инструментами, что является причиной изменения режимов резания.

Особенность электропривода токарно-карусельных станков является большой момент сил трения в начале пуска (до 0,8 Мном) и значительный момент инерции планшайбы с деталью, превышающий на высоких механических скоростях в 8 — 9 раз момент инерции ротора электродвигателя. Применение в этом случае электропривода постоянного тока обеспечивает плавный пуск с постоянным ускорением.

В цехах машиностроительных заводов обычно нет сети постоянного тока, поэтому для питания двигателей тяжелых станков устанавливают отдельные преобразовательные устройства: электромашинные (система Г — Д) или статические (система ТП — Д).

Бесступенчатое электрическое регулирование скорости (двухзонное) применяют при автоматизации станков со сложным циклом работы, что позволяет легко переналаживать их на любые скорости резания (например, некоторые токарно-револьверные автоматы).

Бесступенчатое электрическое регулирование скорости главного привода используется также для некоторых прецизионных токарных станков. Но во всех этих случаях диапазон регулирования скорости при постоянстве мощности нагрузки не превышает (4 — 5) : 1, в остальной части диапазона регулирование ведется при постоянстве момента нагрузки.

Привод подачи небольших и средних токарных станков чаще всего осуществляется от главного двигателя, что обеспечивает возможность нарезания резьбы. Для регулирования скорости подачи применяются многоступенчатые коробки подач. Переключение ступеней производится вручную или с помощью электромагнитных фрикционных муфт (дистанционно).

В некоторых современных тяжелых токарных и карусельных станках для привода подачи используется отдельный широкорегулируемый электропривод постоянного тока. Угловая скорость двигателя изменяется в диапазоне до (100 — 200) : 1 и более. Привод выполняется по системе ЭМУ — Д, ПМУ — Д или ТП — Д.

Для вспомогательных приводов токарных станков (ускоренное перемещение каретки суппорта, зажима изделия, насоса охлаждающей жидкости и др.) применяются отдельные короткозамкнутые асинхронные двигатели.

На. современных токарных, токарно-винторезных и револьверных станках широко применяется автоматизация вспомогательных движений, а также дистанционное управление механизмами станка.

Электропривод токарно-винторезного станка 1К62

Привод шпинделя и рабочей подачи суппорта осуществлен от асинхронного короткозамкнутого двигателя мощностью 10 кВт. Регулирование угловой скорости шпинделя производится переключением шестерен коробки скоростей с помощью рукояток, изменение продольной и поперечной подач суппорта.- переключением шестерен коробки подач также посредством соответствующих рукояток.

Для быстрых перемещений суппорта служит отдельный асинхронный двигатель мощностью 1,0 кВт. Включение и выключение шпинделя станка, а также его реверсирование производится с помощью многодисковой фрикционной муфты, которая управляется двумя рукоятками. Включение механической подачи суппорта в любом направлении производится одной рукояткой.

Электропривод токарно-револьверного станка 1П365

Особенностью токарно-револьверных станков является автоматическое переключение скорости шпинделя и подачи без остановки станка, которое производится с помощью электромагнитных муфт, встроенных в коробку скоростей и коробку подач.

Привод шпинделя токарно-револьверного станка 1П365 осуществлен от асинхронного двигателя мощностью 14 кВт, второй двигатель мощностью 1,7 кВт приводит во вращение насос гидросистемы, а также используется для получения быстрого продольного перемещения двух суппортов станка. В станке имеется также насос охлаждения мощностью 0,125 кВт.

Угловая скорость шпинделя регулируется ступенчато от 3,4 до 150 рад/с. Передвижение блоков шестерен в коробке скоростей производится гидродилиндрами. В коробке скоростей находится также фрикцион, состоящий из двух муфт: одной — для включения прямого (правого) вращения шпинделя, другой — для обратного (левого) вращения. Включение этих муфт осуществляется гидроцилиндром, золотник которого соответственно переводится при помощи электромагнитов. Муфты соединяют вал электродвигателя шпинделя с коробкой скоростей.

Читать еще:  Что такое гидравлический насос и где он применяется?

Для быстрой остановки шпинделя в коробке скоростей предусмотрен гидравлический тормоз, управление которым осуществляется через специальный гидрозолотник с помощью электромагнита.

Подача суппортов осуществляется от главного привода. Скорость подач регулируется механически переключением блоков шестерен в коробке подач при помощи гидроцилиндров. Установка нужных скоростей шпинделя и подач производится с помощью рукояток гидропереключателей, находящихся на фартуках суппортов и воздействующих на гидрозолотники соответствующих гидроцилиндров.

Все органы управления электроприводами станка находятся на пульте, помещенном на передней панели коробки скоростей.

Электропривод токарно-карусельного станка модели 1565

Планшайба станка получает вращение от двигателя постоянного тока (Рном = 70 кВт, Uном = 440 В, n ном = 500 об/мин, nmax = 1500 об/мин) через клиноременную передачу, двухступенчатую коробку скоростей с ручным переключением шестерен и коническую передачу.

Регулирование частоты вращения планшайбы производится в пределах от 0,4 до 20,7 об/мин. Угловая скорость электродвигателя может регулироваться изменением напряжения на якоре в диапазоне D = 5,7 и током возбуждения в диапазоне D = 3. Привод подачи суппортов — от главного двигателя через коробку подач — обеспечивает 12 подач в пределах от 0,2 до 16 мм/об.

Тиристорный электропривод токарно-карусельного станка представляет собой замкнутую систему автоматической стабилизации скорости с отрицательной обратной связью, реализуемой с помощью тахогенератора .

Для сокращения времени остановки планшайбы в токарно-карусельном станке используется электрическое торможение главного привода. При этом меняется полярность напряжения управления и двигатель переводится в генераторный режим работы.

Расчет привода главного движения токарного станка

Выбор режимов резания на токарных станках. Эффективная мощность привода станка. Выбор типа и кинематической схемы механизма главного движения. Расчет коробки скоростей, основных конструктивных параметров деталей привода. Определение чисел зубьев шестерен.

РубрикаПроизводство и технологии
Видкурсовая работа
Языкрусский
Дата добавления20.02.2013
Размер файла874,8 K
  • посмотреть текст работы
  • скачать работу можно здесь
  • полная информация о работе
  • весь список подобных работ

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Анализ существующих конструкций аналогичных станков

2. Режимы резания

2.1 Выбор режимов резания

2.2 Проверка предельных значений аналитически

3. Определение мощности привода

3.1 Эффективная мощность привода станка

3.2 Выбор электродвигателя

4. Выбор типа и кинематической схемы механизма главного движения

5. Кинематический расчет коробки скоростей

5.1 Диапазон регулирования

5.2 Способы регулирования

5.3 Разработка кинематической схемы

5.4 Построение графика чисел оборотов

5.5 Определение чисел зубьев шестерен

5.6 Определение фактического ряда частот

6. Расчет основных конструктивных параметров деталей привода

6.1 Определение основных динамических характеристик

6.2 Расчет модулей зубчатых колес

6.3 Конструирование и расчет валов

Список использованной литературы

Введение

Привод главного движения служит для передачи необходимых усилий и скоростей резания для заданного диапазона материалов. Коробка скоростей должна иметь как можно меньшие габариты, высокий КПД и хорошие эксплуатационные показатели. В данном случае для привода главного движения используется асинхронный двигатель, обеспечивающий наибольшую надежность работы. Используется ступенчатый способ регулирования скоростей.

1. Анализ существующих конструкций аналогичных станков

Табл. 1 Технические характеристики аналогичных токарных станков.

СТАНОК ТОКАРНЫЙ С ЧПУ СА250Ф3

СТАНОК ТОКАРНЫЙ С ЧПУ PROTO TRAK СА300/XYZ VL

СТАНОК ТОКАРНЫЙ НАСТОЛЬНЫЙ ТН-1

Наибольший диаметр обрабатываемой детали, мм:

Над станиной

Наибольшая длина обрабатываемой детали, мм

Min частота вращения шпинделя, об/мин

Max частота вращения шпинделя, об/мин

Мощность двигателя, кВт

Виды работ, которые будут выполняться на проектируемом станке, аналогичны работам, которые выполняются на станке-прототипе.

Полученные значения скоростей резания V (м/мм) оформляются в виде графика.

2. Режимы резания

2.1 Выбор режимов резания

На основании таблицы «Режимы резания на токарных станках» /3/ находим скорости резания для обработки заготовок из стали и чугуна.

Для каждого интервала скорости резания находим предельные частоты вращения шпинделя /7/:

где nmax — максимальная частота вращения шпинделя, об/мин;

Vmax — максимальная скорость резания, м/мин;

dmin — минимальный диаметр инструмента, мм.

где nmin — минимальная частота вращения шпинделя, об/мин;

Vmin — минимальная скорость резания, м/мин.

Результаты расчетов сводим в таблицу 2.

Табл. 2. Выбор и расчет режимов резания.

Глубина резания, мм

Скорость резания, м/мин

Конструкционная углеродистая и низколегированная сталь,

Точение продольное и поперечное:

по загрязненной корке

Нарезание резьбы на проход:

Фасонное точение по копиру

Сверление отверстий D=6-32 мм

Зенкерование отверстий D=15-80 мм

Серый чугун, НВ 180-220

Глубина резания, мм

Скорость резания, м/мин

Точение продольное и поперечное:

по загрязненной корке

Нарезание резьбы на проход:

Фасонное точение по копиру

Рассверливание отверстий D=25-60 мм

По выбранным скоростям резания определяем частоты вращения шпинделя для каждого вида работ. Полученные значения частот также оформляются в виде графика.

Табл. 3 Частоты вращения

Виды работ, выполняемых на проектируемом станке.

Частота вращения, мин

Точение продольное и поперечное:

по загрязненной коке

Точение продольное и поперечное:

Точение продольное и поперечное:

Точение продольное и поперечное: чистовое

Нарезание резьбы на проход:

Нарезание резьбы на проход:

Фасонное точение по копиру

Рассверливание отверстий D=25-60 мм

Зенкерование отверстий D=15-80 мм

Полученные значения частот вращения оформляются в виде графика.

Рис.1 График частот вращения

2.2 Проверка предельных значений аналитически

Рассчитываем скорость резания для чернового точения.

По табл. 1 принимаем t=5,0мм, S=0,7мм/об.

Скорость резания при точении:

где T — период стойкости, T=60мин.

Необходимые коэффициенты и показатели степени для определения скорости находим по табл.17: =290, x=0,15, y=0,35, m=0,20,

Для получения действительного значения скорости необходимо ввести поправочный коэффициент , учитывающий фактические условия резания, где — произведение ряда коэффициентов.

где — коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала, табл.1

где — показатель степени по табл.2

Кг=1 — для материала детали — сталь

=1- коэффициент, учитывающий состояние поверхности, табл.5

— коэффициент, учитывающий качество материала инструмента, табл. 6,

=0,65 (для резца Т5К10)

По табл. 1 =74м/мин, т.е. расчетное значение скорости попадает в диапазон значений =60..74м/мин.

3. Определение мощности привода

3.1 Эффективная мощность привода станка

Мощность двигателя в приводе станка расходуется на создание рабочих сил и преодоления различных сопротивлений и определяется по формуле:

— тангенциальная составляющая силы резания, Н

— скорость резания для основного вида работ;

Для токарного станка — это черновое точение.

— мощность холостого хода.

— мощность на дополнительные потери.

Оцениваются введением КПД в уравнение .

Дополнительные потери составляют 10-15% всей потребляемой мощности.

Рассчитываем скорость резания и тангенциальную составляющую силы резания для чернового точения.

По табл. 1 принимаем t=5,0мм, S=0,7мм/об.

Скорость резания при точении:

где T — период стойкости, T=60мин.

Необходимые коэффициенты и показатели степени для определения скорости находим по табл.17: =290, x=0,15, y=0,35, m=0,20,

Для получения действительного значения скорости необходимо ввести поправочный коэффициент , учитывающий фактические условия резания, где — произведение ряда коэффициентов.

где — коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала, табл.1

где — показатель степени по табл.2

Кг=1 — для материала детали — сталь

=1- коэффициент, учитывающий состояние поверхности, табл.5

— коэффициент, учитывающий качество материала инструмента, табл. 6,

=0,65 (для резца Т5К10)

Сила резания определяется по формуле:

значение коэффициентов и показателей степени определяем по табл. 22.

=300, x=1,0, y=0,75, n=-0,15.

Поправочный коэффициент представляет собой произведение ряда коэффициентов

коэффициенты находим по табл. 9,10,23.

Следовательно, =1, =1, =1, =1, K

Полезная мощность резания:

Мощность холостого хода:

Тогда эффективная мощность привода станка:

3.2 Выбор электродвигателя

По приведенным параметрам по каталогу выбираем электродвигатель. В данном случае это асинхронны трехфазный двигатель общепромышленного назначения с характеристиками:

Мощность — 5,5 кВт

Частота вращения -1430об/мин

4. Выбор типа и кинематической схемы механизма главного движения

Коробка скоростей токарных станков содержит в большинстве случаев зубчатые передачи, переключениями которых получают различные скорости шпинделя.

Основным недостатком коробок скоростей такого типа является то, что ступенчатое регулирование даёт возможность установить лишь числа оборотов в заданном диапазоне, и поэтому скорость резания не всегда может быть установлена точно. Однако коробки скоростей со ступенчатым регулированием более компактны и просты, имеют высокий КПД и поэтому в настоящее время имеют преимущественное применение.

5. Кинематический расчет коробки скоростей

5.1 Диапазон регулирования

Диапазон регулирования является показателем кинематических возможностей коробки скоростей проектируемого станка. Он зависит от величины обрабатываемой детали и скоростей резания.

Диапазон обрабатываемых деталей (диапазон размеров):

для обработки 85-92% от всех обрабатываемых деталей. Диапазон регулирования скоростей

Определяем максимальную и минимальную частоты вращения шпинделя (подачу). За минимальную частоту вращения принимаем минимальную частоту станка-прототипа, т.е. nmin=100мин -1

В качестве максимальной частоты вращения принимаем частоту, полученную по расчетам nmax=10000*240/3.14/30=2542мин-1/

Диапазон регулирования частот вращения шпинделя:

5.2 Способы регулирования

Выбираем ступенчатый способ регулирования. При этом способе в заданных пределах (от до ) выбирают целесообразный ряд значений регулируемого параметра. Рекомендуется геометрический ряд частот вращения шпинделя. Значение частот вращения шпинделя и знаменатель прогрессии для этого ряда стандартизированы.

Знаменатель прогрессии для токарного станка равен 1,58.

По таблицам из приложения 2 принимаем следующий ряд частот вращения: 100, 160, 250, 400, 630, 1000, 1600, 2500.

Читать еще:  Токарно-винторезный станок 163. Паспорт, Характеристики, Схема, Руководство

5.3 Разработка кинематической схемы

Количество групп передач определяем по формуле

Рассчитываем количество конструктивных вариантов привода по формуле:

где g — число групп с одинаковым количеством передач g=3.

Приводы станков

ПРИВОДЫ СТАНКОВ

Привод станка—это совокупность устройств, передающих движение от источника движения к рабочим органам станка. Современные станки имеют индивидуальные приводы, т. е. каждый станок приводится в движение от отдельного электродвигателя, причем все движения станка осуществляются либо от одного, либо от нескольких электродвигателей. Различают привод главного движения, привод подачи, привод быстрых перемещений и т. д.

Источником движения является электродвигатель, чаще всего асинхронный, короткозамкнутый, установленный в непо­средственной близости от станка или на самом станке. Двигатели, которые устанавливают непосредственно на станке и крепят к нему своей крышкой (фланцем), называют флан­цевыми. Чаще всего такие двигатели применяют на сверлиль­ных станках. На станках шлифовальных, заточных находят широкое применение встроенные электродвигатели. Это двига­тели, у которых ротор посажен на шпиндель станка.

По характеру регулирования скорости движения рабочих органов станка различают ступенчатые и бесступенчатые приводы. Ступенчатые приводы позволяют получить в заданных пределах определенный ряд частот вращения, двойных ходов или величин подач. Системы бесступенчатого регулирования позволяют устанавливать на станке наиболее выгодные па­раметры режима резания, к тому же это может осуществляться без останова станка (на ходу). В современных станках применяются бесступенчатые приводы электрические, гидрав­лические и механические (вариаторы).

Ступенчатые приводы

Приводы со ступенчатым регулированием выполняются в виде шестеренных коробок передач. Механиз­мы, обеспечивающие ступенчатое регулирование, просты по конструкции и надежны в эксплуатации, вследствие чего они получили более широкое применение в современных станках, чем механизмы бесступенчатого регулирования. Так как общего назначения станки применяются для обработки деталей из различных материалов и различных размеров (диаметров), то значение частот вращения шпинделей в современных станках колеблется в довольно больших пределах.

Предельные частоты вращения шпинделя станка находят по наибольшим и наименьшим допустимым скоростям резания и предельным диаметрам обработки:

где n min и n тах — соответственно наименьшая и наибольшая частоты вращения шпинделя в минуту; v min и v max — соответ­ственно нижний и верхний пределы скоростей резания, м/мин; D min и D max — соответственно наименьший и наибольший диа­метры обрабатываемой заготовки или вращающегося инст­румента, мм.

Поскольку шестеренные коробки дают ступенчатые ряды частот вращения, возникает вопрос о выборе наиболее целесо­образной структуры построения таких рядов. Русским акад. А. В. Годолиным в 1876 г. была впервые доказана целесооб­разность изменения частот вращения шпинделей в станках по геометрическому ряду (геометрической прогрессии). Геомет­рический ряд обладает большими структурными преимущест­вами. Он позволяет создавать сложные коробки передач из элементарных двухваловых механизмов, построенных также на основе геометрического ряда.

Бесступенчатые приводы

В современных станках бесступенчатые приводы бы­вают электрические, гидравлические, пневматические и меха­нические (вариаторы).

Электрические приводы бесступенчатого регулирования. В ка­честве источника движения часто применяют электродвигатели

постоянного тока. Так как промышленные предприятия не снабжаются централизовано постоянным током, то для его получения требуются специальные источники.

В современных станках находят широкое применение двигатели с тиристорным управлением по схеме «тиристорный преобра­зователь— двигатель». Привод позволяет повысить частоты вращения шпинделя до 4000 мин» 1 и более с бесступенчатым ; регулированием. Широкий диапазон регулирования частоты вращения шпинделя позволяет обеспечить требуемые рабочие и быстрые (холостые) перемещения рабочих органов без применения промежуточных механических передач. КПД привода с электродвигателем постоянного тока и тиристорным преобра­зователем на 5. 7 % выше КПД системы генератор — двигатель, а также выше КПД привода с магнитными усилителями.

Тиристор представляет собой полупроводниковый прибор. Тиристоры изготовляют на ток до сотен ампер и напряжение до 1000 В и более. Они имеют высокий КПД, относительно малые размеры, высокое быстродействие. Могут работать в широком диапазоне температур (от —60 до +60° С).

К основным недостаткам тиристорных преобразователей следует отнести большую чувствительность к перегрузкам. Поэтому для полного использования мощности привода при работе на низких частотах вращения шпинделя необходима редукция. Требуемый диапазон регулирования в этом случае получают сочетанием регулируемого электродвигателя посто­янного тока с упрощенной коробкой скоростей.

Гидравлические приводы. В современных металлорежущих станках приводы получили довольно широкое распространение. Они применяются главным образом для осуществления пря­молинейных движений и в меньшей степени для вращательных движений. Гидроприводы применяются как в механизмах главного движения (в протяжных, строгальных, долбежных), так и в механизмах подач (шлифовальных, станков с про­граммным управлением, копировальных, агрегатных и др.). Гидроприводы находят широкое применение в механизмах управления станками.

Основные преимущества гидроприводов: возможность бес­ступенчато, регулировать скорости, получать значительные усилия при сравнительно небольших габаритах привода; про­стота предохранения от перегрузок; большой срок службы, поскольку сама рабочая среда одновременно выполняет фун­кции смазки; малый вес и объем, приходящиеся на единицу мощности по сравнению с электроприводом.

Недостатки гидроприводов: возможность утечки рабочей жидкости через уплотнения и зазоры, проникновение воздуха в рабочую жидкость, изменение свойств рабочей жидкости под влиянием давления и температуры. Один из существенных недостатков гидропривода — нежесткая его характеристика.

В гидроприводах станков в качестве рабочей жидкости получили применение минеральные масла различных марок с кинематической вязкостью (0,1 . 0,2) ■ 10 4 м/с. Гидропривод включает в себя насос, преобразующий механическую энергию в энергию потока жидкости, гидродвигатель, преобразующий напор жидкости в механическую работу, распределительную и регистрирующую аппаратуру.

Гидродвигатели делятся на две группы: силовые цилиндры, осуществляющие прямолинейное перемещение рабочих органов станка, и гидромоторы для вращательного движения. Для вычерчивания гидравлических систем применяются условные обозначения, основные из которых приведены в табл. 13.2 (ГОСТ 2781—68, ГОСТ 2782—68).

На рис. 1изображена схема гидропривода прямолиней­ного (поступательно-возвратного) движения с дроссельным регулированием. Из резервуара / через фильтр 2 масло засасывается насосом 3 и через дроссель 4 поступает под давлением в распределительный золотник 3. При крайнем левом положении плунжера золотника масло под давлением будет поступать в левую полость силового цилиндра 6. Из правой полости цилиндра масло будет сливаться в резервуар. Тогда поршень 7 вместе со штоком и соединенным с ним столом 8 будут перемещаться вправо. Левый упор 9, закреп­ленный на столе, переведет рычаг 10 в крайнее правое положение. При этом плунжер золотника 5 займет крайнее правое положение и масло под давлением будет поступать в правую полость цилиндра, а из левой полости будет сливаться в резервуар. Стол получит движение в проти­воположном направлении. В случае излишнего количества масла или .повышения давления в системе масло сливается в бак через дроссель с обратным клапаном 11. Для обеспечения более плавного движения и предотвращения подсоса воздуха в гидросистему на сливном трубопроводе устанавливается подпорный клапан 12, который пропускает масло на слив. Изменение скорости движения рабочего органа станка осущест­вляется изменением количества масла, поступающего в цилиндр или выходящего из него, а изменение ускорения его — измене­нием напора (давления) масла.

В рассматриваемой схеме насос имеет постоянную про­изводительность. Дроссель 4 позволяет изменять величину

проходного сечения, т. е. дает возможность регулировать коли­чество подаваемого в цилиндр масла, а тем самым и скорость | движения поршня. Такая система г регулирования скорости называ­ется системой с дроссельным регулированием на входе. Име­ются системы с дроссельным регулированием на выходе. Ско­рость поршня определяется объ­емом масла, м 3 /с, пропускаемого дросселем:

рис.1 Гидропривод с дроссельным регулированием

рис.2 Реечные передачи

Типовые механизмы приводов станков

Для осуществления прямолинейного движения в станках широкое распространение получили реечные передачи (рис. 2). Передача зубчатое колесо — рейка (рис. 2, а) обладает высоким кпд и большим передаточным отношением. Она проста в изготовлении, но ее трудно применять для вер­тикальных перемещений, так как’ она не обладает самотор­можением. Передача червяк — рейка (рис. 2, б) обеспечивает большую плавность хода, высокую степень редукции, но имеет более низкий кпд, чем предыдущая передача.

Реечные передачи применяются как в приводах главно­го движения (зубодолбежные, продольно-строгальные станки), так и в приводах подач (токарные, сверлильные и другие станки).

Винтовые передачи. Они получили широкое применение в механизмах подач станков, так как обеспечивают высокую плавность и точность перемещения. Малое передаточное от­ношение (при однозаходной резьбе) позволяет получить мед­ленное движение.

При наличии на станке наряду с ходовым винтом и другого устройства подачи суппорта (например, реечной передачи) гайку ходового винта делают разъемной (см. табл. ). Она состоит из двух полугаек, которые могут замыкаться на ходовом винте или освобождать его.

Винтовые передачи используются в станках и для быстрого перемещения рабочих органов (например, в револьверных станках). В этом случае винт имеет две резьбы — правого и левого направления с большим шагом и соответственно

две гайки, которые соеди­нены с суппортом и могут поочередно соединяться

с . винтом. Винт получает быстрое вращение.

рис.1 Гидропривод с дроссельным регулированием

Привод главного движения на ЧПУ станках

Станки с ЧПУ имеют в основном два типа приводов главного движения: одно- или многоскоростной асинхронный нерегулируемый двигатель — автоматическая коробка скоростей (АКС) — шпиндельная бабка с зубчатым перебором для расширения диапазона изменения частот вращения шпинделя; электродвигатель постоянного тока с тиристориым управлением — шпиндельная бабка с перебором.

Привод с асинхронным двигателем и АКС при ограниченном числе ступеней частот вращения имеет постоянную мощность во всем диапазоне регулирования, высокую жесткость механической характеристики, высокий КПД, сравнительно низкую стоимость. Этот тип привода широко применяют на многих токарных станках с ЧПУ.

В АКС зубчатые колеса находятся в постоянном зацеплении. Ступенчатое переключение частот вращения шпинделя достигается за счет соответствующих включений фрикционных многодисковых электромагнитных муфт. Выпускаются 9-, 12- и 18-ступенчатые АКС семи габаритов, рассчитанные на мощности от 1,5 до 55 кВт.

Читать еще:  Как сделать дешевый шкив из фанеры своими руками

Рис. 39. Кинематическая схема четырехмуфтовой АКС (а) и график скоростей (б): М — двигатель; ШБ — шпиндельная бабка

На рис. 39, а приведена кинематическая схема четырехмуфто-вой системы (элемента АКС), а на рис. 39, б — график частот вращения этой системы. Передаточные отношения ступеней коробки i1 = 1; i3 = φ; i2 = i4 = 1/φ. Если включены муфты M1 и М4, то на выходе имеем частоту вращения п0. Изменение скоростей осуществляется за счет особой последовательности переключения пар электромагнитных муфт M1-М4. Отключаются муфты одной ступени и включаются муфты, замыкающие кинематическую цепь другой ступени. Переключение может производиться под нагрузкой в процессе резания, так что особой задачей является сохранение скорости вращения выходного вала в момент протекания переходных процессов. Для устранения неблагоприятных явлений при разгонах и торможениях маховых масс элементов привода в схеме управления предусматривается неодновременная подача сигналов на включение и отключение муфт.

Муфты выходного звена переключают несколько раньше, чем муфты входного.

Рис. 40. Главный привод с АКС: а — ременная передача на входе АКС; б — ременные передачи на входе и на выходе АКС; в — ременная передача на выходе АКС; М — электродвигатель; РП — ременная передача; АКС — автоматическая коробка скоростей; УМ — упругая муфта; ШБ — шпиндельная бабка

В практике используют три схемы соединения, электродвигателя, АКС и шпиндельной бабки (рис. 40). Поскольку при пусках, торможениях, изменениях скоростей, прерывистом точении возникают нагрузки колебательного характера, эти схемы не являются равноценными с точки зрения динамических характеристик привода. На основе выполненного в ЭНИМСе анализа рекомендовано применение ременной передачи между АКС и шпиндельной бабкой и фланцевое соединение двигателя с входным валом АКС (рис. 40, в).

Двигатели постоянного тока с тиристорными приводами для главного движения в полной мере отвечают требованиям станков с ЧПУ. Они имеют широкий диапазон бесступенчатого регулирования скорости, который можно разделить на две зоны. В первой зоне, ниже номинальной скорости, регулирование осуществляется путем изменения напряжения на якоре, в этой зоне сохраняется постоянный момент при любой частоте вращения, а не постоянная мощность, что необходимо для привода главного движения. Регулирование при постоянной мощности осуществляется во второй зоне, выше номинальной скорости, путем ослабления магнитного поля возбуждения. Время переходного процесса при пуске, реверсе, торможении и изменении скоростей мало. Тиристорный привод позволяет осуществить резание с оптимальной скоростью путем регулирования частоты вращения шпинделя при изменении диаметра обработки.

Отечественной промышленностью освоено производство тирис-торных электроприводов постоянного тока серии ЭТЗ для работы с двигателями серии ПБСТ и 2П, представляющих собой систему автоматического регулирования частоты вращения двигателя с отрицательной обратной связью по частоте вращения и по току якоря двигателя. Электроприводы рассчитаны на работу в продолжительном, кратковременном и повторно-кратковременном режимах.

Конструкции приводов главного движения токарно-винторезных станков

Установки для автоматической сварки продольных швов обечаек — в наличии на складе!
Высокая производительность, удобство, простота в управлении и надежность в эксплуатации.

Сварочные экраны и защитные шторки — в наличии на складе!
Защита от излучения при сварке и резке. Большой выбор.
Доставка по всей России!

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 мод. 1К62, кинематическая схема которого показана на фиг. I,6, а развертка по валам коробки скоростей — на фиг. I, 7. Коробка скоростей получает движение через клиноременную передачу от односкоростного электродвигателя, расположенного в левой тумбе станины. На валу I размещена двусторонняя фрикционная муфта М1 для включения и выключения прямого и обратного вращения шпинделя. Изменение направления вращения вала II происходит вследствие передачи движения через блок паразитных колес (z = 24 и z = 36). Передвижением по валам II и III скользящих (передвижных) блоков Б1 и Б2 валу III сообщается шесть различных прямых скоростей и три обратных, более высоких. Управление блоками Б1 и Б2 осуществляется одной рукояткой 1 (фиг. I, 4), выведенной на лицевую сторону передней бабки.

Движение от вала III может передаваться на шпиндель по двум кинематическим цепям:

а) при сдвинутом влево двойном (двухвенцовом) блоке Б3 — через повышающую передачу (65 : 43) прямо на шпиндель, что дает шесть высших ступеней скорости вращения — от 630 до 2000 об/мин;

б) при сдвинутом вправо блоке Б3 движение передается шпинделю через зубчатый перебор (блок Б4 — вал IV — блок Б5 — вал V), допускающий четыре различных включения с передаточными отношениями 1, 1:4, 1 : 4 и 1 : 16, два из которых совпадают. Через перебор шпиндель получает три более низких диапазона чисел оборотов (200÷630, 50÷160 и 12,5÷40 об/мин) по шесть ступеней в каждом. Одно число оборотов (630 об/мин) получается и при прямом включении, и через перебор; поэтому привод дает всего 23 различные скорости вращения шпинделя. Управление блоками Б3, Б4 и Б5 осуществляется также одной рукояткой 5 (фиг. I, 4). На валу III установлен тормоз, включение и выключение которого сблокировано с механизмом включения муфты М1.

Фиг. I, 6. Кинематическая схема токарно-винторезного станка мод. 1К62.

Фиг. I, 7. Развертка по валам коробки скоростей станка мод. 1К62.

Фиг. I, 9. Кинематическая схема станка мод. 1А616.

В станке мод. 1А616 (фиг. I, 8) коробка скоростей выполнена в отдельном корпусе, размещенном в левой тумбе (ножке) станины. Выходной вал коробки связан с входным валом шпиндельной бабки клиноременной передачей. Привод такого типа называется разделенным приводом. Он обеспечивает более плавное вращение шпинделя и применяется чаще в точных станках.

Коробка скоростей получает движение через клиноременную передачу от отдельного двигателя, установленного на кронштейне с задней стороны левой тумбы станины. Натяжение ремней регулируется перемещением двигателя по плите, на которой он установлен. В результате переключений четырех блоков (фиг. I,9) Б1, Б2, Б3 и Б4 с помощью двух рукояток 1 (фиг. I, 8) выходной вал IV получает 12 различных скоростей вращения. Через клиноременную передачу движение передается на разгруженный шкив шпиндельной бабки, в которую встроен зубчатый перебор с передаточным отношением i = 1 : 8. Натяжение ремней производится перемещением в вертикальном направлении коробки скоростей.

Движение на шпиндель может передаваться по двум кинематическим цепям:

а) по короткой, непосредственно с вала V шкива при включенной муфте М1 и выключенном переборе Б5, шпиндель получает 12 высоких ступеней скорости вращения (от 90 до 2240 об/мин);

б) через перебор Б5 при выключенной муфте М1 шпиндель получает 12 нижних ступеней скорости вращения (от 11,2 до 280 об/мин).

Три скорости при включенном и выключенном переборе совпадают, поэтому привод дает только 21 (вместо 24) ступень скорости вращения шпинделя. Управление перебором Б5 и муфтой М1 сблокировано и осуществляется одной рукояткой 2 (фиг. I, 8). В приводе отсутствует главная, выключающая станок, фрикционная муфта, и включение, реверсирование и торможение шпинделя производятся электродвигателем.

Для бесступенчатого изменения чисел оборотов шпинделя в токарно-винторезных станках средних и малых размеров находят применение фрикционные вариаторы. В приводе главного движения токарно-винторезного станка мод. 1М620 (фиг. I, 10) использован вариатор конструкции ЦНИИТМАШ (системы Светозарова) (В некоторых станках этой модели применялся вариатор с широким ремнем) в сочетании со ступенчатой коробкой скоростей, размещенной в шпиндельной бабке. Такая конструкция привода позволяет бесступенчато изменять числа оборотов шпинделя в пределах 12÷3000 об/мин. С помощью этого вариатора можно плавно, в пределах 750. 3000 об/мин, изменять скорость вращения его выходного вала, а за счет переключений блоков Б1 Б2 и Б3 получить четыре бесступенчатых диапазона чисел оборотов шпинделя: 12. 47, 47. 190, 190. 750 и 750. 3000 об/мин. Вспомогательный двигатель N = 1 квт служит для управления вариатором. Муфтой М1 и скользящими шестернями Б4 и Б5 производится реверсирование шпинделя.


Просмотреть фотографию в реальном размере

В станках меньших размеров бесступенчатый привод может состоять из одного вариатора без переборной ступенчатой коробки скоростей.

Тяжелые токарно-винторезные станки изготовляются, как правило, с бесступенчатым приводом скоростей шпинделя, что способствует повышению их производительности. Однако в тяжелых станках применяются не механические вариаторы, а электрические системы бесступенчатого изменения числа оборотов приводного электродвигателя в сочетании со ступенчатой механической коробкой скоростей станка.

Фиг. I, 11. Система генератор—двигатель для бесступенчатого изменения чисел оборотов шпинделя.

Наиболее распространенной электрической системой бесступенчатого изменения чисел оборотов в тяжелых станках является система генератор — двигатель (Г—Д), называемая иногда также системой Леонарда (фиг. I, 11). Она состоит из четырех электрических машин: асинхронного двигателя АД, который приводит во вращение генератор постоянного тока Г и маломощный генератор постоянного тока В и электродвигателя постоянного тока Д для привода станка. Скорость электродвигателя Д регулируется изменением сопротивлений Rг и Rд в цепях обмоток возбуждения ОВГ — генератора и ОВД — двигателя, питаемых постоянным током от возбудителя В. Диапазон регулирования такой системы может достигать 10—15. Следует иметь в виду, что машины АД и Г должны иметь мощность не меньшую, чем мощность приводного двигателя Д, поэтому затраты на систему Г—Д превышают затраты на один асинхронный двигатель переменного тока в 7—8 раз.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector