Способы переключения скоростей

Механизмы переключения должны обеспечивать безопасность и удобство работы на станке,
надежность и быстроту переключения. При ручном переключении необходимо стремиться к минимальному числу органов управления, располагать их необходимо в зоне, удобной для обслуживания, силы на них ограничиваются величиной 30–80 Н (при частых переключениях — 20–30 Н). Автоматические системы переключения в станках с ЧПУ требуют контроля включенных скоростей.

Способ переключения скоростей определяется в основном частотой переключений (от которой зависит отводимое на переключение время), необходимостью автоматизации переключений, а также экономическими соображениями.

При относительно редкой настройке привода шпинделя в специальных станках и автоматах для серийного и массового производства для изменения скоростей используются сменные колеса, реже ступенчатые шкивы. Привод отличается простотой, компактностью, однако время на переключение скоростей существенно увеличивается.

В обычных универсальных станках в коробках скоростей широко применяются для переключения скоростей передвижные (скользящие) блоки зубчатых колес. В этом случае возможна передача значительных крутящих моментов при высоком КПД (в зацеплении находятся лишь те колеса, которые участвуют в передаче мощности на шпиндель). При относительной простоте и малой стоимости такие коробки не позволяют переключать скорость станка на ходу, отличаются сравнительно большими размерами по длине, невозможностью применения косозубых колес.

Для переключения групповых передач в коробках скоростей могут применяться кулачковые (или зубчатые) муфты. В этом случае уменьшаются осевые хода и усилия при переключении, возможно применение косозубых и шевронных колес. Однако возрастают потери мощности вследствие трения в неработающих парах зубчатых колес, находящихся в постоянном зацеплении, увеличивается износ колес, переключение передач на ходу станка также невозможно.

Использование фрикционных муфт позволяет быстро и плавно переключать скорость на ходу станка. Для автоматизации переключения могут применяться фрикционные электромагнитные муфты. КПД таких приводов снижен, и выделяется большое количество тепла за счет постоянного зацепления колес и трения в дисках выключенных муфт.

Системы ручного переключения блоков или муфт в шестеренных коробках могут быть многорукояточными или однорукояточными. В первом случае каждая групповая передача (блок) переключается своей рукояткой, что требует значительного времени на переключение. Так как при переключении скоростей рукоятка обычно поворачивается, а исполнительный элемент (блок или муфта) смещается прямолинейно, то в передаточных механизмах систем управления
кроме рычагов широко применяются механизмы, преобразующие вращательное движение в поступательное — кулачки (дисковые и барабанные), реечные и реже винтовые передачи.

Системы управления с одной рукояткой позволяют переключать сразу все групповые передачи коробки скоростей. Это упрощает процесс переключения и уменьшает время включения скоростей, но сложность и стоимость системы возрастают.

Однорукояточные системы управления делятся на системы последовательного действия и селективные. В первом случае для перехода от одной частоты вращения к другой необходимо пройти все промежуточные значения частот, а следовательно, осуществить все промежуточные включения блоков. Недостатки таких систем — большая, чем в селективных затрата времени на переключение; большой износ торцов зубьев колес или кулачков в коробках с кулачковыми муфтами. Пример такой системы представлен на рис. 136. Шпиндель 3 получает 6 различных скоростей при повороте рукоятки 5. При этом вращаются барабанные кулачки 6 и 7, управляющие через систему рычагов 4 и 8 положением блоков колес 1 и 2.

Системы селективного (избирательного) переключения позволяют перейти от одной скорости к произвольной другой, минуя все промежуточные положения, что исключает недостатки предыдущей системы. Принципиальная схема селективного переключения скоростей приведена на рис. 137. Для включения одной из шести возможных скоростей шпинделя 9 необходимо рукояткой 1 отвести влево селекторный диск 2, освободив его таким образом от зацепления с цилиндрическими концами 4 реечных толкателей 3 и 5, попарно сцепленных с зубчатыми колесами 6. Затем диск поворачивается в соответствующее положение с определенной комбинацией сквозных и глухих отверстий, после чего

Рис. 136 система переключения скоростей последовательного действия.

Рис. 137 Селективная система переключения скоростей.

диск смещается до отказа вправо. Пары реечных толкателей 5, взаимодействуя своими концами 4 с отверстиями или торцом диска, смещаются и с помощью рычажной системы 7 смещают в требуемое положение зубчатые блоки 5 и 10.

В универсальных станках применяют и гидравлические системы селективного управления (рис. 138). В этом случае блоки колес 2 и 3 переключаются с помощью гидроцилиндров 1 и 4, масло в которые поступает от гидрораспределителя 6. Рукояткой 5 его поворачивают в необходимое положение для соединения полостей гидроцилиндров с нагнетанием и сливом.

Рис. 138 Гидравлическая система переключения скоростей.