Конструктивные особенности

Приводы главного движения и шпиндельные узлы

В качестве приводного двигателя в станках с ЧПУ обычно при­меняются регулируемые двигатели постоянного и переменного тока. Последние проще по конструкции и обладают большей надежностью в виду отсутствия щеточных узлов (особенно в области высоких частот вращения, которые требуются для главного движения). Диапазон регулирования двигателя с постоянной мощностью N_р ограничен ве­личиной 3...5 (в последних моделях двигателей 6...8), что требует, как правило, применения в приводе главного движения механических уст­ройств (коробок скоростей) и диапазоном регулирования R и числом ступеней скорости Z_K = 2,3 или 4.

При этом (особенно в широкоуниверсальных станках) иногда закла­дываются значительные перекрытия отдельных диапазонов регулиро­вания при переключении передач, что обеспечивает полную обработку детали определенного диаметра без переключения диапа­зонов в коробке в процессе обработки. Конструктивные схемы таких приводов приведены на рис. 77, а и б. Максимальное передаточное отношение коробки i_mах, учитывая высокие частоты вращения дви­гателя, обычно равно 1. Поэтому предельный диапазон регулирования обычной P двухваловой группы передач с прямозубыми колесами состав­ляет .

Рис. 77 Варианты приводов главного движения

а) - Zк=3 б) - Zк=4

Рис. 78. Шпиндельная бабка токарного станка.

1- механизм зажима заготовки; 2-привод датчика через зубчатый ремень;

3- корпус трехступенчатой коробки скоростей; 4 - запрессованная втулка;

5- пружинная муфта для быстрой остановки шпинделя при внезапном отключении электроэнергии;

6- трубопровод для отвода смазки.

7-

Иногда для исключения влияния на положение шпинделя тепла, выделяемого в коробке скоростей, применяется термическое разделение корпусов коробки скоростей 3 и шпиндельной бабки, как это показано на рис. 78.

В соответствии с наметившейся тенденцией по созданию блочно-модульных конструкций в токарных станках в приводах главного дви­жения широко применяются унифицированные коробки скоростей (редукторы), кинематические и силовые характеристики которых со­ответствуют применяемым регулируемым электродвигателям.

Рис. 79 Общий вид привода с унифицированной коробкой скоростей.

Такие соосные с двигателями компактные двухступенчатые зубчатые, реже планетарные коробки 2 (рис79) прифланцовываются непосредст­венно к двигателю 3 и могут иметь выход либо в виде вала под шкив ременной передачи, либо в виде зубчатого перебора 1, выходная косозубая шестерня 4 которого крепится непосредственно на шпинделе 5 станка.

В связи с увеличением максимальных частот вращения в шпин­дельных узлах токарных станков с ЧПУ средних размеров часто при­меняют радиально-упорные шариковые подшипники. Обычно в перед­ней опоре устанавливаются три таких подшипника (триплекс), позво­ляющие воспринимать осевые нагрузки в обе стороны; в задней плава­ющей опоре устанавливаются двух- или однорядные роликовые под­шипники с короткими цилиндрическими роликами (см. ниже рис. 81) или два радиально-упорных шарикоподшипника (дуплекс) - см. рис. 77, а, б.

На шпинделе выполняются посадочные поверхности для крепления зажимного патрона и его привода, а также для приводного элемента датчика резьбонарезания, который служит для контроля углового положения шпинделя при нарезании резьбы (рис 80). Вращение датчика 5 от шпинделя 1 осуществляется зубчатой передачей с колесом 2, жестко закрепляемом на валу 3 и в котором предусматривается выборка зазора при повороте венца 6 относительно колеса 2. Датчик соединяется с валом 3 муфтой 4. Иногда в соединении датчика со шпинделем применяется беззазорная зубчато-ременная передача. Точ­ность нарезания резьбы определяется разрешающей способностью датчика (обычно 1000 импульсов на один оборот шпинделя), струк­турой привода подачи и системой ЧПУ.

Рис. 80. Привод датчика резьбонарезания.

На рис. 81 приведена конструкция разделенного привода главного движения токарного станка с ЧПУ. Шпиндельная бабка 3 устанавли­вается с возможностью регулирования в двух плоскостях на проме­жуточном кронштейне 2, крепящемся на станине 1. Ременной пере­дачей она связывается с двухступенчатой коробкой скоростей 4, имеющей для натяжения ремня возможность поворота относительно кронштейна 2. Вращение от двигателя через ременную передачу со шкивом 16 передается на вал-шестерню 5. Далее при включении зубчатой муфты 15 вправо вращение передается напрямую на выход­ной шкив 8, закрепляемый на валу 9 (верхний диапазон частот вра­щения). При выключении зубчатой муфты (левое положение колеса 14, как показано на рисунке) вращение на выходной шкив передается через промежуточные понижающие передачи с зубчатыми колесами 5, 6, 7, 14 (нижний диапазон частот вращения шпинделя).

Переключение диапазонов частот вращения шпинделя осущест­вляется с помощью гидроцилиндра 11, на штоке 12 которого закреп­ляется вилка 13. Для контроля переключения служат безконтактные конечные выключатели 10. Гидроцилиндр 17 служит для изменения натяжения ремня при переключении диапазонов скоростей в коробке; его полости соединены с полостями гидроцилиндра 11. При верхнем диапазоне частот вращения (чистовые режимы) давление масла пода­ется в правую полость цилиндра 17, пружина 18 сжимается, шток гид­роцилиндра перемещает корпус коробки вверх, натяжение ремня уменьшается.

На шпинделе 26, установленном в корпусе 19, закрепляется шкив 21 для двух поликлиновых ремней 24. Регулирование натяга в радиально-упорных шариковых подшипниках передней опоры 25 осуществляется с помощью проставочных втулок разной ширины; в задней опоре натяг создается за счет посадки внутреннего кольца подшипника 20 на кони­ческую шейку шпинделя. График частот вращения привода с двигате­лем, имеющим п_тах = 4500 1/мин., п_н = 1500 1/мин., n_min = 150 1/мин, по­казан на рис. 1.26, д. На заднем конце шпинделя закрепляется вращающийся гидро­цилиндр 23 привода патрона зажима заготовки и шкив 22 зубчато-ременной передачи привода датчика резьбонарезания.

Рис. 81 Разделенный привод главного движения.

а) - общий вид б) - коробка скоростей в) - гидроцилиндр натяжного ремня

г) - шпиндельный узел д) - график частот вращения.

Рис. 81 (продолжение)

А-А