Регулирование скорости в приводах станков

М.В.Гомельский

РАЗРАБОТКА КИНЕМАТИКИ РЕГУЛИРУЕМОГО ПРИВОДА

Учебно-методическое пособие к курсовому проектированию по дисциплине «Металлорежущие станки»

для студентов специальности 151001

“Технология машиностроения”

ТОЛЬЯТТИ 2008

ББК 34.63-5

П79

УДК 621.9.06.001

М.В. Гомельский

Разработка кинематики регулируемого привода: Методическое пособие.

- Тольятти, 2008.

Учебно-методическое пособие содержит описание порядка разработки кинематики ступенчато регулируемого и бесступенчатого привода главного движения и подач в металлорежущих станках. Предназначено для студентов, выполняющих курсовое проектирование по дисциплине «Металлорежущие станки», а также для работающих над дипломным проектом.

.

Одобрено на заседании кафедры «Оборудования и технологии машиностроительного производства» от 15.12.2009 в качестве учебно-методического пособия по дисциплине «Металлорежущие станки» для подготовки бакалавров.

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. РЕГУЛИРОВАНИЕ СКОРОСТИ В ПРИВОДАХ СТАНКОВ.. 4

2. РАЗРАБОТКА КИНЕМАТИКИ СТУПЕНЧАТО РЕГУЛИРУЕМОГО ПРИВОДА 5

2.1 Стандартные ряды частот вращения и подач. 5

2.2 Выбор знаменателя ряда. 7

2.3 Определение числа ступеней в приводе. 8

2.4 Применение групповых передач в ступенчато регулируемом приводе. 9

2.5 Соотношение между передаточными отношениями в групповых передачах. 10

2.6 Диапазон регулирования групповой передачи. 13

2.7 Рекомендации по назначению передаточных отношений. 14

2.8 Графоаналитический метод анализа структуры с помощью структурных сеток 15

2.9 Графоаналитический метод определения передаточных отношений с помощью графиков частот вращения. 18

2.10 Варианты формулы структуры привода и структурных сеток. 22

2.11 Определение чисел зубьев групповых передач. 24

2.12 Кинематическая структура приводов с частичным перекрытием ступеней скорости. 27

2.13 Кинематическая структура приводов со сложенной структурой. 29

2.14 Особенности структуры привода от многоскоростного электродвигателя. 32

3. РАЗРАБОТКА КИНЕМАТИКИ БЕССТУПЕНЧАТОГО ПРИВОДА 34

4. ПРИВОД ПОДАЧИ. ОСОБЕННОСТИ РАЗРАБОТКИ КИНЕМАТИКИ 40

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.. 50

РЕГУЛИРОВАНИЕ СКОРОСТИ В ПРИВОДАХ СТАНКОВ

В зависимости от конкретных условий обработки изделий движения исполнительных звеньев в металлорежущих станках должны выполняться с различной скоростью. Например, если главное движение в станке вращательное, а требуемая по технологии скорость резания равна v, то необходимо установить частоту вращения шпинделя

(1.1),

где v – скорость резания, м/мин;

d – диаметр обрабатываемого изделия или инструмента, мм.

Скорость резания зависит от большого количества факторов, а размер диаметра обрабатываемого изделия может иметь любое значение в пределах, определяемых технической характеристикой станка. Различные сочетания этих значений дадут различные величины частот вращения в пределах от n_min до n_max.

Отношение этих величин является диапазоном регулирования привода главного движения:

(1.2)

Аналогичное рассуждение можно провести и для привода подачи.

Следовательно, при переходе от одной технологической операции к другой условия обработки изменяются, что приводит к необходимости изменения скорости того или иного движения. Значит, в приводе должны быть устройства, которые позволяют изменять (регулировать) скорость движения – вращении шпинделя, перемещения суппорта и т.д.

Рассчитанное по формуле (1.1) значение частоты вращения может получиться любым (в пределах от n_min до n_max). Значит, с технологической точки зрения желательно иметь в станке привод, скорость исполнительного звена в котором можно было бы изменять бесступенчато – устанавливать любое значение скорости (в пределах, определяемых технической характеристикой). Такая задача технически осуществима. Причем если раньше для этой цели применялись различные механические вариаторы или довольно громоздкие системы с электродвигателями постоянного тока, то в настоящее время разработаны, и все шире используются компактные частотные преобразователи, которые позволяют в довольно широких пределах бесступенчато регулировать частоту вращения в обычных стандартных асинхронных электродвигателях с короткозамкнутым ротором.

Тем не менее, даже в современных бесступенчато регулируемых устройствах диапазон регулирования, как правило, не достаточен для того, чтобы обеспечить весь требуемый диапазон регулирования привода станка. В связи с этим чаще всего приходится применять сочетание бесступенчато регулируемого устройства с устройством, регулируемым ступенчато. Кроме того, в ряде случаев хорошие технические показатели обеспечивает и относительно простой привод, регулируемый ступенчато. Поэтому вначале будет рассмотрен порядок разработки ступенчато регулируемого привода.