5.3 Рекомендации по конструированию привода главного движения

Привод главного движения конструируется в соответствии с выбранной компоновкой станка и кинематической схемой привода. Приводы бывают нераздельными (совмещенными) и раздельными. Совмещенный привод выполняется в виде коробки скоростей и шпиндельного узла, смонтированных в общем корпусе. Такая конструкция компактна, но часто имеет повышенный уровень динамических колебаний и недопустимо большие тепловыделения, которые передаются на шпиндельный узел и, как следствие, оказывают влияние на параметры качества обрабатываемых деталей.

Раздельный привод состоит из коробки скоростей и шпиндельной бабки, выполненных в разных корпусах. Движение от последнего вала коробки скоростей поступает к шпиндельной бабке через ременную передачу.

Для увеличения диапазона регулирования в шпиндельную бабку часто встраивают перебор. Шпиндельный узел в раздельном приводе нагревается меньше. Колебания, возникающие в коробке скоростей, на шпиндельный узел не передаются.

Достаточно современным решением в станках с ЧПУ являются компоновки приводов с автоматической коробкой скоростей (АКС) на основе электромагнитных муфт. Для таких приводов характерны большой диапазон регулирования частоты вращения шпинделя при постоянной мощности, высокая жесткость механической характеристики, высокий КПД, сравнительно низкая стоимость. При применении АКС регулирование частоты вращения возможно под нагрузкой. Из-за ограничений на максимальный диаметр шкива и число ремней рекомендуется применять узкие клиновые и поликлиновые ремни, а также зубчато-ременные передачи.

При конструировании развертки коробки скоростей необходимо стремиться к сокращению ее осевых габаритов, при этом допускается увеличение ее радиальных габаритов. Основными приемами сокращения осевых габаритов являются применение ''связанных колес'', участвующих в двух передачах.

Торможение коробок скоростей осуществляется путем включения двух электромагнитныхмуфт, установленных на одном валу – ''кинематическим замком'', или одной электромагнитной тормозной муфтой, или электродвигателем. Реверс в приводе главного движения осуществляется электродвигателем.

При конструировании шпиндельных бабок особое внимание должно быть обращено на конструкцию шпинделя и его опор и на определение межопорного расстояния. Известно, что этот параметр существенно влияет на жесткость шпиндельного узла, причем требование к повышению жесткости самого тела шпинделя диктует необходимость сокращения межопорного расстояния, а требование увеличения жесткости шпинделя с учетом податливости опор диктует необходимость увеличения межопорного расстояния. Оптимальная величина межопорного расстояния определяется с учетом обоих этих факторов.

Конкретные величины жесткости шпиндельных узлов в зависимости от типа и размера станка имеют различные значения и лежат в пределах 250-500 Н/мкм.

Если коробка скоростей встроена непосредственно в шпиндельную бабку, то межопорное расстояние зависит от осевых габаритов коробки. Поэтому необходимо провести проверочный расчет жесткости шпиндельного узла и, в случае получения малой жесткости, произвести конструктивную коррекцию шпинделя и его опор. Свертка шпиндельной бабки в станках токарного типа должна обеспечить возможность обработки наибольшего диаметра заготовки над станиной и суппортом. В многоцелевых фрезерно–расточных станках необходимо стремиться к созданию термосимметричной конструкции шпиндельной бабки. В сверлильных и фрезерных станках свертка должна обеспечить оговоренное стандартом расстояние от оси шпинделя до направляющих стойки.