3.2.Компоновка привода главного движения
Если привод главного движения станка выполнен в виде коробки скоростей с электродвигателем, то возможны следующие два варианта компоновки механизмов привода:
- коробка скоростей и шпиндельный узел расположены в одном корпусе;
- коробка скоростей и шпиндельный узел выполнены в виде отдельных узлов (разделенный привод).
Выбор того или иного варианта необходимо производить после сравнения их технико-экономических показателей с учетом конструктивных особенностей проектируемого стапка. Оба варианта имеют свои достоинства и недостатки.
Достоинства разделенного привода:
а) вибрации механизмов коробки скоростей не передаются шпиндельному узлу;
б) уменьшается нагрев шпиндельного узла, соответственно уменьшаются и его деформации, что ведет к повышению точности обработки;
в) есть возможность унификации и нормализации отдельных узлов привода с применением их в разных типах и размерах станков;
г) есть возможность получения различных модификаций станка (например, со ступенчатым и бесступенчатым приводом);
д) улучшаются условия сборки, ремонта и дальнейшей модернизации;
е) существует возможность увеличения размеров шпиндельного узла, что ведет к увеличению жесткости шпинделя;
ж) в случае применения схемы привода с зубчатым перебором в шпиндельной бабке движение на шпиндель поступает или через перебор (меньшие обороты шпинделя), или же напрямую (большие обороты шпинделя); в последнем случае цепь короче, что ведет к увеличению к.п.д. привода и облегчению условий разгона и торможения;
з) разгрузка шпинделя от силы натяжения ремня обеспечивает плавность вращения шпинделя, что ведет к уменьшению шероховатости и увеличению точности обработанной поверхности.
К недостаткам разделенного привода относятся:
а) более высокая стоимость привода, в результате изготовления двух узлов;
б) увеличение размеров ременной передачи вследствие необходимости передачи шпинделю полной мощности на нижних ступенях скорости;
в) работа ременной передачи с недогрузкой на высших ступенях скорости;
г) трудность смены ремня и защиты его от смазки, если шкив расположен между опорами шпинделя, а консольное расположение шкива ухудшает условия работы шпиндельного узла и усложняет его конструкцию.
Достоинства привода, расположенного в одном корпусе, заключаются в компактности всего привода, меньшей стоимости его по сравнению с разделенным приводом и возможности концентрации органов управления.
Недостатками привода, расположенного в одном корпусе, являются:
а) передача вибраций механизмов коробки скоростей на шпиндельный узел;
б) передача тепла, выделяющегося в механизмах коробки скоростей, на шпиндельный узел;
в) трудность применения передачи на шпиндель гибкой связью (ременная или цепная передачи).
Электродвигатель в привод станка можно устанавливать в нескольких вариантах (рис. 1).
Рис. 1- Схемы установки на станках электродвигателей
3.3.Выбор типа последней передачи
Тип последней передачи на шпиндель, стол и т.д. существенно влияет на максимальную скорость и плавность их движения и на шероховатость обработанной поверхности.
В станках с вращательным главным движением в качестве последней передачи в большинстве случаев применяется зубчатая. Для обеспечения плавного вращения шпинделя и во избежание сильного шума окружная скорость зубчатых колес не должна превышать определенных предельных значений (табл. 1), а диаметр зубчатых колес, установленных на шпинделе, желательно иметь не меньше, чем максимальный диаметр обрабатываемой поверхности. Диаметр зубчатого колеса, найденный по допускаемой максимальной окружной скорости зубчатого колеса Vmax при максимальном числе оборотов шпинделя nmax, обычно получается недостаточным для обеспечения спокойного вращения шпинделя.
В этих случаях целесообразно иметь на шпинделе два приводных зубчатых колеса:
при работе на больших оборотах (без перебора) - зубчатое колесо с малым диаметром
- и при работе на малых оборотах (с перебором) - зубчатое колесо с большим диаметром
В станках с высокими требованиями к шероховатости обработанной поверхности и с большими числами оборотов шпинделя применяют ременную передачу непосредственно на шпиндель. Диаметр шкива при этом должен быть не менее максимального диаметра обработки.
Таблица 1
Рекомендуемые значения окружных скоростей зубчатых колес
Тип передачи и рекомендуемая окружная скорость |
Плавность вращения шпинделя и наибольшая скорость резания * |
Рекомендации по применению в средних станках |
Прямозубые зубчатые колеса; V=9 м/сек
Косозубые зубчатые колеса; V=14 м/сек
Ременная; V=25 м/сек (при необходимости и выше) |
Низкая; V-=540 м/мин
Средняя; V=840 м/мин
Высокая; V=1500 м/мин
|
В станках с n< 1000-1500 об/мин и пониженными требованиями к шероховатости обработки При наличии перебора, переключаемого скользящими зубчатыми колесами В станках с n = 2000 - 2500 об /мин и нормальными требованиями к шероховатости обработки (с выполнением чистовых операций) В станках с n> 2500 об/мин и высокими требованиями к шероховатости обработки (с выполнением чистовых и отделочных операций) Станки с разделенным приводом |
В станках с прямолинейным главным движением в качестве последней передачи используются механизмы: зубчатое колесо-рейка, червяк-рейка, ходовой винт-гайка, кулисный, кулисно-шатунный, поршень - цилиндр. В продольно-строгальных станках применяются передачи: зубчатое колесо-рейка, червяк-рейка, поршень-цилиндр и редко (в тихоходных тяжелых станках) - ходовой винт-гайка. Для повышения плавности движения стола применяют косозубые и шевронные реечные передачи, а зубчатое колесо на валу реечного зубчатого колеса или червяка делают возможно большего диаметра. В поперечно-строгальных и долбежных станках применяются: кулисный механизм, шатунно-кулисный механизм, поршень-цилиндр. В протяжных станках применяется в основном гидравлический привод и редко ходовой винт - гайка.