Главный привод металлорежущего станка

Привод относится к устройствам, приводящим в движение шпиндель металлорежущего станка, и может найти применение в станкостроительной промышленности.

Известен привод токарного станка модели 1К62, состоящий из асинхронного электродвигателя с нерегулируемой частотой вращения ротора и номинальной частотой вращения вала 1450 об/мин, ременной передачи и коробки скоростей, состоящей из двадцати пяти прямозубых зубчатых колес, часть из которых выполнена в виде шести блоков, одной тройки и размещены на входном, пяти промежуточных валах с возможностью перемещения вдоль валов и зацепления соответственно с колесами шпинделя и колесами входного вала (вала ременной передачи). Основной недостаток такого привода состоит в возбуждении параметрических колебаний из-за деформации прямых зубьев, снижающих точность и качество обрабатываемых поверхностей, и шума, а также в большой материалоемкости.

В предложенном приводе фланцевый электрический двигатель снабжен частотным преобразователем электрического тока с возможностью регулирования частоты вращения ротора, и кинематически связан с двухскоростным редуктором, состоящим из косозубых передач с коэффициентами перекрытия зубьев больше двух. Это позволило устранить из привода прямозубые зубчатые передачи - источники параметрических колебаний, упростить привод, уменьшить его металлоемкость, а главное повысить качество и точность обработки поверхностей деталей и уменьшить шум.

Привод относится к устройствам, приводящим в движение шпиндель металлорежущего станка, и может найти применение в станкостроительной промышленности.

Известен привод токарного станка модели 1К62 [1] (стр. 96, рис. 176), состоящий из асинхронного электродвигателя с нерегулируемой частотой вращения ротора и с номинальной частотой вращения вала 1450 об/мин, ременной передачи и коробки скоростей, состоящей из двадцати пяти зубчатых колес, часть из которых выполнена в виде шести блоков, одной тройки и размещены на входном, пяти промежуточных валах с возможностью перемещения вдоль валов и зацепления соответственно с колесами шпинделя и колесами входного вала (вала ременной передачи).

Основной недостаток известного привода заключается в том, что при передаче движения от электродвигателя к шпинделю в зацеплении всегда находятся пять-шесть пар прямозубых зубчатых колес. Под нагрузкой зубья колес деформируются, причем в зоне однопарного зацепления - больше, а в зоне двухпарного зацепления - меньше. В связи с изменением деформации зубьев в приводе возбуждаются параметрические колебания с зубцовой частотой, которые, во-первых, влияют на качество и точность обработки поверхностей изготовляемых деталей, во-вторых, появляется шум, отрицательно влияющий на здоровье обслуживающего персонала, и, в-третьих, привод сложен по конструкции и материалоемок.

Задача, на решение которой направлена полезная модель и технический результат от ее использования, заключается в том, чтобы устранить из привода станка прямозубые зубчатые колеса - источник параметрических колебаний и повысить плавность вращения шпинделя, а, следовательно, - качество и точность обрабатываемых станком поверхностей деталей.

Технический результат достигается тем, что фланцевый электрический двигатель с номинальной частотой вращения 1000 об/мин, снабжен преобразователем частоты питающего электрического тока с возможностью регулирования частоты вращения вала ротора и кинематически связан с двухскоростным редуктором, состоящим из. косозубых передач с коэффициентами перекрытия зубьев больше двух, два колеса из которых закреплены с возможностью вращения на валу электродвигателя, а два - жестко на выходном валу редуктора, два свободно вращающихся зубчатых колеса на валу электродвигателя с внутренних сторон снабжены кулачками с возможностью поочередного соединения переключающим устройством с кулачковой муфтой, расположенной на том же валу с возможностью вращения вместе с валом и перемещения вдоль вала, а выходной вал редуктора связан со шпинделем клино-ременной передачей с возможностью понижать вместе с редуктором частоту вращения шпинделя в два и в восемь раз.

Такое исполнение привода позволило полностью устранить коробку скоростей станка, состоящую из прямозубых цилиндрических передач и являющуюся источником параметрических колебаний его масс в связи с изменением деформации зубьев колес при однопарном и двухпарном их зацеплении. Коэффициент же перекрытия косозубых передач может быть больше двух и его величина зависит от торцевого сдвига зубьев, т. е. от угла их наклона, поэтому работают они значительно плавне прямозубых, обеспечивая хорошее качество и точность обрабатываемых на станке поверхностей деталей. Сочетание частотного регулирования частоты вращения вала электродвигателя с общими передаточными отношениями два и восемь привода, полностью обеспечивает весь диапазон скоростного и силового режима шпинделя известного станка.

На фиг.1 представлена схема привода.

Привод устроен следующим образом.

Асинхронный электрический двигатель 1 с номинальной частотой вращения вала ротора 1000 об/мин и преобразователем частоты электрического

тока 2 кинематически связан с двухскоростным редуктором 3 на лапках, образуя мотор-редуктор. Редуктор состоит из косозубых колее 4, 5, 6 и 7. Колеса 4 и 5 закреплены с возможностью вращения на валу электродвигателя. Колеса б и 7 жестко закреплены на выходном валу 8 редуктора. Колеса 4 и 5 с внутренних сторон снабжены кулачками с возможностью поочередного соединения переключающим устройством 9 с кулачковой муфтой 10, расположенной на том же валу с возможностью вращения вместе с валом и перемещения вдоль вала. Выходной вал 8 редуктора связан клиноременной передачей 11 со шпинделем 12 с возможностью понижать вместе с редуктором частоту вращения шпинделя в два и восемь раз.

Привод работает следующим образом.

Если с помощью переключающего устройства 9 кулачковая муфта 10 соединена с колесом 4, то движение от электродвигателя 1 передается на выходной вал 8 через колесо 7. При равенстве чисел зубьев колес (z₄=z ₇) передаточное отношение редуктора i_p '=1. Если кулачковая муфта 10 соединена с колесом 5, то движение от электродвигателя 1 передается на выходной вал 8 через колесо 6. При числах зубьев колес, например, z₅ =24, z₆=96 передаточное отношение редуктора i_p'=4. С выходного вала 8 движение с помощью клиноременной передачи 11 передается шпинделю 12. Передаточное отношение ременной передачи i_p=2. Поскольку коэффициент перекрытия косозубых передач может быть больше двух 2 (стр. 65-67, фиг.88) и его величина зависит от торцевого сдвига зубьев, т.е. от угла наклона зубьев, то значительно повышается плавность вращения таких передач. Исключаются параметрические колебания, возбуждаемые прямозубыми передачами, в связи с устранением их из привода. Следовательно, устранение параметрических колебаний в приводе обеспечило улучшение качества и точности поверхностей деталей, обрабатываемых станком. Сочетание частотного регулирования числа оборотов вала. электродвигателя с общими передаточными отношениями предлагаемого привода (i₀=i _p'-i_p=2 и i₀ =i_p'-i_p=8) полностью обеспечило

весь диапазон скоростного и силового режима вращения шпинделя известного станка.

Таким образом, устранение из привода станка прямозубых зубчатых передач значительно повысило плавность вращения шпинделя, а, следовательно, качество и точность обрабатываемых станком поверхностей деталей. Кроме того, уменьшен уровень шума, упрощена конструкция привода, снижена его материалоемкость и обеспечена экономичная его эксплуатация за счет увеличения коэффициента полезного действия и более полного использования мощности электродвигателя.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Денежный П.М., Стискин Г.М., Тхор И.Е. Токарное дело. Изд. 2-е, перераб. и доп. Учебник для средних проф.-техн. училищ. - М.: Высшая школа, 1976. - c.240.

2. Шитиков Б.В. Основы теории механизмов. Выпуск 1У, издание 2-е. - Казань: Казанский химико-технологический ин-т, 1971. - с.86.

Главный привод металлорежущего станка, состоящий из асинхронного электродвигателя, коробки скоростей с зубчатыми колесами, закрепленными на валах, ременной передачи и шпинделя, отличающийся тем, что фланцевый электрический двигатель с номинальной частотой вращения 1000 об/мин снабжен преобразователем частоты питающего электрического тока с возможностью регулирования частоты вращения вала ротора и кинематически связан с двухскоростным редуктором, состоящим из косозубых передач с коэффициентами перекрытия зубьев больше двух, два колеса из которых закреплены с возможностью вращения на валу электродвигателя, а два - жестко на выходном валу редуктора, два свободно вращающихся зубчатых колеса на валу электродвигателя с внутренних сторон снабжены кулачками с возможностью поочередного соединения переключающим устройством с кулачковой муфтой, расположенной на том же валу с возможностью вращения вместе с валом и перемещения вдоль вала, а выходной вал редуктора связан со шпинделем клиноременной передачей с возможностью понижать вместе с редуктором частоту вращения шпинделя в два и в восемь раз.