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 16Р25Ф308, состоящий из асинхронного электродвигателя с регулируемой частотой вращения ротора, ременной передачи и трехдиапазонной коробки скоростей, состоящей из четырех пар зубчатых колес, две пары из которых выполнены в виде промежуточных блоков и размещены на промежуточном валу с возможностью перемещения вдоль вала и зацепления соответственно с колесами шпинделя и колесами входного вала коробки скоростей. Одновременно всегда работают две зубчатые передачи. Основной недостаток такого привода состоит в возбуждении параметрических колебаний из-за деформации зубьев двух пар работающих передач, снижающих качество и точность обрабатываемых на станке поверхностей, и шума, а также в большой материалоемкости. В предложенном приводе электрический двигатель с частотным регулированием скорости вращения ротора имеет пониженную номинальную частоту 1000 об/мин, а блок колес размещают на валу ременной передачи с возможностью совместного с валом вращения и перемещения вдоль вала и поочередного зацепления с колесами шпинделя. Это позволило устранить промежуточный вал с одной парой зацепляющихся колес, упростить привод, уменьшить его металлоемкость и уменьшить шум, а главное - повысить качество и точность обработки поверхностей деталей.

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

Известен привод токарного станка с ЧПУ модели 16Р25Ф308 [1], состоящий из асинхронного электродвигателя с частотным регулированием скорости с номинальной частотой вращения 1500 об/мин, ременной передачи и коробки скоростей, имеющей четыре пары зубчатых колес, по два колеса жестко закреплены на входном валу коробки и шпинделе, четыре выполнены в виде двух промежуточных блоков и размещены на промежуточном валу с возможностью совместного с валом вращения и перемещения вдоль вала и зацепления соответственно с колесами на входном валу коробки скоростей и на шпинделе. Коробка имеет три диапазона частот вращения шпинделя: нижний 8-344, средний 23-1004, верхний 58-2500 об/мин.

Основной недостаток известного привода заключается в том, что при передаче движения от электродвигателя к шпинделю в зацеплении всегда находятся две пары 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 обрабатываемых на станке поверхностей, и, во-вторых, появляется шум, отрицательно влияющий на здоровье обслуживающего персонала. 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 часть зубчатых передач, т.е. устранить один из источников

параметрических колебаний, повысив, во-первых, качество и точность обрабатываемых поверхностей деталей, снизив, во-вторых, уровень шума, упростив, в-третьих, конструкцию привода и уменьшив его материалоемкость.

Технический результат достигается тем, что электрический двигатель имеет пониженную номинальную частоту вращения 1000 об/мин, зубчатый блок из двух колес размещен на входном валу коробки скоростей с возможностью совместного с валом вращения и перемещения вдоль вала и поочередного зацепления с колесами шпинделя с передаточными отношениями, равными соответственно 4 и 1.

Такое исполнение привода позволило, во-первых, устранить одну пару зацепляющихся колес, т.е. один из двух источников возбуждения параметрических колебаний, повысив тем самым качество и точность обработки деталей. Во-вторых, уменьшить уровень шума. В-третьих, упростить конструкцию привода и снизить его металлоемкость.

На фиг.1 представлена схема привода.

Привод устроен следующим образом.

Асинхронный электрический двигатель 1 с частотным регулированием связан зубчатой ременной передачей 2 с входным валом 3 коробки скоростей. На валу 3 установлен блок, состоящий из колеса 4 (z=24 зуба) и колеса 5 (z=60 зубьев). Блок имеет возможность совместно с валом 3 вращаться и перемещаться вдоль вала и поочередно зацепляться колесами 4 и 5 соответственно с колесами 6 (z=96 зубьев) и 7 (z=60 зубьев) шпинделя 8. Асинхронный электрический двигатель с частотным регулированием обладает возможностью бесступенчатого изменения частоты вращения ротора в диапазоне от 0 до 6000 об/мин, для чего привод оснащен частотным преобразователем 9. Номинальная частота вращения двигателя, т.е. та частота, при которой двигатель развивает свою номинальную мощность, равна 1000 об/мин. В диапазоне от 0 до 1000 об/мин мощность растет от нуля до номинального значения, дальше, при возрастании скорости, мощность двигателя остается постоянной.

Крутящий момент на роторе двигателя в диапазоне 0-1000 об/мин остается постоянным.

Привод работает следующим образом.

Движение от электродвигателя 1 через ременную передачу 2 (i_p=2,25) передается на вал 3, с которого с помощью блока, состоящего из зубчатых колес 4 и 5, движение передается на шпиндель. Если движение передается с помощью колес 4 и 6, то передаточное отношение i' _з=4, если с помощью колес 5 и 7, то i'' _з=1. Таким образом, возникает два диапазона частот вращения шпинделя, передаточное отношение от двигателя к шпинделю на нижнем диапазоне i₁=i_p·i' _з=9, и частоты вращения шпинделя от 8 до 630 об/мин, на верхнем диапазоне i₂=i_р ·i''_з=2,25, и частоты вращения шпинделя от 31,5 до 2500 об/мин. Таким образом, два диапазона частот вращения шпинделя полностью обеспечивают весь диапазон частот вращения шпинделя известного привода. Промежуточные значения частот вращения шпинделя обеспечиваются регулированием частоты вращения ротора электродвигателя изменением частоты питающего тока. Значения передаточных отношений ременной передачи и коробки скоростей обусловлены необходимостью создания как скоростной, так и силовой характеристик привода, определяемых необходимыми крутящими моментами.

Таким образом, предложенное исполнение привода позволило, во-первых, устранить одну пару зацепляющихся колес, т.е. один из двух источников возбуждения параметрических колебаний, повысив тем самым качество и точность, обрабатываемых на станке поверхностей деталей. Во-вторых, уменьшить уровень шума за счет устранения одного из его источников (одной пары колес). В-третьих, упростить конструкцию привода и снизить его материалоемкость.

ИСТОЧНИК ИНФОРМАЦИИ

1. Токарный станок с ЧПУ модели 16Р25Ф308/Руководство по эксплуатации 16Р25Ф308-1.00.000РЭ. - Рязань: АО «Рязанский станкостроительный завод», 2004.

Главный привод металлорежущего станка, состоящий из асинхронного электродвигателя с частотным регулированием, ременной передачи, коробки скоростей с колесами и блоками колес, закрепленными на входном, промежуточном валах и шпинделе, отличающийся тем, что электрический двигатель имеет номинальную частоту вращения 1000 об/мин, а блок колес размещен на входном валу коробки скоростей с возможностью совместного с валом вращения и перемещения вдоль вала и поочередного зацепления с колесами шпинделя с передаточными отношениями, равными соответственно 4 и 1.