Проектирование автоматизированнь1х станков и комплексов (831033), страница 12

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 12)

Кроме того, небольшие передаточные отношения в области высокихчастот вращения обеспечивают лучшие условия для работы зубчатых пере­дач. По тем же соображениям при выборе порядка расположения множитель­ных передач целесообразнее вначале иметь большую частоту вращения, т. е.схема сz = 12 = 3·2·2 лучше, чем с z = 12 = 2·2·3.2.3.3. Приводс бесступенчатым регулированием скоростиПрименение бесступенчатого привода в станках целесообразно при усло­вии существенного повышения производительности, упрощения кинематикии обслуживания станка, что объясняется высокими стоимостью, массой и га­баритными размерами такого привода. Приводы с бесступенчатым регулиро­ванием скорости разных типов достаточно широко применяют в металлоре­жущих станках как в цепях главного движения, так и в цепях подач.Основными достоинствами таких приводов являются:возможность бесступенчатого регулирования частот вращения, двойныхходов и подач для получения оптимального режима резания;возможность регулирования скорости при работающем станке и поднагрузкой, что позволяет автоматизировать управление и поддерживать по­стоянной скорость резания при обработке поверхностей переменного радиуса(отрезка круглого материала, торцовое обтачивание, точение конуса и др.),сокращая тем самым машинное и вспомогательное время.

Кроме того, изме­няя режимы резания в процессе обработки, можно устранить вибрации;возможность плавного пуска и торможения шпинделя, что особенно важ­но для тяжелых и быстроходных станков.Лучшим вариантом бесступенчатого привода, исходя из возможности по­лучения оптимального режима резания в процессе обработки одной детали савтоматическим их изменением, следует считать бесступенчатое электриче­ское регулирование. Однако, учитывая, что в современных универсальных2.4.Шпиндельные узлы на опорах качения65станках диапазоны регулирования достаточно велики, электрическое регули­рование во всем диапазоне нецелесообразно, так как при этом значительноувеличиваются размеры электрических машин и потери в них, а в отдельныхслучаях и невозможно.

Поэтому для привода главного движения универсаль­ных тяжелых станков применяют электрическое бесступенчатое регулирова­ние в сочетании с шестеренной коробкой скоростей (электромеханическоерегулирование). При этом регулировать частоту вращения шпинделя можнокак изменением частоты вращения электродвигателя, так и переключениемскоростей в коробке.Применение приводов с электромеханическим регулированием упрощаетконструкцию коробки скоростей, при этом появляется возможность осуще­ствить дистанционное управление в пределах одной ступени.Электрические системы могут обеспечивать регулирование с постоянноймощностью и постоянным крутящим моментом, поэтому при выборе типапривода конструктор должен знать, какой метод регулирования требуется поусловиям эксплуатации станка.В металлорежущих станках для бесступенчатого регулирования скоро­стей главного движения и подач используют бесступенчатые передачи с гиб­кой связью (ременные, клиноременные, цепные) и бесступенчатые фрикци­онные передачи (вариаторы).

Однако им свойственно непостоянство переда­точного отношения при изменении нагрузки. При выборе типа вариатора дляконкретного случая необходимо учитывать диапазон регулирования, переда­ваемую мощность, скольжение, удобство управления, возможность изоляцииот смазки (для передач, работающих всухую), быстроту изменения скоростиведомого вала при равномерном перемещении регулирующего скорость эле­мента, технологичность конструктивного решения.2.4.ШПИНДЕЛЬНЫЕ УЗЛЫ ПА ОПОРАХ КАЧЕНИЯ2.4.1.

Основные требованияк шпиндельным узламВ металлорежущих станках чаще всего главное вращательное движениезадается шпиндельному узлу, а прямолинейное движение подачи-столуили суппорту. Их относительное движение определяет точность и производи­тельность станка. Работают они при одинаковых силах резания. Однакошпиндельные узлы функционируют в условиях высоких скоростей, что при­водит к дополнительным динамическим нагрузкам, интенсивному тепловы­делению и нагреванию шпинделя, колебаниям, снижению его качественнойхарактеристики. Опоры шпинделя и его посадочные поверхности изготовля­ют с высокой точностью, поэтому шпиндельный узел называют «сердцем»станка.Наибольшее применение в станках (около95 %)получили шпиндельныеузлы с опорами качения. На них обрабатывают детали с отклонением откруглости в десятых и шероховатостью в сотых долях микрометра.

Для реа-662.Проектирование станковлизации возможностей современного инструмента шпиндельные узлы долж­ны обеспечивать резание со скоростью до 50 м/с при лезвийной обработкечерных металлов и до 120 м/с - при абразивной обработке. На каждом стан­ке обрабатывают детали определенного диапазона размеров из разных мате­риалов.Жесткость станка влияет не только на точность обработки и шерохова­тость обработанной поверхности, но и на предельные режимы резания, стой­кость инструмента и т. п., а значит, на производительность. Поэтому жест­кость шпиндельного узла должна быть по возможности не ниже жесткостиподсистемы, обеспечивающей подачу.

Ответственная роль шпиндельногоузла в станке предъявляет к нему ряд требований: высокая точность и частотавращения, широкий диапазон частот вращения, высокая жесткость, низкийуровень рабочей температуры. Под точностью вращения шпинделя понимаютего биение и способность сохранять неизменным положение и форму оси впространстве.Конструкция шпиндельного узла отличается от других валов регулиров­кой зазора-натяга в опорах, оформлением переднего конца шпинделя, базойразмещения механизма зажима и его привода, отверстием в шпинделе дляразмещения прутка или других целей, строгой фиксацией шпинделя в осе­вом направлении, в том числе и для управления тепловыми деформациямиит.

д.Для вращения шпинделя в современной практике широко используетсяременной привод, который обеспечивает более плавное вращение, чем зубча­тая передача. В токарных и многоцелевых станках все чаще стали применятьшпиндели со встроенным электродвигателем (электрошпиндели).

Ранее ихиспользовали на высокоскоростных шлифовальных станках. Но следуетиметь в виду, что диапазон частот вращения элетрошпинделя ограничен воз­можностями частотного преобразователя.2.4.2. Шпиндельныеопоры каченияДля шпиндельных узлов разработаны специальные подшипники качения,которые отличаются жесткими допусками на размеры и форму, большимчислом и малым диаметром тел качения, возможностью регулировки зазора­натяга, небольшой высотой сечения и легкими и прочными сепараторами.Эти отличительные признаки в значительной степени обеспечивают высокуюточностьвращенияшпинделя,малоебиение,высокуюбыстроходность,всегоприменяют шариковые радиально­жесткость и низкую температуру.Средиопоркачениячащеупорные и упорно-радиальные, роликовые с цилиндрическими и конически­ми роликами.

С учетом требований быстроходности, точности и жесткостипроизводят их различные модификации. Некоторые серии подшипников дляшпиндельных узлов шведской фирмы SКF и их характеристики приведены втабл.2.2.2.4.Таблица67Шпиндельные узлы на опорах качения2.2Жесткость и быстроходность шпиндельных подшипников каченияСерияКонструкция719CD719ACDmm_70CD70ACDm70СС--=NN30KNl0AК~2344(00)~320Х70СС,Быстроходностьосеваятакта а, градndc0 • l0-60,210,310,110,3915251,751,500,220,310,10,3615251,751,50122,5-1,751,50-0,250,370,10,371--0,750,5--0,9600,6---10,47Радиально-упорные70CD(ACD),Угол кон-радиальная-m72CD72ACDОтносительная жесткость0,53шариковые72CD(ACD)подшипникисерий719CD(ACD),с уменьшенным поперечным сечением вос­принимают радиальную и осевую нагрузки.

При значительной осевой силеиспользуют подшипники с большим углом контакта а=25°, а при высоких- с малым углом а= 12°. Подшипник серии 70СС имеетугол контакта а = 12° и работает с наибольшей частотой вращения ndcp == 2,5 · 106 при масловоздушном смазывании (см. табл. 2.2). Радиально­частотах вращенияупорные подшипники в таблице изображены в масштабе: при одинаковомдиаметре отверстия у них разный наружный диаметр вследствие изменениядиаметра шарика.

Фирма SКF выпускает модификации подшипников и с по­стояннымнаружнымдиаметром,чтопозволяетувеличитьдиаметрвалаижесткость шпинельного узла в целом, не изменяя габариты шпиндельнойбабки.За единицу радиальной жесткости принята жесткость двухрядного ци­линдрического роликового подшипника серии NNЗ0K, за единицу осевойжесткости-2344(00) с= 60°. Выпускают также модификации подшипников с уг­40°, а = 30°, у которых ниже жесткость, но выше быстро-жесткость упорно-радиального подшипника серииуглом контакта алом контакта а =682.Проектирование станковходность. Упорно-радиальный подшипник работает в паре с двухрядным ци­линдрическим роликовым, при этом первый воспринимает осевую силу, вто­рой-радиальную.Однорядный роликовый подшипник серииN1 ОАКимеет более высокуюбыстроходность, но в два раза меньшую жесткость, чем подшипник серииNNЗ0K.

Конические роликовые подшипники по точности и жесткости близкик цилиндрическим, но у них больше потери на трение и выше нагрев. Широ­ко известны подшипники фирмыGamet(Франция) одно- и двухрядные, сбуртом на наружном кольце и без бурта, с пружинами для предварительногонатяга.Наряду со стальными фирма SКF выпускает гибридные (керамические)подшипники качения.

Характеристики

Список файлов книги