Мещерякова В.Б. 2015 Металлорежущие станки с ЧПУ (849655), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Данный вариант конструкцииШУ применяется для низко- и среднескоростных ШУ.Дальнейшие разработки подшипников качения в основном ведутся по двум направлениям: использование гибридных опор с керамическими телами качения и стальными кольцами; уменьшениедиаметра шариков в обычных опорах.К числу основных преимуществ керамических (из нитрида кремния) шариков в гибридных опорах относят на 60% меньшую по сравнению со стальными массу шариков, что ведет к существенномуснижению центробежных сил, на 50% больший модуль упругости,215346Рис. 3.9. Пример конструкции шпиндельного узла60увеличивающий жесткость, и минимальный коэффициент трения,снижающий износ и потери на трение, а также на 29% меньшее температурное расширение, что сокращает неконтролируемый предварительный натяг опоры.В некоторых станках шпиндель изготавливают из углепластика,в результате чего он примерно в 6 раз легче металлического, а разность температурных деформаций его передней и задней шеекменьше на 20%.Во фрезерных и многоцелевых станках шпиндель имеет конусноеотверстие (конус 7 : 24), куда устанавливается хвостовик оправки,имеющий также конус 7 : 24, выполненный по ГОСТ 25827–93 с режущим инструментом.
Перед установкой оправки шпиндель должениметь строго ориентированное положение, а его посадочное отверстие часто продувается сжатым воздухом для удаления возможныхзагрязнений. Зажим хвостовика оправки с инструментом в шпинделепроизводится ее осевым смещением тарельчатыми пружинами с захватом за специальную часть хвостовика оправки лепестковой цангой либо с помощью шарикового захвата.
Разжим оправок производится, как правило, гидроцилиндром с поршнем.В токарных станках с ЧПУ на шпинделе устанавливается патрондля зажима обрабатываемой заготовки, который производится автоматически с помощью гидро- или пневмоцилиндра. Если в качествезаготовки применяется пруток, тогда в шпинделе устанавливаютсяподающая и зажимная цанги.3.3. ПРИВОД ПОДАЧИ, ЕГО СТРУКТУРА, ЭЛЕМЕНТЫКОНСТРУКЦИИ, ХАРАКТЕРИСТИКАПривод подачи осуществляет перемещения рабочих органовстанка, несущих режущий инструмент или обрабатываемую заготовку, в режиме установочных перемещений (позиционирование),когда работают поочередно отдельные приводы подач, либо в режимеформообразования (контурная обработка), когда одновременно работают несколько приводов подач.К приводам подач предъявляется следующие требования:• обеспечивать заданные скорости перемещения на рабочих и холостых ходах.
Для рабочих ходов требуется бесступенчатое регулирование рабочих подач в заданном диапазоне. При этом скорость холостого хода может быть от 20 до 80 м/мин;• обеспечивать необходимую тяговую силу в приводе для преодоления сил резания и перемещения рабочего органа станка приобработке заготовки;• иметь высокую жесткость, что определяет точность перемещений рабочего органа и его динамическое качество;61• в механизмах привода подачи должны быть исключены зазорыи обеспечены минимальные силы трения;• иметь высокую надежность работы, простоту изготовления иобслуживания.В приводах подачи станков с ЧПУ используются электрический,электрогидравлический, гидравлический и пневматический следящие приводы.
Но наиболее широкое распространение получил электрический следящий привод подачи, который обеспечивает удобстворегулирования скорости в широком диапазоне с высокой точностьюи быстродействием. В состав следящего электропривода конструктивно входят электродвигатель, силовой преобразователь (питающийэлектродвигатель), регуляторы, обеспечивающие требуемое качестворегулирования, механические элементы привода, измерительныепреобразователи систем обратной связи.На рис. 3.10 показаны два варианта построения следящих электрических приводов подач (с применением круговых ИП в системеобратной связи).В первом варианте (рис.
3.10, а) приводной электродвигатель 1установлен и соединен через муфту 2 непосредственно с ходовымвинтом шариковой винтовой пары 3. Это позволяет значительно упростить и сократить длину кинематической цепи привода подачи,увеличить ее крутильную жесткость и уменьшить число зазоров,влияющих на точность передачи движения.
Однако при большихосевых габаритах приводного электродвигателя возникают проблемыс габаритными размерами станка. В этом случае можно применитьвторой вариант (рис. 3.10, б), когда электродвигатель 1 убираетсявнутрь станины станка, а вращение от него передается на ходовойвинт 3 через зубчатую ременную передачу 2.Для соединения вала электродвигателя с ходовым винтом применяются специальные муфты сильфонного типа. Конструкция такоймуфты показана на рис.
3.11. Муфта 2 соединяет с помощью конических втулок 4 и 6, затягиваемых болтами 5 и 7, вал 3 электродвигателя с ходовым винтом 1 привода подачи. Указанная муфта обеспечивает эффективное соединение вала электродвигателя с ходовымвинтом при высокой крутильной жесткости, что важно для точнойпередачи движений. Аналогичные муфты применяются для соединения ходового винта с валом кругового ИП.На рис.
3.11 показана также опора ходового винта, в качестве которой применяется новый комбинированный подшипник 9 в комплекте двойного упорного роликового подшипника и радиальногоподшипника с игольчатыми роликами (ГОСТ 26290–90), устанавливаемого с предварительным натягом, который создается гайкой 8,а его величина определяется осевым размером втулки 10.621а)3223б)1Рис. 3.10. Структурные схемы построения приводов подач:а — электродвигатель передает вращение непосредственно на ходовой винт;б — то же через зубчатую ременную передачуВ приводах подач станков вращательное движение электродвигателя преобразуется в поступательное перемещение рабочего органа в большинстве случаев с помощью передачи ходовой винт–гайка.56789104321Рис. 3.11.
Конструкция соединительной муфты и опоры ходового винта63Ранее в приводах подач обычных станков применялась передачаходовой винт–гайка с трением скольжения. Однако большие потерина трение (КПД этих передач не более 0,3), большая разница коэффициентов трения покоя и движения делали их неэффективными идаже неприемлемыми в станках с ЧПУ. Поэтому были разработанышариковые винтовые пары (ШВП) с трением качения. В данной передаче винтовые поверхности гайки и ходового винта не контактируют непосредственно друг с другом, как это было в передаче с трением скольжения, а разделены перекатывающимися шариками (поаналогии с шарикоподшипником). В результате КПД этих передачдостигает величины 0,9–0,95. Однако это преимущество обернулосьнедостатком — ШВП являются несамотормозящимися передачами,что необходимо учитывать при их применении.Рассмотрение кинематики движений шариков 1 в ШВП при вращении ходового винта 3 (рис.
3.12) показало, что они, контактируяс вращающимся ходовым винтом и неподвижной гайкой 2 (онаимеет осевое перемещение), будут перекатываться в сторону вращения ходового винта, но со скоростью v0 = 1/2vA. В результате шарикимогут выйти из зацепления винта и гайки. Их необходимо ловить вконце гайки и передавать в ее начало. Это делается двумя способами.В первом случае в гайке 1 применяют и устанавливают специальныевкладыши 2, замыкающие один виток гайки с шариками 3 (рис.
3.13).В результате шарики 3 перекатываются в одном витке резьбы гайки,замкнутом вкладышем 2. Таких вкладышей может быть 2–4 в зависимости от количества шариков в гайке.При втором варианте возврат шариков производится специальными каналами возврата в виде одной–трех трубок, расположенныхна поверхности гайки. Здесь уже длина канала возврата (трубки) получается достаточно большой, шарики там уже не перекатываются,а проталкиваются в начало гайки с потерями на трение по стенкамтрубки. Фирма THK Co. (Япония) предложила конструкцию ШВП,21364Рис.
3.12. Кинематикадвижений шариков в ШВП123Рис. 3.13. Конструкция ШВПс каналом возврата шариковв одном витке резьбы ввиде вкладышагде шарики уже не контактируют друг с другом, а разделены втулками, в результате чего должны снижаться потери на трение. С другой стороны, наличие втулок снижает количество шариков в ШВП,а их количество определяет нагрузочную способность ШВП. Очевидно, в этом случае придется увеличивать осевые размеры гайки.Учитывая высокие требования по точности перемещений рабочихорганов, составные механизмы привода подач должны иметь высокую жесткость, в них должны отсутствовать зазоры при сохранениивысокого КПД.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
