Изготовление деталей на металлорежущих станках с программным управлением по стадиям технологического процесса част 2 (849669), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Переключение этого блока поршнеl\1 гидроцилиндра позволяет получить двадиапазона частот вращения шпинделя (низких и высоких). Регулирование частот вращения внутри каждого диапазона производитVся системои управления электродвигателя.В ряде станков с ЧПУ применяется привод в виде моторашпинделя (рис.5.1,г), когда шпиндель является одновременно ротором встроенного электродвигателя.На рис.5.2показана конструкция узла шпинделя многоцелевого станка с ЧПУ с горизонтальной компоновкой шпинделя моделиVcenter-H500гателем.фирмыРотора статорVictor(Тайвань) со встроенныJ.vr электродви4 электродвигателя установлен на шпинделе 5,3 с обмотками -в корпусе с каналами подачи воды дляохлаждения. Также охлаждение проводится и передней опорышпинделя подачей воды по каналам гильзыJ.Зажим оправокв шпинделе станка проводится тарельчатыми пружинамижиJ.vrгидроцилиндром-6 , а раз7.Конечным звеном привода главного движения является шпинVдельныи узел, и в частности сам шпиндель станка.Шпиндельный узел (ШУ) должен обеспечивать:■восприятие сил резания и сил от веса заготовки при маль1х статических, динамических и термических смещениях;■возможность изменения в широких пределах частот вращенияшпинделя ;■зажим-разжим заготовки (на токарных станках) или оправкис инструментом (на фрезерных и многоцелевых станках).21Рис.5.2.4 53б7Конструкция узла шпинделя со встроенным электродвигателем(мотор-шпиндель):1и 2 -соответственно гильзы для охл.аждения передней опоры и статора электродвигателя;3-статор;4-ротор;5 -шпиндель; бгидроцилиндр разжима оправки с инстрУJvrентом110-тарельчатые пружины;7-Масляный зазоМасляный зазоТела качениябаватчик положенияgгРис.а-5.3.Основные виды опор шпинделей:подшипник качения;6и в-'-'соответственно гидродинdl\lшческий и гидростати-ческии подшипники скольжения; г-'-'._,подшипник с газовои смазкои;g-Vактивныи~магнитныи подшипникМногие характеристики ШУ определяют тип опор шпинделяи их конструктивное исполнение.На рис.5.3 схематичнопоказаны основные виды опор шпинделей.
Наибольшее применение в ШУ получили опоры с подшипниками качения (рис.5.3,а).В отдельных станках при специфических требованиях к точности, быстроходности, демпфированию, снижению потерь натрение применяются также опоры с подшипниками скольжениясжидкой(рис.5.3, 6,смазкой(гидродинамическиеигидростатические)в), с подшипника!\1и с газовой смазкой (рис.5.3,г),а в последнее время и с активными магнитными подшипниками5.3, g).На рис.
5.4(рис.показан пример конструкции шпиндельного узла,достаточно широко применяемой в станках с ЧПУ.В передней опоре 6 шпинделя установлены два подшипника:радиальный двухрядный роликоподшипник 1 и упорно-радиальный шарикоподшипник 2. Роликоподшипник 1 воспринимает радиальную нагрузку на шпиндель. Радиальный зазор в подшипнике111З218- · - · - · - · - ·- ·-Jl--f---1- - ·- · -П-1--t-!1- ·Н-- · - ·5Рис.1-5.4.46Пример конструкции шпиндельного узла:радиальный двухрядный роликоподшипник;коподшипник; Звтулка;-4-гайка;шайба;5-2 6-упорно-радиа1,ьный шарипередняя опора шпинделяи предварительный натяг создаются и регулируются гайкой4.Внутреннее кольцо данного подтттипника при осевом смещенииперемещается по конусной опорешпинделя и деформируется6в радиальном направлении .
Величина натяга (смещения) регулируется шайбой5.Для съеl\1а такого роликоподшипника с конуснойповерхности шпинделя производится подача масла под давлениемпо трубопроводу в осевое отверстие в шпинделе.Для восприятия осевого ус илия в данно~v1 ШУ (см. рис.применяетсяVупорно-радиальныисоздается гайкоймероl\1 втулки4,подшипник,натягв5.4)которома величина натяга определяется осевым разВ задней опоре ШУ применяется двухрядный ро3.ликоподшипник,аналогичный рассмотренному выше.вариант конструкции применяется для низко -иДанныйсреднескоростных ШУДальнейшие разработки подшипников качения в основном ведутсяпо двумнаправлениям:исп ользованиюс керамическими телами качения игибридных опорстальными кольцаl\1и;уменьшению диаметра шариков в обычных опорах.К числу основных достоинств керамических (из нитрида кремния) шариков в гибридных опорах относят:■меньшую на60 % посравнению со стальными массу шариков ,что ведет к существенному снижению центробежных сил;50 % больший■намодуль упругости, увеличивающий жесткость;■минимальный коэффициент трения, снижающий износ и потери на трения;■меньшее на29 % температурное расширение,vчто сокращает не-Vконтролируемыи предварительным натяг опоры.В некоторых станках шпиндель изготовляют из углепластика,в результате чего он примерн о в1126 раз легче металлического ,а раз -ность температурных деформаций егоменьше наVпереднеииVзаднеишеек20 %.Подробнее вопросы по типу опор шпинделей , их конструктивномувисполнениюитехническимхарактеристикамосвещены[11, 14, 18, 19].Во фрезерных и многоцелевых станках шпиндель имеет конусное отверстие (конус7: 24) , куда устанавливается хвостовик оправки ,имеющийтакжеконус7 : 24, выполненный по ГОСТ25827 - 2014 «Хвостовики инструментов с конусом 7: 24 для ручной и автоl\1атической смены инструмента.
Типы А, AD, AF, U, UD,UF, J, JD и JF. Размеры и обозначение », с режущим инструментом.Перед установкой оправки шпиндель должен иметь строго ориентированное положение,а его посадочное отверстие часто продуVвается сжатым воздухом для удаления возможных загрязнении.Зажим хвостовика оправки с инстрУJ.\1ентом в шпинделе производится ее осевыl\1 смещением тарельчатыl\1и пружинами с захватомзаспециальную часть хвостовика оправкиVспециальноилепестковой цангой либо с помощью шарикового захвата.
РазЖИJ.\1оправокпроизводится ,какправило ,гидроцилиндромс поршнеl\1.В токарных станках с ЧПУ на шпинделе устанавливается патрон , в котором зажим обрабатываеl\1ой заготовки производитсяавтоматически спомощью гидроцилиндра илипневl\1оцилиндра.Если в качестве заготовки применяется пруток, тогда в шпинделеустанавливаются подающая и зажимная цанги.5.2.ПРИВОДЫ ПОДАЧИ РАБОЧИХ ОРГАНОВСТАНКАЭлектрический привоg поgачи осуществляет перемещения рабочих органов станка, несущих режущий инструмент или обрабатываемую заготовку, в режиме установочных перемещений (позиционирование), когда работают поочередно отдельные приводыподач, либо в режиме формообразования (контурная обработка) ,когда одновременно работает несколько приводов подач.К приводам подач предъявляются следующие требования:■обеспечиватьзаданныескоростиперемещениянарабочихи холостых ходах. Д,ЛЯ рабочих ходов требуется бесступенчатоерегулирование рабочих подач в заданном диапазоне, при этомскорость холостого хода может быть20 ...
80м/мин;113■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;■исключить зазоры в механизмах привода подачи и обеспечитьминимальные силы трения;■иметьвысокуюнадежностьработы,простотуизготовленияи обслуживания.В приводах подачи станков с ЧПУ используются электричеVVскии,электрогидравлическии ,VVгидравлическии и пневl\1атическииследящие приводы. Но наиболее широкое распространение получил электрический следящий привод подачи , который обеспечивает удобство регулирования скорости в широком диапазоне с высокой точностью и быстродействием.
В его состав конструктивновходят электродвигатель,силовой преобразователь(питающийэлектродвигатель), регуляторы , обеспечивающие требуемое качестворегулирования,механическиеэлементыпривода,измерительные преобразователи систем обратной связи.На рис.5.5показаны два варианта построения следящих электрических приводов подач.213ипа2х31хм--бРис.а1-5.5.Структурные схемы построения приводов пода1.1:электроgвигателъ (передает вращение непосредственно на ходовой винт):приводной электродвигатель;2-r-1уфта;3-шариковая винтовая пара;электроgвигателъ gля переgачи вращения через зубчатую ременную переgачу.приводной электродвигатель;1142-зубчатая реJ\11енная передача;3-61-ходовой винт576В91041111~J·- ·- ·- · -·- ·-+сз25.6.Рис.1ки;Конструкция соединительной муфты и опоры ходового винта:ходовой винт;5и17-болты;2-l\1уфта;8-гайка;3-9-вал электродвигателя;4иконические втул6-комбинированный подшипник;В первом варианте (см.
рис.5.5,1О -втулкаа) приводной электродвигатель1 установлен и соединен через муфту 2 непосредственно с ходоВЫl\1 винтом шариковой винтовой пары З. Это позволяет значиvтельно упростить и сократить длину кинематическои цепи привода подачи , увеличить ее крутильную жесткость и Уl\1еньшить числозазоров , влияющих на точность передачи движения. Однако прибольших осевых габаритах приводного электродвигателя возникают проблемы с габаритныl\1и размерами станка.Тогда можно приl\1енить второй вариант {см. рис.5.5, 6),когдаэлектродвигатель1 убирается внутрь станины станка, а вращениеот него передается на ходовой винт 3 через зубчатую ременнуюпередачу2..ДЛЯ соединения вала электродвигателя с ходовым винтом применяются специальные муфты сильфонного типа.
Конструкциятакой муфты показана на рис.5.6.Муфта2соединяет с помощьюконических втулок4 и 6, затягиваемых болтами 5 и 7, вал 3 электродвигателя с ходовым винтом 1 привода подачи. Указанная муфта обеспечивает эффективное соединение вала электродвигателяVVс ходовым винтом при высокои крутильнои жесткости , что важнодля точной передачи движений. Аналогичные l\1уфты применяются для соединения ходового винта с валоl\1 кругового ИП.На рис.5.6показана также опора ходового винта, в качествекоторой применяется комбинированный подтrrипник9в коl\1плек-vте двоиного упорного роликового подшипника и роликового ради-115ального подшипника с игольчатыми роликами (ГОСТ26290-84« Подтттипники радиальные и упорные двойные роликовые комбинированные .
Технические условия»). Подшипник9 устанавливается с предварительным натягом, который создается гайкой В, а еговеличина определяется осевым размером втулки1О.В приводах подач станков вращательное движение электродвигателя преобразуется в поступательное перемещение рабочего органав большинстве случаев с помощью передачи ходовой винт -гайка.Ранее в приводах подач обычных станков применялась передача ходовой винт-гайка с трением скольжения. Однако большиепотери на трение (КПД этих передач не более0,3) ,большая разница коэффициентов трения покоя и движения делали их неэффективными и даже неприемлемыми в станках с ЧПУ, поэтомубыли разработаны шариковые винтовые пары (ШВП) с трениемкачения. В данной передаче винтовые поверхности гайки и ходового винта не контактируют непосредственно друг с другом, какэто было в передаче с трением скольжения, а разделены перекатывающимися шариками (по аналогии с шарикоподшипником).В результате КПД этих передач достигает величиныРассмотрение кинематики движений шариковщении ходового винта (рис.5.7,0,90 ...
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
