Проектирование автоматизированнь1х станков и комплексов (862475), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Для удобства расчетов передаточные отношения выбирают равнымиили кратными значениям знаменателя стандартного ряда i = <pk (где k - целоечисло), напримерi = 1,06; 1,41; 2; 2,51и т. д.График частот вращения строят следующим образом:1) для каждого вала коробки скоростей приводят свою шкалу частот вращения, на которой точками отмечают их число;2)на каждой шкале частоты вращения указывают в логарифмическоммасштабе, поэтому геометрический ряд частот вращения представляют в виде точек, расположенных между собой на одинаковом расстоянии (чем пра-622.Проектирование станков----------------------------- I12 3 4 5 6баiвщlIiвщшIVi5i42 3 4 5 61.<р 31 2 3 4 5 6JвгРис.2.9.
Схема коробки скоростей с z = 2·3 = 6щения (6) и варианты структурных сеток (в, г)(а), график частот вравее точка, тем выше частота вращения); расстояние между соседними частотами равно с:р;3)передаточные отношения изображают линиями, соединяющими точкисоответствующих частот вращения соседних валов.Наклон линии отражает характер передачи: вправо(i > 1), влево - замедлительная (i < 1); параллельныеi = 1, т. е. передаточное отношение постоянное.-ускорительнаялинии означают, чтоПо графику легко проследить изменение частот вращения на шпинделе.Передача от электродвигателя к валуIIзамедлительная. Далее блок из трехшестерен сообщает три различные частоты вращения валуIII.На графикевидно, что соответствующие им передаточные отношения будутi1= 1;Передача от вала Ш к валуi2IV= 1 /с:р; i3 = 1 /с:р2 .осуществляется двумя парами шестерен спередаточными отношениями i4 и i 5 • На графике i4= <р -ускорительная передача, которая может быть включена при любой частоте вращения валаIII,что обозначено параллельными линиями.
Шпиндель получает частоты вращения n4, п 5 , щ, вместе с которыми три другие частоты вращения п 1, п2 , п 3должны составлять геометрический ряд. Как видно на графике, для этого2необходимо, чтобы i5 = 1 /с:р • Требуемый геометрический ряд частот вращенияна шпинделе можно получить несколькими вариантами. Конструктор должен2.3.
Привод главного дви:женuя63выбрать лучший из них, которому соответствуют меньшие габаритные размеры коробки скоростей и более благоприятные кинематические и динамические характеристики. Для этого строят структурную сетку, которая в отличиеот графика частот вращения всегда симметрична.По структурной сетке (см. рис.2.9,в) можно установить только соотношение между передаточными числами, но не их значения :i1 : i2: iз= <р;..14: ls= <р3.Структурная сетка, которая дает менее полные кинематические характеристики коробки скоростей, нужна для того, чтобы сначала выбрать структурный вариант, а затем переходить к построению графиков частот вращения.
Так, для одной и той же коробки скоростей на рис.2.9, г изображены дваварианта структурной сетки, обеспечивающие геометрический ряд частотвращениянашпинделе,однакопередаточныеотношенияпромежуточныхдвухваловых передач будут у них отличаться:.••11 : 12: lз= <р2 ; i4: is = <р.IIтr23 4567 8Рис. 2.10. Вариантыcz=3·2·2=129 10 11 122структурных3 4сетокдля5 67 89 10 11 12коробкискоростейДля построения структурных сеток следует пользоваться следующимиправилами:1) число рвариантов структурных сеток равно числу п перестановок промежуточных двухваловых передач,р = п!.
Например, прир= 6;z = 3·2 = 6п =входящих в2ир =2,коробку скоростей, т. е.а приz = 3·2·2 = 12п =3и642.2)Проектирование станковдля построения вариантов структурных сеток необходимо все промежуточные передачи разделить на группы1, 11, 111и т. д. Лучи группыструктурной сетке расходятся на расстояние q>, группы111 -на (j)z,zн , группыIV -на (j)z,zнzш и т. д., гдеz1,11 -zп, zш,на <pz1zrv -,Iнагруппычисло лучей в соответствующей группе.На рис.2.10приведены шесть вариантов структурных сеток, когда промежуточным двухваловым передачам последовательно присваивают номерагрупп1- 111.Для коробок скоростей станков, где происходит уменьшение частотывращения от ведущего (приводного) вала к ведомому (шпинделю), чащелучшим является первый вариант с веерообразной схемой. Скоростные зубчатые колеса в этом случае имеют меньшие размеры, так как при данноймощности они будут передавать меньшие крутящие моменты.
Поэтому веерообразная схема будет соответствовать более компактной коробке скоростей. 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.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
