Файл: Кашепава М.Я. Современные отечественные и зарубежные координатно-расточные станки обзор.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 14.07.2024
Просмотров: 113
Скачиваний: 0
В приводе главного движения рассматриваемого типа приме няют одно- и многоскоростные электродвигатели.
Односкоростной электродвигатель переменного тока исполь зуется на отечественном КРС модели 2В460 и на станках зарубеж ных фирм (SIP, Mitsui Seiki и др.). Чтобы обеспечить достаточно частый ряд скоростей вращения шпинделя, необходимо применять весьма сложную коробку скоростей и систему переключения зуб чатых передач.
В целях сокращения количества переключаемых шестерен и уп рощения коробки скоростей многие фирмы применяют двух- и трехскоростные электродвигатели. Двухскоростные электродвигате
ли приняты на отечественных станках моделей 2В460, |
2Б460 |
и |
2А470, а также зарубежных моделей Гидроптнк 6А, Гидроптнк |
7А |
|
и Гидроптнк 8Р фирмы SIP, № 5 фирмы Mitsui Seiki |
и др. |
Рис. 9. Кинематическая схема вертикальной шпиндельной головки и схема ме ханизма переключения скоростей станка модели 2В460
На рис. 9 приводятся схемы вертикальной шпиндельной головки
и механизма |
переключения скорости КРС модели 2В460 |
(последних |
|
выпусков). |
Привод |
шпинделя осуществлен от двухскоростного |
|
электродвигателя / |
(л = 720/1430 об/мин) мощностью |
2,3/3,9 кет. |
Передача вращения от электродвигателя к коробке скоростей, содержащей пять валов, тройные зубчатые блоки 2 и 3 и двойной зубчатый блок 4, осуществляется через муфту переменной жестко сти 5, поглощающую резкие толчки. Двигатель тормозится с по мощью электромагнитной муфты 6, укрепленной на корпусе го-
91
ловки. Коробка скоростей в сочетании с двухскоростным электро двигателем обеспечивает 21 ступень скоростей вращения шпинделя в пределах 20—2000 об/мин со знаменателем ряда геометрической прогрессии ф = 1,25. Переключение скоростей осуществляется пере мещением тройных 2 и 3 и двойного 4 зубчатых блоков.
Привод перемещения блоков гидравлический с электрическим
управлением. Для каждого |
передвижного блока имеется по |
две |
||
полости рабочего цилиндра, |
в |
которых перемещаются поршни |
7, |
|
8 и 9. Непосредственно на поршнях закреплены |
поводки 10, 11 и |
|||
12 для перемещения зубчатых |
блоков 2, 3 и |
4 соответственно. |
Масло подается в одну или в другую полость рабочего цилиндра или в обе полости одновременно. При этом дополнительный пор шень устанавливает промежуточную базу для среднего положения зубчатого блока. Поджим блока в среднем положении осуществ ляется за счет разности давлений масла в обеих полостях рабочего цилиндра. Фиксация зубчатых блоков в каждом рабочем положе нии осуществляется защелкой 13. Перед тем как произвести пере ключение, защелка перемещается электромагнитом и освобождает зубчатые блоки.
Для выбора скорости вращения шпинделя следует нажать ру коятку 14 вариатора скоростей, расположенную на основном под весном пульте управления 15, и повернуть ее в нужное положение. Вместе с рукояткой вариатора поворачивается кодовый барабан с кольцами, которые через пружинные контакты замыкают соот ветствующие электрические цепи. Если при переключении блоков шестерен торец зуба одного венца попадет в торец зуба другого венца, то для защиты торцов зубьев от интенсивного износа и для полного зацепления зубьев предусмотрено автоматическое импульс ное реверсивное включение двигателя главного движения при мно гократно уменьшенном моменте.
Для контроля окончания цикла автоматического переключения скоростей на пульте имеется сигнальная лампочка, которая гаснет по окончании цикла переключения.
Для сокращения зубчатых |
передач и обеспечения бесступенча |
||||||
того |
изменения скоростей в приводе главного |
движения |
применя |
||||
ются |
механические вариаторы |
в сочетании |
с |
коробкой |
скоростей |
||
и с одноили двухскоростными |
асинхронными |
электродвигателями. |
|||||
Такое решение с использованием клиноременного |
вариатора |
имеет |
|||||
место |
на отечественных продукционных |
КРС |
моделей |
243В, |
243ВФ2 (рис. 10) и на многооперационном станке модели 243ВМФ2.
От асинхронного электродвигателя 7 движение через клиноременный вариатор 2 передается трехступенчатой коробке скоростей с двойным перебором. Верхний диапазон скоростей вращения шпинделя передается через зубчато-ременную передачу 3 при включенной муфте 4 (подвижной блок 5 при этом находится в нейтральном положении), а средний и нижний — через подвижной блок 5 при включенной муфте 4. Переключение двойного блока и
92
муфты осуществляется тремя электромагнитами. Положение яко рей электромагнитов контролируется микропереключателями. Контроль скорости вращения вариатора производится тахогенератором 6, связанным через эластичную муфту с первым валом коробки скоростей.
Рис. 10. Кинематическая схема привода главного движения и привода подач гильзы продукционного станка с ЧПУ модели 243ВФ2
Изменение передаточного отношения вариатора в диапазоне 1:4 производится двигателем 7, который через цилиндрический ре дуктор вращает винт 8 и перемещает каретку 9. Крайние поло жения каретки контролируются микропереключателями и жестки ми упорами.
Выходной шлицевый вал 10 коробки скоростей с помощью зуб чато-ременной передачи / / передает вращение на шпиндель 12, который выполнен заодно целое с хвостовой частью со шлицами.
КРС с механическими вариаторами изготовляются также фир мами Hauser (все модели малых одностоечных станков), Lindner (модель LB14C), Mitsui Seiki (модели № 0 и 4В), Pernin (модели AV-1, AV-2 и AV-4) и др.
Преимущества |
привода главного движения |
с механическим ва |
риатором— простота электрооборудования и |
меньшая стоимость |
|
по сравнению с |
регулируемым электроприводом. Однако привод |
с вариатором имеет ряд недостатков, ограничивающих его исполь зование на особо точных КРС средней и большой мощности:
интенсивный износ деталей вариаторов с металлическими фрик ционными элементами;
93
значительный габарит и вес для передачи мощности 2—3 кет: недостаточно гибкое управление приводом с несколькими диа
пазонами регулирования;
небольшой диапазон регулирования скоростей в пределах каж дой ступени и наличие в приводе двухили трехступенчатой ко робки скоростей;
высокие требования к точности деталей вариаторов (в особен ности ремней) для обеспечения их бесшумной и безвибрационной работы.
Следует, однако, отметить, что механические шариковые вариа торы, предназначенные для станков с небольшой мощностью главного привода (до 0,5—1 кет), используются рядом фирм (Hauser, Mitsui Seikii) и, имея широкий диапазон регулирования, успешно конкурируют с регулируемым электроприводом.
Диапазон регулирования вариаторов с широким ремнем обычно не более 4—6, шариковых вариаторов — до 15—25.
Регулируемый электродвигатель постоянного тока широко при меняется на многих отечественных и зарубежных КРС. В послед ние годы такой привод осуществлен на отечественных станках моде лей 2411, 2421, 2431, 2Д450, 2457. 2458 и 2459 и на станках зарубеж ных фирм .моделей LB-12 и LB-15A (Lindner), № 5 (Hauser), № 7 (Mitsui Seiki), 60H (SIP), 3SOE (Dixi), KBNE-30 (Kolb) и др.
Основные преимущества этого привода по сравнению с приво дом от асинхронного электродвигателя в сочетании с коробкой скоростей следующие:
бесступенчатое изменение скоростей в процессе обработки; более точный подбор оптимальных режимов обработки; сокращение количества зубчатых передач и других деталей уз
лов привода; повышение удобства управления;
возможность осуществления низких «обкаточных» скоростей вращения шпинделя.
Регулируемый привод с использованием двигателя постоянного тока имеет и ряд недостатков: увеличение габарита и веса элект родвигателя, снижение к.п.д., снижение жесткости механической характеристики привода, потеря мощности при больших диапазо нах регулирования. Кроме того, с применением регулируемого электропривода увеличивается стоимость станка и требуется более квалифицированное обслуживание.
Однако, учитывая характер выполняемых на КРС работ, не требующих высоких энергетических показателей привода, а также их высокую общую стоимость, все более широкое использование такого привода следует считать целесообразным.
В современных станках с регулируемым электроприводом при няты два основных кинематических решения — изменение скоро стей в нескольких механических диапазонах, что требует дотюлни-
94
тельной простой зубчатой коробки (на две или три скорости); изменение скоростей в одном механическом диапазоне.
Привод с использованием дополнительной коробки скоростей позволяет смещать диапазоны скоростей и сокращать необходимую величину диапазона регулирования электродвигателя. При этом обеспечивается достаточная мощность привода на нужных диапа зонах скоростей вращения шпинделя при электродвигателях мень шей номинальной мощности.
Наиболее рационально при большом общем диапазоне регули рования применение привода с трехступенчатой коробкой скоро
стей (на отечественных |
станках моделей 2В440А, 2А450 [8], [14] и |
|
на зарубежных |
станках |
моделей 2436, 2442, 2443 и 2657 фирмы |
Newall, LB-15A |
фирмы Lindner и др.). |
Привод с использованием двухступенчатой коробки скоростей
применен на станках моделей 2431, 2455, 2Д450, 2457, 2458 |
и 2459 |
и на многооперационном станке модели Jidic Н-5В фирмы |
Mitsui |
Sesiki. |
|
Привод главного движения станка модели Jidic Н-5В осуществ ляется от регулируемого электродвигателя постоянного тока, смон тированного на корпусе шпиндельной бабки. Двухдиапазонная коробка скоростей переключается двумя магнитными муфтами.
На рис. 11 показана кинематическая схема привода главного движения, подачи выдвижного шпинделя и шпиндельной бабки КРГС модели 2458.
^1
Рис. 11. Кинематическая схема привода главного движения, подачи выдвижного шпинделя и шпиндельной бабки КРГС модели 2458
95
Вращение от электродвигателя постоянного тока 1, установлен ного на салазках стойки, передается к шпиндельной бабке через двухзвенную шарнирную передачу с плоскозубчатыми ремнями. Каждое звено передачи состоит из плоскозубчатого ремня 2 (3), армированного стальным тросом, двух шкивов 4 и 5 (6 и 7) и же сткого разъемного стержня, предназначенного для смены и натя жения ремней. Вращение на полый шпиндель с приемного вала шпиндельной бабки 8 передается через прямозубую цилиндриче скую пару шестерня—муфта 9 и колесо 10, обеспечивающую нижний ряд скоростей вращения шпинделя 12,5—315 об/мин при скорости вращения двигателя 125—3150 об/мин или при переключении ше стерни—муфты 9 — через косозубую цилиндрическую пару 11 и 12, обеспечивающую верхний ряд скоростей 400—1600 об/мин при ско рости вращения двигателя 800—3200 об/мин.
Переключение блока и муфты гидравлическое с электрическим управлением. При переключении скоростей в случае попадания торца зуба шестерни—муфты 9 в торец зуба зубчатой шолумуфты 11 или в торец зуба колеса 10 предусмотрен реверсивный им пульсный поворот вала электродвигателя. Переключение шпинде ля в нейтральное положение осуществляется от тумблера, располо женного на главном пульте управления. Скорость двигателя регулируется автоматически от тиристорного преобразователя с обратной связью по скорости. Реверс шпинделя осуществляется путем реверса электродвигателя.
Привод, в котором весь диапазон скоростей шпинделя обеспе чивается только электрическим регулированием, применяется на станках моделей 2411 и 2421, а также на станках моделей 60Н фирмы SIP, ВКоЕ 315X450 и 450x800 фирмы Mikromat, HYOP-65, HYOP-80, HYOP-120 фирмы Burkhardt, CS-2 фирмы ICMA San Giorgio.
На рис. 12 представлена кинематическая схема привода глав ного движения станка модели 2421.
Вращение от двигателя / |
(N=\ кет, /г = 1500 об/мин) |
к |
шпин |
делю 2 передается в одном |
механическом диапазоне с |
помощью |
|
плоских ремней 3 и 4 и промежуточного вала / без участия |
зубча |
||
тых передач. |
|
|
|
Бесступенчатое регулирование скорости вращения двигателя (100—2250 об/мин) обеспечивается магнитным усилителем.
Шпиндель получает вращение (135—3000 об/мин) от приводно го шкива 5, смонтированного на отдельном кронштейне и закреп ленного на колонне, через шлпцевый вал 6 и плавающую (само центрирующую) муфту 7.
Обороты электродвигателя в диапазоне 1:10 вниз от номиналь ных регулируются изменением напряжения на якоре, а в диапа зоне 1:2,25 вверх от номинальных — ослаблением поля.
Электродвигатель шпинделя охлаждается вентилятором, приво димым во вращение отдельным асинхронным электродвигателем.
96
Следует отметить, что применение упомянутых приводов свя зано с трудностями выполнения многих технологических операций в нижней части диапазона скоростей шпинделя, так как глубокое
Рис. 12. Кинематическая схема привода главного движения и привода подач гильзы КРС модели 2421
электрическое регулирование в якоре значительно снижает мощ ности в этой части диапазона. Кроме того, при широком диапазоне изменения скоростей электродвигателя усложняется система регу лирования электропривода.
4—1558 |
97 |
|
Внастоящее время применяются несколько систем управления скоростью вращения электродвигателя привода главного движе ния: генератор—двигатель (Г—Д); от магнитных усилителей (ПМУ), от полупроводниковых выпрямителей; с тнристорным ре гулированием.
Впоследние годы наблюдается тенденция к замене вращаю щихся преобразователей тока статическими (магнитными и полу проводниковыми). Подробнее вопросы электропривода главного
движения некоторых моделей КРС рассмотрены в работах [3, 6].
Регулируемый гидродвигатель в приводе главного движения по сравнению с рассмотренными ранее применяется реже. Однако в последние годы за рубежом наметилась тенденция к расширению применения гидроприводов в механизмах подач и главного движе ния.
КОМПОНОВКА ПРИВОДОВ
Размещение элементов и узлов привода главного движения на КРС существенно влияет на точность и работоспособность станка, так как они в значительной степени являются источником тепло образования, вибраций и шума.
|
На всех отечественных двухстоечных станках электродвигатель, |
а |
также другие элементы главного привода обычно расположены |
на |
салазках (каретках) шпиндельной бабки слева от шпинделя |
или на верхней части корпуса шпиндельной бабки вместе с короб кой скоростей.
В современных КРС для уменьшения деформаций от нагрева шпиндельной бабки двигатель главного привода охлаждают спе циальным вентилятором вытяжного действия с направленным по
током воздуха (на станках |
моделей |
Гидроптик 6А |
и Гидроптпк |
|
7А фирмы SIP и № 5 фирмы Hauser). |
|
|
|
|
На отечественных КРГС |
моделей |
2457, 2458 и 2459 с |
целью |
|
снижения вибраций и тепловыделения |
в шпиндельной |
бабке |
элект |
родвигатели главного движения вынесены на салазки стойки, а на
станках последних моделей фирм SIP |
(модели МР-5Е, |
Гидроптпк |
|
6А и Гидроптик |
7А), Miitsui Seiki (модель № 5) и Hauser (мо |
||
дель № 5) — на |
салазки шпиндельной |
бабки. |
|
Если электродвигатель расположен |
над шпиндельной |
бабкой, то |
улучшаются условия отвода тепла от двигателя, но повышается вибрация. Такое расположение электродвигателя имеют отече ственные станки моделей 2В460, 2Б460, 2А470 и другие, а также станки фирм SIP (модель Гидроптик 8Р), Mitsui Seiki (модели
№7), Kolb, MAS и др.
На станке модели 2460, а также на крупных двухстоечных
станках фирмы Burkhardt (моделей HYOP-200, HYOP-280, HYOP-300 и HYOP-460) электродвигатель размещен за поперечи ной на специальной подвижной каретке. При таком размещении обеспечивается уравновешивание подвижной поперечины на направ ляющих стоек, уменьшение веса и габарита шпиндельной головки.
98