Разделы сайта

Читаемое

Обновления Sep-2017

Промышленность Ижоры -->  Станки механосборочного производства 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 [ 35 ] 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96


Рис. 12.10. Электромеханический привод главного движения:

/ - планетарный редуктор; 2 - регулируемый двигатель постоянного тока

ханических шпиндельных узлов, в которых ротор электродвигателя насаживают непосредственно на шпиндель станка.

Способ переключения передач определяется назначением станка и в основном зависит от частоты переключения, необходимости его автоматизации и дистанционного управления приводом.

Системы ручного переключения пока еще применяют в универсальных станках общего назначения; основные их достоинства - простота и низкая стоимость. Как правило, применяют однорукоя-точные селективные (избирательные) системы управления, что способствует удобству управления и снижает время на переключение. При этом нет необходимости проходить через ненужные промежуточные положения зубчатых блоков. Конструкция селективной системы управления фрезерного станка представлена на рис. 6.7, описание ее работы приведено в гл. 6. В универсальных станках применяют и электрогидравлические механизмы преселективного управления. Под преселективным управлением понимают такое управление, при котором необходимые релчимы обработки на следующую операцию можно установить во время работы станка на предыдущей, что сокращает вспомогательное время, связанное с управлением станком.

В автоматических станках переключение скоростей часто осуществляется с помощью электромагнитных фрикционных или зубчатых муфт. Применение электромагнитных фрикционных муфт позволяет переключать скорости в процессе работы станка, однако уменьшает КПД станка, так как все зубчатые передачи находятся в зацеплении и существует повышенное трение в дисках.

Автоматические коробки скоростей с электромуфтами (АКС) выпускают централизованно с 9, 12 и 18 ступенями семи габаритов, рассчитанные на мощности от 1,5 до 55 кВт. Так как электромагнитные муфты нежелательно встраивать в шпиндельные бабки станков, то в станках с числовым управлением в приводах с двигателем постоянного тока применяют зубчатые передачи, переключаемые автоматически с помощью индивидуальных электромеханических (реже гидравлических) приводов. Схемы таких приводов даны на рис. 12.11. Их конструкцию и описание работы см. в гл. 6. В автоматических станках с большим числом механических передач возможны системы

управления, выполненные на базе соответствующих селективных или преселективных систем.

Компоновка привода главного движения определяется общей компоновкой станка, связанной с его служебным назначением и типоразмером, а также связями между отдельными элементами при-


Рис. 12.11. Схемы механизмов переключения передач в станках с ЧПУ:

п - с реечной передачей; б - с передачей винт -гайка; в - с гидроцилнндром

Рис. 12.12. Структурная схема подсистемы Главный привод : / - техническое задание на проектирование привода; 2 - анализ технического задания, выбор типа привода; 3 - заполнение бланка ьа поиск типовой кинематической структуры; 4 - поиск типовых решений; 5 - анализ типовых решений; 6 - заполнение бланка на синтез кинематической структуры; 7 - синтез структуры; 8 - анализ полученных вариантов; 9 - подготовка данных для эскизного про-е;:тироваиия; 10 - эскизное проектирование привода; - оценка вариантов конструкций; 12 - заполнение бланков для динамического расчета; 13 - динамический расчет; 14 - анализ результатов динамического расчета; 15 - оформление общего вида узла; 16 - заполнение бланков для комплексного поверочного расчета и моделирования; 17 - расчет н моделирование; 18 - анализ результатов; 19 - выдача заданий на деталировку; 20 - перейти к другому варианту конструкции ; 21 - есть ли еще вариант конструкции? ; 22 - перейти к следующему варианту структуры ; 23 - есть ли еще вариант структуры? ; 24 - ЭВМ; 25 - графопостроитель; 26 - банк типовых решений; К - операция, выполняемая конструктором; + - удовлетворительное решение ; - - неудовлетворительное решение

вода: двигателем, коробкой скоростей и шпиндельной бабкой. При раздельном приводе механическая часть состоит из двух узлов: коробки скоростей (редуктора) и шпиндельной бабки, соединяемых ременной передачей. Иногда в шпиндельную бабку помещают переборную группу. По такому типу конструируют приводы станков с числовым управлением с обычными асинхронными двигателями и АКС. Для удобства надевания ремней применяют консольное расположе-





ние шкива на конце шпинделя. Для создания более компактного привода применяют компоновки, в которых механическую часть встраивают непосредственно в шпиндельную бабку. Следует учитывать, что в этом случае вибрации, возникающие в коробке скоростей, а также выделяющаяся в ней теплота влияют на положение шпинделя и на точность его вращения.

В соответствии с общей тенденцией по автоматизации проектно-конструкторских работ в станкостроении разработана и действует автоматизированная подсистема Главный привод (рис. 12.12), входящая в общую САПР. Подсистема предназначена для синтеза кинематической структуры, проектных и проверочных расчетов элементов привода главного движения с электродвигателями переменного и постоянного тока и механической коробкой скоростей. Подсистема создана для работы в режиме диалога между конструктором и ЭВМ, когда выбор всех принципиальных решений, оценку результатов каждого этапа проектирования осуществляет конструктор, выделяющий задания на проведение последующих этапов проектирования или на повторение предыдущих. При наличии в системе соответствующего оборудования можно получить графическое изображение структурной сетки, эскизы развертки и свертки коробки скоростей.

В подсистеме имеется также автоматический справочник, позволяющий накапливать и выдавать по запросу различную техническую информацию (типовые структуры, характеристики комплектующих изделий, необходимые для расчетов).

ГЛАВА 13

ШПИНДЕЛЬНЫЕ УЗЛЫ СТАНКОВ § 1. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ

Шпиндель, являющийся конечным звеном привода главного движения и предназначенный для крепления инструмента или заготовки, оказывает существенное, часто лимитирующее, влияние на точность, производительность и надежность всего станка. Шпиндельные узлы станков в соответствии с предъявляемыми к ним требованиями должны обеспечить следующее.

1. Передачу на заготовку или инструмент расчетных режимов для заданных технологических операций.

2. Точность вращения, оцениваемую радиальным и осевым биением переднего конца шпинделя; для станков общего назначения в зависимости от класса точности станка должна соответствовать стандартным значениям; для специальных станков точность вращения зависит от требуемой точности обработки:

Д Ад/3, (13.1)

где А - биение шпинделя; Ад - допуск на лимитирующий размер готового изделия.

3.Жесткость (радиальная и осевая), определяемая по деформации шпинделя под нагрузкой; при этом жесткость на переднем конце шпинделя, Н/мкм,

/ = Fly, (13.2)

где F - сила, приложенная на переднем конце шпинделя, И; у - прогиб переднего конца шпинделя, мкм.

Деформация шпиндельных узлов в общем балансе упругих перемещений станков доходит до 50 %,а в некоторых типах до 85 %. Единых норм для назначения жесткости шпиндельных узлов не существует. Исходя из нормальной работы подшипников, жесткость на участке между опорами ограничивают величиной 250-500 Н/мкм (большие значения-для станков повышенной точности), что лимитирует диаметр шпинделя

dT/(0,05-0,l)P, (13.3)

где / - расстояние между опорами шпинделя.

Иногда ограничивают приведенной величиной жесткость переднего конца шпинделя станков нормального класса точности.

Возможно также определение жесткости шпинделя, исходя из требований к точности обработки. При этом определяют прогиб у от сил резания и момента привода при соответствующих режимах обработки; он ограничивается допуском на лимитирующий размер детали:

у < А /3. (13.4)

4. Высокие динамические качества (виброустойчивость), которые определяются амплитудой колебаний переднего конца шпинделя и частотой собственных колебаний. Вибрации, возникающие в шпиндельном узле, отрицательно сказываются на точности и чистоте обработки, стойкости инструмента и производительности станка Желательно, чтобы собственная частота шпинделя была не ниже 500- 600 Гц.

5. Минимальные тепловыделения и температурные деформации шпиндельного узла, так как они влияют как на точность обработки, так и на работоспособность опор. Тепловыделения регламентируются допустимым нагревом подшипников. Норма нагревания установлена только для станков класса Н (допустимый нагрев на наружном кольце подшипника составляет 70 °С), для станков других классов имеются лишь следующие рекомендации:

Класс точности станка.......... П В А С

Допустимая температура наружного кольца, С................. 50-55 40-45 35-40 28-30

6. Долговечность шпиндельных узлов, которая зависит от долговечности опор шпинделя, которая в свою очередь во многом зависит от эффективности системы смазывания, уплотнений, частоты вращения, величины предварительного натяга в подшипниках качения и т. д. Долговечность шпиндельных узлов не регламентирована, ее определяют по усталости, износу деталей подшипника или потере



Конструктивное исполнение

Примонеине в станках

7°7jfl

смазочных свойств масла. Диаметр шейки шпинделя выбирают по кри терию жесткости, что обычно обеспечивает долговечность подшипников до 1д = (124-20) 10* ч. При применении бесконтактных опор (гидростатических, гидродинамических и аэростатических) долговечность теоретически считают неограниченной.

7. Быстрое и точное закрепление инструмента или обрабатываемой детали в шпинделе стайка; в современных станках требуется автоматизация этой операции.

8. Минимальные затраты иа изготовление, сборку и эксплуатацию шпиндельного узла при удовлетворении всех остальных требований.

§ 2. КОНСТРУКЦИЯ ШПИНДЕЛЬНОГО УЗЛА

Конструкция шпиндельного узла зависит от типа и размера станка, класса его точности, предельных параметров процесса обработки (максимальной

13.1. Основные типы концов шпинделей чаСТОТЫ ВращеИИЯ Пщах,

эффективной МОЩНОСТИ привода). Факторы, определяющие ее, перечислены ниже.

Конфигурацию переднего конца шпинделя выбирают в зависимости от способа крепления инструмента или заготовки. Tax как для их крепления применяют стандартные приспособления, то передние концы шпинделей для большинства типов станков стандартизованы (табл. 13.1). В зависимости от требований к процессу смеиы инструмента или приспособлений центрование осуществляется конусом Морзе, конусами конусностью 7/24 или 1/3.

Конфигурация внутренних поверхностей определяется наличием отверстия для пруткового материала и конструкцией зажимного устройства, встраиваемого в шпиндель. Тип приводного элемента зависит, в первую очередь, от частоты вращения, величины передаваемой силы, требований к плавности


Токарных, токарно револьверных, токарных многорез цовых, шлифовальных и др.


-3 7.4

Фрезерных


Сверлильных и расточных


Шлнф& вальных

вращения, а также от общей компоновки привода. Зубчатые передачи наиболее просты и компактны, передают большие крутящие моменты, однако из-за погрешностей и передачи возмущений иа шпиндель их обычно ие применяют в прецизионных стайках, а также при высоких частотах вращения. При применении ремеииой передачи конструкция усложняется, увеличиваются ее размеры, особенно если шкив устанавливают иа самостоятельные опоры для разгрузки шпинделя. Однако при этом существенно повышается плавность вращения, уменьшаются динамические нагрузки в приводе станков с прерывистым характером процесса резания.Приводные шестерни и шкивы должны иметь посадки без зазора (предпочтительно иа конические поверхности) и быть расположены ближе к опорам. ,

Для привода скоростных и1пинделей, например, шлифовальных станков, часто применяют высокочастотные асинхронные электрошпиндели с короткозамкиутым ротором, несущие шлифовальный круг. В стайках с исключительно высокими требованиями к шерохо- i ] ватости (Rz < 0,05 мкм) для полного исключения передачи возмущений на шпиндель применяют инерционный привод, когда после раз--гоиа шпиндель с маховиком отключают от привода и обработку проводят при его свободном выбеге.

Тип опор шпинделя, определяющий форму посадочных мест, выбирают иа основании требований по точности обработки и быстроходности, которая определяется скоростным параметром - произведением dn, мммин-, где d - диаметр отверстия под подшипник, мм; п - частота вращения шпинделя, мии-. Эти значения для разных типов опор приведены в табл. 13.2.

13.2. Точность и быстроходность шпиндельных узлов на разных опорах

Тип опор

Радиальное и осевое биение шпинделя, мкм

Отклонение от круглости обработанного изделия, мкм

Скоростной параметр

С-шах-О- мм- мкн-

Качения

1,00

0-10

Гидродинамические

0,50

1-10

Гидростатические

0,05

0-15

Аэростатические

0,10

5-40

Учитывая эти параметры, а также то, что подшипники качения имеют меньшую стоимость при централизованном изготовлении и просты в эксплуатации, в настоящее время более 95 % станков изготовляют со шпиндельными узлами на подшипниках качения.

Методы смазывания во многом определяют надежность работы шпиндельного узла. Для подшипников качения применяют жидкий либо твердый смазочный материал. Примерные границы применимости различных методов смазывания по параметру (dn)max указаны ниже. J

Смазывание

Погружением................

Разбрызгиванием ..............

max - И *

5,5-8

2,2-3,2



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 [ 35 ] 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96

© 2003 - 2017 Prom Izhora
При копировании текстов приветствуется обратная ссылка