Механизмы приводов подачи универсальных станков. Механизмы микроперемещений

Приводы подач

В станках движение подачи предназначено для распространения процесса снятия припуска (резания) на всю подлежащую обработке поверхность заготовки и происходит со скоростью (подачей) S сущест­венно меньшей, чем скорость главного движения. Вид и величина подачи определяется соответствующим технологическим процессом обработки, требованиями по точности деталей и стойкости инструмента.

Большинство типов станков (токарные, фрезерные, сверлиль­ные, расточные, некоторые шлифовальные) имеют прямолинейное движение подачи; некоторые — круговое (например, резьбофрезерный, ряд зубообрабатываюших и шлифовальных); в редких случаях (станки строгальные, некоторые шлифовальные) движение подачи носит прерывистый (периодический) характер. С помощью привода подачи могут осуществляться также установочные и делительные пе­ремещения рабочих органов.

Требования к приводу подачи.

1. Обеспечение требуемых скоростей перемещения рабочего ор­гана. В универсальных станках, предназначенных для осуществления различных технологических операций, требуется получение рабочих
подач в диапазоне

(1.19)

 

где S_max, S_min — максимальная и минимальная подачи по режимам обработки.

Для повышения производительности обработки кроме рабочих перемещений во многих случаях привод должен обеспечивать переме­щения рабочего органа со скоростью холостых ходов S_XХ, достигающей в современных станках 5...20 м/мин.

При необходимости точных установочных перемещений рабоче­го органа привод должен обеспечивать получение малых подач (подач позиционирования) S_П, доходящих до 1 мм/мин, а иногда и меньше. Поэтому общий диапазон регулирования привода в современных стан­ках с ЧПУ (R_S)общ = S_хх/S_п доходит до 10000,..., 20000.

2. Обеспечение необходимого количества ступеней рабочих по­дач. Для большинства типов универсальных станков с ручным управ­лением подачи регулируются ступенчато в соответствии со стандартными геометрическими рядами (подобно соответствующим приводом главного движения). В станках токарно-винторезных, учи­тывая необходимость получения стандартных шагов резьб, ряд подач — приблизительно арифметический. В станках с ЧПУ, как правило, применяется бесступенчатое регулирование подачи.

3. Обеспечение необходимой тяговой силы в приводе для переме­щения рабочего органа (рис.70). Величина тягового усилия F_T опре­деляется характером перемещения рабочего органа. При резании с

постоянной подачей F_T = F_p+ F_Tp, где F_p — осевая составляющая уси­лия резания, F_Tp — силы трения в направляющих. При переходных процессах (разгон, торможение) необходимо учитывать силу инерции - F_ин = та, где т — масса рабочего органа, а — ускорение.

4. Высокая жесткость привода, что во многом определяет точность перемещения и установки рабочего органа, его динамическое качество.

5. Во многих случаях (например, станки с ЧПУ) требуется исключить зазоры в механических элементах привода, особенно в тяговых устройствах.

6. Для обеспечения точных расчетных перемещений в станках с ЧПУ, в станках зуборезных при сложных движениях формообразо­вания требуется высокая кинематическая точность привода, что обеспечивается точностью изготовления и установки соответствую­щих механических элементов (зубчатых передач, валов и т. д.). В высокоточных станках для компенсации кинематических погрешно­стей применяются коррекционные устройства.

7. Минимальные и постоянные силы и моменты трения в приводе.

8. Высокая надежность привода.

9. Простота изготовления, сборки и обслуживания привода.
Структура электромеханического привода

по дачи со ступенчатым регулированием. Приво­ды подачи со ступенчатым регулированием применяют в универсаль­ных неавтоматизированных станках, а также в редко переналажи­ваемых автоматах и полуавтоматах. Привод подачи может быть не­зависимым от отдельного электродвигателя, либо зависимым, связан­ным с приводом главного движения. В первом случае (см. рис.70) привод подач преобразует вращательное движение двигателя D₁ с постоянной скоростью n_Д в поступательное перемещение рабочего орга­на " Р.о." с необходимой скоростью S_M мм/мин с помощью передаточ­ного механизма, состоящего в общем случае из следующих элементов.

1. Тяговое устройство " Т.у." механизма подач преобразует вра­щательное движение в поступательное и характеризуется шагом t_T._y. — линейным перемещением за один оборот ведущего вала тягового устройства. Его структурные свойства сильно влияют на структуру всего привода.

2. Коробка подач К.П. со ступенчаторегулируемым (настраивае­мым) передаточным отношением is в соответствии со значением необ­ходимой рабочей подачи в пределах диапазона Rs.

Одиночные передачи привода подач " О.п." с постоянным пере­даточным отношением i_n служит для реализации конструктивной компоновки привода, а также обеспечивают необходимую редукцию (is)oбщ.

в приводе.

Общая редукция привода

(2.19)

значительная при малых значениях подачи S_M, обычно требует нали­чия в приводе большого количества понижающих (часто червячных)

передач.

Крутящий момент в приводе подачи на любом валу j определяется зависимостью

 

(3.19)

где ij/s — передаточное отношение цепи от j-го вала до тягового; nj/s — КПД цепи передач от j-го вала до тягового устройства.

Таким образом, понижающие одиночные передачи целесообраз­но располагать между коробкой подач и тяговым устройством с целью уменьшения крутящих моментов на валах коробки подач. Обычно большая редукция в приводе подачи определяет существенно меньшие, чем в приводе главного движения габариты электродвигате­ля, крутящий момент которого

(4.19)

где ή общ — КПД всего привода.

4. Устройство включения привода " Вкл.", которое обычно распо­лагается в начале привода и выполняется в виде кулачковых или фрикционных муфт, передвижных колес.

5. Реверсивное устройство " Р" выполняется в виде соответству­ющих зубчатых механизмов, часто сопрягаемых с механизмом вклю­чения, - либо в приводе применяется реверсивный двигатель.

 

6. Предохранительное устройство от перегрузки в приводе П.у. располагается обычно между тяговым устройством и последним валом привода.

7. Цепь ускоренных (холостых) ходов рабочего органа осуществ­ляется от отдельного двигателя D₂ либо от первых, быстро вращаю­щихся валов привода. Сопряжение с цепью рабочих подач осуществ­ляется с помощью специального механизма " С" (дифференциал, муф­та обгона, кулачковые муфты) близ тягового устройства после одиноч­ных понижающих передач.

В станках токарных, токарно-винторезных, сверлильных и ряде других применяют привод подачи, кинематически связанный с глав­ным приводом (рис.71). По своей структуре он аналогичен

 

 

рассмотренному независимому приводу, только в качестве первого вала привода принимают шпиндель станка и подача So задается в миллиметрах на один оборот шпинделя, а передаточное отношение коробки подач is определяется соотношением

is = So/(i_nt _т ._y.) (5.19)