Конструктивные особенности

Приводы главного движения и шпиндельные узлы

В качестве приводного двигателя в станках с ЧПУ обычно при­меняются регулируемые двигатели постоянного и переменного тока.: Последние проще по конструкции и обладают большей надежностью в виду отсутствия щеточных узлов (особенно в области высоких частот вращения, которые требуются для главного движения). Диапазон регулирования двигателя с постоянной мощностью ()_р ограничен ве­личиной 3...5 (в последних моделях двигателей 6...8), что требует, как правило, применения в приводе главного движения механических уст­ройств (коробок скоростей) и диапазоном регулирования R и числом ступеней скорости Z_K = 2,3 или 4 (см. т. 1, § 5.3),

При этом (особенно в широкоуниверсальных станках) иногда закла­дываются значительные перекрытия отдельных диапазонов регулиро­вания (/?_к < (Яд)_р) при переключении передач, что обеспечивает полную

обработку детали определенного диаметра без переключения диапа­зонов в коробке в процессе обработки. Конструктивные схемы таких приводов приведены на рис. 1.22, а и б. Максимальное передаточное отношение коробки i_mах, учитывая высокие частоты вращения дви­гателя, обычно равно 1. Поэтому предельный диапазон регулирования обычной P вухваловой группы передач с прямозубыми колесами состав­ляет .

Иногда для исключения влияния на положение шпинделя тепла, выделяемого в коробке скоростей, применяется термическое разделение корпусов коробки скоростей 3 и шпиндельной бабки, как это показано на рис. 1.23.

В соответствии с наметившейся тенденцией по созданию блочно-модульных конструкций в токарных станках в приводах главного дви­жения широко применяются унифицированные коробки скоростей (редукторы), кинематические и силовые характеристики которых со­ответствуют применяемым регулируемым электродвигателям. Такие

соосные с двигателями компактные двухступенчатые зубчатые, реже планетарные коробки 2 (рис. 1.24) прифланцовываются непосредст­венно к двигателю 3 и могут иметь выход либо в виде вала под шкив ременной передачи, либо в виде зубчатого перебора 1, выходная косо-зубая шестерня 4 которого крепится непосредственно на шпинделе 5 станка.

В связи с увеличением максимальных частот вращения в шпин­дельных узлах токарных станков с ЧПУ средних размеров часто при­меняют радиально-упорные шариковые подшипники. Обычно в перед­ней опоре устанавливаются три таких подшипника (триплекс), позво­ляющие воспринимать осевые нагрузки в обе стороны; в задней плава­ющей опоре устанавливаются двух- или однорядные роликовые под­шипники с короткими цилиндрическими роликами (см. ниже рис. 1.26) или два радиально-упорных шарикоподшипника (дуплекс) - см. рис. 1.22, а, б.

На шпинделе выполняются посадочные поверхности для крепления зажимного патрона и его привода, а также для приводного элемента датчика резьбонарезания, который служит для контроля углового положения шпинделя при нарезании резьбы (рис. 1.25). Вращение датчика 5 от шпинделя 1 осуществляется зубчатой передачей с колесом 2, жестко закрепляемом на валу 3 и в котором предусматривается выборка зазора при повороте венца 6 относительно колеса 2. Датчик соединяется с валом 3 муфтой 4. Иногда в соединении датчика со шпинделем применяется беззазорная зубчато-ременная передача. Точ­ность нарезания резьбы определяется разрешающей способностью датчика (обычно 1000 импульсов на один оборот шпинделя), струк­турой привода подачи и системой ЧПУ.

 

 

Рис, 1.25. Привод датчика резьбонарезания.

 

На рис. 1.26 приведена конструкция разделенного привода главного движения токарного станка с ЧПУ. Шпиндельная бабка 3 устанавли­вается с возможностью регулирования в двух плоскостях на проме­жуточном кронштейне 2, крепящемся на станине 1. Ременной пере­дачей она связывается с двухступенчатой коробкой скоростей 4, имеющей для натяжения ремня возможность поворота относительно кронштейна 2. Вращение от двигателя через ременную передачу со шкивом 16 передается на вал-шестерню 5. Далее при включении зубчатой муфты 15 вправо вращение передается напрямую на выход­ной шкив 8, закрепляемый на валу 9 (верхний диапазон частот вра­щения). При выключении зубчатой муфты (левое положение колеса 14, как показано на рисунке) вращение на выходной шкив передается через промежуточные понижающие передачи с зубчатыми колесами 5, 6, 7, 14 (нижний диапазон частот вращения шпинделя).

Переключение диапазонов частот вращения шпинделя осущест­вляется с помощью гидроцилиндра 11, на штоке 12 которого закреп­ляется вилка 13. Для контроля переключения служат безконтактные конечные выключатели 10. Гидроцилиндр 17 служит для изменения натяжения ремня при переключении диапазонов скоростей в коробке; его полости соединены с полостями гидроцилиндра 11. При верхнем диапазоне частот вращения (чистовые режимы) давление масла пода­ется в правую полость цилиндра 17, пружина 18 сжимается, шток гид­роцилиндра перемещает корпус коробки вверх, натяжение ремня уменьшается.

На шпинделе 26, установленном в корпусе 19, закрепляется шкив 21 для двух поликлиновых ремней 24. Регулирование натяга в радиально-упорных шариковых подшипниках передней опоры 25 осуществляется с помощью проставочных втулок разной ширины; в задней опоре натяг

Ф95 е8

Резьба

Прямоугольная А-А

 

создается за счет посадки внутреннего кольца подшипника 20 на кони­ческую шейку шпинделя. График частот вращения привода с двигате­лем, имеющим п_тах = 4500 1/мин., п_н = 1500 1/мин., n_min = 150 1/мин, по­казан на рис. 1.26,д.

На заднем конце шпинделя закрепляется вращающийся гидро­цилиндр 23 привода патрона зажима заготовки и шкив 22 зубчато-ременной передачи привода датчика резьбонарезания.

Приводы подач

В большинстве случаев в современных станках применяются без- " редукторные следящие приводы подач с высокомоментными регу- ' лируемыми двигателями и датчиками обратной Связи, встроенными в двигатель, либо соединяемые беззазорной (обычно сильфонной) муф­той с ходовым винтом. Типовые конструкции крестового суппорта и приводов подач по осям Z и X токарного станка с ЧПУ изображены на рис. 1.27.

На станине 1 крепятся стальные закаленные планки 2, на направ­ляющих продольной каретки 12 наклеены накладки из наполненного фторопласта 15. Регулирование зазора в направляющих осуществля­ется клиньями 3 и 16, а поперечное перемещение каретки производится по аналогичным направляющим с планками 26 и 28 и накладками 25.: Поперечное перемещение осуществляется от высокомоментного двигателя 18 с помощью зубчато-ременной передачи 19, шкив 11 которой \ жестко крепится на винте 7. Шариковая гайка, состоящая из двух полугаек 13 и' 14 с зубчатыми венцами (для регулирования натяга), монтируется в стакане 10, расположенном в расточке кронштейна 9, прикрепленного к каретке 27 поперечных перемещений. Левая опора винта - комбинированный роликоподшипник 5 воспринимает осевые нагрузки в обе стороны; правая опора с шариковым подшипником - j плавающая. Осевой натяг в подшипнике 5 определяется размером про- ] ставочного кольца 6. Контроль перемещения осуществляется фотоим- " пульсным датчиком 21, соединенным с помощью упругой муфры 20 с хвостовиком винта. Привод продольной подачи с винтом 22 и шари­ковой гайкой 23, смонтированной в кронштейне 17, имеет аналогич­ную конструкцию. Для уменьшения износа направляющих и шари­ковых винтов - крестового суппорта предусмотрены защитное устрой­ство 4, щитки 24 и скребки 8.

Конструкция крестового суппорта токарного станка с ЧПУ с комби­нированными направляющими качения-скольжения (пара наполнен­ный фторопласт - закаленная сталь) представлена на рис. 1.28. Карет­ка 8 перемещается в продольном направлении с помощью шариковой гайки 14 по направляющим станины со стальными закаленными план­ками 16 и 2. Зеркало направляющих имеет угол наклона 75° к горизон­тали (на чертеже они условно показаны горизонтальными). Боковые грани планки 2 сопрягаются с роликовыми опорами (танкетками) 11 и 12, натяг- в которых создается с помощью клина 13. Боковая грань

 

 

Рис. 1.28. Крестовый суппорт с комбинированными направляющими а - продольный разрез; б - поперечный разрез.

планки 16 дополнительно замыкается подпружиненной танкеткой 7 (сечение А-А). Основные и дополнительные грани направляющих ко: тактируют с соответствующими накладками из фторопласта, зазор них регулируется нижними планками 10 и 15. Верхняя каретка 3 с пови ротной резцедержкой 4 перемещается в поперечном направлении с помощью шариковой гайки 9 от винта 1, вращающегося через силь-фонную муфту 6 от высокомоментного двигателя 5. Стальные зака­ленные планки 24 и 27 по боковым граням контактируют с ролико­выми опорами 23 и 28, натяг в которых создается клином 29. По основ­ным и дополнительным граням с планками контактируют накладки из наполненного фторопласта 26. Зазор в гранях скольжения регули

 

Рис. 1.28 (окончание)

руется с помощью нижних планок 22 и 30. Разгрузка привода попереч­ной подачи от веса наклонно расположенных узлов производится с помощью гидроцилиндра 18, корпус которого закрепляется на кронштейне 20, установленном на каретке 8, а шток поршня 19 - на кронштейне 17, связанном с кареткой поперечного перемещения 3. Направляющие и винты защищены щитками 21 и 25. Для увеличения жесткости привода подач, повышения его быстроходности винт шариковой передачи иногда фиксируют в осевом направлении в обеих опорах с помощью комбинированных роликовых подшипников, что позволяет осуществить предварительное растяжение винта.

Оснастка токарных станков с ЧПУ. Заготовки закрепляются в быстропереналаживаемых механизированных патронах различных ти­пов с пневмо-, гидро- или электроприводом (см. т. 1, § 5.10). Сокра­щение времени, затрачиваемого на растачивание незакаленных кулач­ков после их установки в патроне, достигается за счет их автомати­ческой обработки по заранее заданной программе. Для исключения растачивания на станке применяют незакаленные накладные заранее обработанные на заданный диаметр кулачки, фиксируемые в основных кулачках.

При обработке валов задняя бабка оснащается вращающимися Центрами и гидроприводом поджима и фиксации пиноли. После уста­новочного (по командам ЧПУ) перемещения задней бабки она фикси­руется на направляющих также с помощью гидроцилиндра. При обра­ботке длинных нежестких валов применяют самоцентрирующие непо­движные и подвижные (дополнительная управляемая координата) лю­неты. Люнет (рис. 1.29) состоит из корпуса с пневмо- или гидроцилинд-

Рис. 1.29. Самоцентрирующий люнет.

ром 6, с плунжером 5 которого связаны кулачки (копиры) 1. При их перемещении поворачиваются относительно осей 3 подпружиненные рычаги 2 с роликами 4 на игольчатых подшипниках. Люнеты уста­навливаются по обработанным поверхностям, обеспечивают большой диапазон центрирования заготовок с точностью до 0,01...0,005 мм; они могут также использоваться в качестве основной опоры при обработке (без заднего центра) конца вала или отверстий в нем.

Режущий инструмент в станках с ЧПУ устанавливается с помощью различных комплектов вспомогательной оснастки в револьверных головках или резцедержках и дополнительных шпиндельных головках при автоматической смене из магазина (см. т. 1, § 5.7).

Для замены инструмента в револьверных головках (смена износив­шегося инструмента или переход на обработку другой детали) приме­няются дополнительные устройства, управляемые по командам ЧПУ.

Конструкция револьверной головки со сменой инструмента при­ведена на рис. 1.30. Расфиксация револьверной головки происходит при вращении ротора, встроенного в стакан 8 электродвигателя 9. При этом через поводковую муфту 12 вращается эксцентрично располо­женный блок сателлитов 13. Колесо 14, обкатываясь по неподвижному колесу 6 с внутренним зубом, приводит во вращение колесо 5, на левом торце которого выполнена резьба 17, сопрягающаяся с гайкой. При перемещении гайки влево происходит перемещение стакана 23, на торце которого расположен сменный инструментальный диск 20. На нем также установлено плоское зубчатое колесо 16, которое при перемещении влево выходит из зацепления с закрепленным на корпусе

Рис. 1.30. Револьверная головка с автоматической сменой инструмента.

головки плоским колесом 15. При дальнейшем вращении двигателя кулачок 21 (вращается по часовой стрелке), связанный торцовой зуб­чатой муфтой и гайкой 22 с колесом 5, своим выступом 36 воздейст­вует на поводок 32, жестко закрепленный в стакане 23. Подпружинен­ные фиксаторы 33 и 35 за счет скосов отапливаются (при этом выступ фиксатора 33 входит в прямоугольный паз на кулачке) и освобождают стакан от сцепления с кольцом 18, прикрепленным к корпусу. Происходит поворот револьверной головки в заданную позицию, которая конт­ролируется датчиком 11, связанным со стаканом 23 валиком 10. По ко­манде датчика двигатель 9 реверсируется, фиксаторы 33 и 35 западают в соответствующие гнезда на кольце 18, исключая обратный поворот стакана с инструментальным диском.

Следовательно при вращении шестерни 5 через гайку стакан 23 с плоским зубчатым колесом 16 смещается вправо, фиксируя револьверную головку. После сжатия зубчатых полумуфт 15 и 16 с требу-мым усилием происходит отключение электродвигателя 9 с помощью реле тока.

 

 

Рис. 1.30 (окончание)

Включение подачи СОЖ на инструментальные блоки осущест-впяется нажатием толкателем 37 клапана 38 при фиксации инстру­ментального диска в рабочей позиции. Коллектор 29 (25) для подачи СОЖ крепится сбоку к корпусу револьверной головки.

Механизм разжима инструментального блока в позиции смены уста­новлен в корпусе 7 и состоит из гидроцилиндра 4, рычага 3 и толкателя 26. При подаче масла в правую полость гидроцилиндра толкатель воз­действует на плунжер 19, который через гидропласт передает давление под поршень инструментального блока 2; пружина 24 сжимается, осво­бождая сменную головку 1 блока, имеющую О. - образный паз (см. также т. 1, § 5.7).

Устройства автоматического контроля и измерения. Для конт­роля геометрических размеров обрабатываемой заготовки и инстру­ментов, устанавливаемых на токарном станке с ЧПУ, обычно исполь­зуют измерительные контактные (щуповые) головки. Датчик касания, встроенный в такую головку, регистрирует момент контакта с измеря­емой поверхностью, подавая импульсный сигнал о положении головки в момент касания (по соответствующей координате) в систему ЧПУ станка. Тем самым можно производить проверку результатов обра­ботки деталей без снятия их со станка, привязку режущих кромок инструмента после его смены к координатам нолевой точки станка и вводить в программу обработки соответствующую коррекцию. При измерении размеров детали 3-координатная щуповая головка устанавливается в одной из позиций инструментального диска (на рис. 1.30 головка 31). (Станочное оборудование автоматизированного производства. Т.2. Под ред. В.В. Бушуева. – М.: Изд-во «Станки», 1994.-656 с.) стр29-53

 

⇐ Предыдущая13141516171819202122Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: