Классификация металлорежущих станков

1. Классификация металлорежущих станков. Металлорежущие станки можно классифицировать по отдельным признакам или по комплексу признаков. По технологическому назначению раз­личают станки токарной, фрезерной, сверлильной и других групп. По степени универсальности различают станки универсальные, широкого применения, специализированные и специальные. Уни­версальные станки предназначены для выполнения разнообраз­ных работ по обработке различных заготовок. Станки широкого назначения предназначены для выполнения определенных работ по обработке заготовок определенных наименований. Специали­зированные станки предназначены для обработки заготовок од­ного наименования, но разных размеров (например, обработка зубчатого венца на зубофрезерном станке). На специальных стан­ках выполняют вполне определенный вид работ на конкретной заготовке. Изменение любого размера заготовки требует модерни­зации станка. По степени автоматизации различают станки с руч­ным управлением, полуавтоматы, автоматы, станки с программ­ным управлением. Автомат — станок, для возобновления цикла обработки которого не требуется непосредственного участия че­ловека. Если для возобновления цикла обработки нужно только нажать кнопку «Пуск», то формально это станок-полуавтомат. По числу главных рабочих органов различают одно - и многошпин­дельные станки, одно - и многопозиционные станки и т. д. По точ­ности различают пять классов точности станков: Н — нормаль­ный, П — повышенный, В — высокий, А — особо высокой точ­ности, С — особо точные станки.

В российском машиностроении принята Единая система услов­ных обозначений станков, разработанная в ЭНИМСе, в соответ­ствии с которой каждому станку присваивается определенный шифр. Первые две цифры шифра определяют группу и тип станка. Буква на втором или третьем месте позволяет различить станки одного типоразмера, но с разными техническими характеристи­ками. Третья или четвертая цифра показывает условный типораз­мер станка. Последняя буква указывает на различные модифика­ции станков одной базовой модели.

Все металлорежущие станки разбиты на 10 групп, а каждая группа — на 10 типов. В представленной ниже классификации но­мер и название группы указаны курсивом, номер (от 0 до 9-го) и название типа указаны в скобках.

Группа 0 — резервная. Группа 1 — токарные станки (0 — специ­ализированные автоматы и полуавтоматы; 1 — одношпиндельные автоматы и полуавтоматы; 2 — многошпиндельные автоматы и полуавтоматы; 3 — револьверные; 4 — сверлильно-отрезные; 5 — карусельные; 6 — токарные и лобовые; 7 — многорезцовые; 8 — специализированные; 9 — разные токарные). Группа 2 — сверлиль­ные и расточные станки (0 — резервный; 1 — вертикально-свер­лильные; 2 — одношпиндельные полуавтоматы; 3 — многошпин­дельные полуавтоматы; 4 — координатно-расточные; 5 — радиально-сверлильные; 6 — горизонтально-расточные; 7 — алмазно-расточные; 8 — горизонтально-сверлильные; 9 — разные свер­лильные). Группа 3— шлифовальные и доводочные станки (0 — резервный; 1 — круглошлифовальные; 2 — внутришлифовальные; 3 — обдирочные шлифовальные; 4 — специализированные шли­фовальные; 5 — резервный; 6 — заточные; 7 — плоскошлифоваль­ные; 8 — притирочные и полировочные; 9 — разные, работающие абразивом). Группа 4 — комбинированные станки. Группа 5 — зубо - и резьбообрабатывающие станки (0 — резьбонарезные; 1 — зубо-строгальные для цилиндрических колес; 2 — зуборезные для ко­нических колес; 3 — зубофрезерные; 4 — для нарезания червяч­ных пар; 5 — для обработки торцев зубьев; 6 — резьбофрезерные; 7 — зубоотделочные и поверочные; 8 — зубо - и резьбошлифовальные; 9 — разные зубо - и резьбообрабатывающие станки). Груп­па 6 — фрезерные станки (0 — резервный; 1 — вертикальные кон­сольные; 2 — непрерывного действия; 3 — резервный; 4 — копи­ровальные и гравировальные; 5 — вертикальные бесконсольные; 6 — продольные; 7 — консольные широкоуниверсальные; 8 — горизонтальные консольные; 9 — разные фрезерные). Группа 7— строгальные, долбежные, протяжные (0 — резервный; 1 — продоль­но-строгальные одностоечные; 2 — продольно-строгальные двух-стоечные; 3 — поперечно-строгальные; 4 — долбежные; 5 — про­тяжные горизонтальные; 6 — резервный; 7 — протяжные верти­кальные; 8 — резервный; 9 — разные строгальные). Группа 8 — разрезные станки (0 — резервный; 1 — разрезные, работающие резцом; 2 — разрезные, работающие абразивным кругом; 3 — раз­резные, работающие гладким диском; 4 — правильно-отрезные; 5 — пилы ленточные; 6 — пилы дисковые; 7 — пилы ножовочные). Группа 9 — разные станки (1 — опиловочные; 2 — пилонасека-тельные; 3 — правильно - и бесцентрово-обдирочные; 4 — баланси­ровочные; 5 — для испытания сверл и шлифовальных кругов; 6 — делительные машины).

Условный типоразмер станка обычно показывает наибольший размер обрабатываемой заготовки. Например, универсальный токарно-винторезный станок мод. 16К20: 20 — высота центров, т. е. расстояние от оси вращения заготовки до направляющих, 200 мм; вертикально-сверлильный станок мод. 2Н135: 35 — наибольший диаметр сверления — 35 мм.

2. Кинематика станков. Привод металлорежущего станка — это совокупность механизмов, обеспечивающих заданные законы движения исполнительных органов станка. Различают механи­ческие, электрические, гидравлические и пневматические меха­низмы привода. Элементами механического привода станков яв­ляются валы, оси, зубчатые колеса, шкивы, муфты и т. д. На кинематических схемах все они имеют определенное условное обозначение (табл. 7.4).

По назначению механизмы привода делятся на двигатели и механизмы для передачи преобразования, реверсирования и ре­гулирования скорости движения.

Передающие механизмы (передачи) передают движение от од­ного элемента к другому. Различают ременные, цепные, зубчатые и червячные передачи.

Ременная передача (рис. 7.9, а) состоит из ведущего вала 1 (с шкивом диаметром d{), ведомого вала 2 (с шкивом диаметром d2) и ремня 3 (плоского или клинового). Ее передаточное отношение

i = (n2/n1)ηp =(d1/d2) ηp,

где n1, п2 — частота вращения ведущего и ведомого валов соответ­ственно; ηp — коэффициент проскальзывания ремня относитель­но поверхности шкивов,

ηp = 0,9...0,96.

Цепная передача (рис. 7.9, б) состоит из ведущего вала / с звездочкой Zi, ведомого вала 2 с звездочкой z1 и цепи 3. Ее пере­даточное отношение

i = n2/n1 =z1/ z2.

Зубчатые передачи, цилиндрическая (рис. 7.9, в) и коническая (рис. 7.9, г), состоят из ведущего вала 1 с шестерней z1, ведомого вала 2 с шестерней z2. Ее передаточное отношение

i = n2/n1 =z1/ z2.

Таблица 7.4

Условные обозначения основных элементов кинематических схем

станков

Червячная передача (рис. 7.9, д) состоит из ведущего вала 1 с червяком, имеющим К заходов, и ведомого вала 2 с червячным колесом, имеющим z зубьев. Ее передаточное отношение

i = n2/n1 =K/z.

Рис. 7.9. Основные виды передач:

а — ременная; б — цепная; в — зубчатая цилиндрическая; г — зубчатая коничес­кая; д — червячная; е — реечная; ж — винтовая; 1 — ведущий вал; 2 — ведомый вал; 3 — промежуточный элемент (ремень или цепь); 4 — рейка; 5 — зубчатое колесо; 6 — гайка; 7 — ходовой винт; п1,п2 — частота вращения ведущего и ведомого валов соответственно; S — линейное перемещение

Механизмы для преобразования движения. Для преобразования вращательного движения в поступательное в основном применя­ют реечную и винтовую передачи.

Реечная передача (рис. 7.9, е) состоит из зубчатого колеса 5, имеющего z зубьев, и зубчатой рейки 4. Если модуль реечного зацепления т, то за один оборот колеса рейка переместится на величину S = πnmz.

Винтовая передача (рис. 7.9, ж) состоит из вращающегося хо­дового винта 7, имеющего шаг /, и ходовой гайки 6. За один обо­рот ходового винта, имеющего к заходов, гайка переместится в осевом направлении на величину S= tk.

Механизмы для регулирования скорости движения. Ступенчатое изменение скорости производится за счет применения двух-, трех - и четырехскоростных асинхронных электродвигателей или за счет применения набора зубчатых колес (редукторов).

Схема редуктора с дистанционным переключением передач представлена на рис. 7.10, а. Движение ведущего вала 7, вращаю­щегося с постоянной частотой п1, передается на ведомый вал 2 через две пары зубчатых колес (z1 /z4 ) и (z2 /z3). Дистанционное включение нужной пары производится фрикционными электро­магнитными муфтами 3. Следовательно,

n2 = n1 (z4 /z1) или п2 =n1(z3/z2).

К редукторам с механическим переключением передач отно­сится представленный на рис. 7.10, б редуктор с использованием блока шестерен. Блок прямозубых зубчатых колес (z1, z2, z3) пере­мещается по шпонке или шлицам ведущего вала 1. На ведомом валу 2 закреплены колеса z1, z2, z3. В зависимости от положения блока прямозубых зубчатых колес частота вращения ведомого вала будет равна

n2=n1(z6 /z1)= n1(z5 /z2)= n1(z4 /z3).

Рис. 7.10. Механизмы для регулирования скорости движения:

а — редуктор с дистанционным переключением передач; б — редуктор с меха­ническим переключением передач; в — конус Нортона; г — редуктор с механи­ческой двусторонней муфтой; д — вариатор; 1— ведущий вал; 2 — ведомый вал; 3 — фрикционная электромагнитная муфта; 4 — двусторонняя кулачковая муф­та; 5 — шкив; 6 — ось; 7 — ролик; п1, п2 — частота вращения ведущего и ведомого валов соответственно; z0— z5 — зубчатые колеса

На рис. 7.10, в показан редуктор с использованием конуса Нор­тона. На ведущем валу 1 закреплен набор — конус прямозубых зубчатых колес z1, z2, z3, z4. Прямозубое колесо z5 перемещается по шпонке или шлицам ведомого вала 2. Движение с вала 1 на вал 2 передается через промежуточное колесо z0. В зависимости от поло­жения колеса z5 частота вращения ведомого вала будет равна

n2=n1(z5 /z1)= n1(z5 /z2)= n1(z5 /z3) = n1(z5 /z4).

На рис. 7.10, г показан редуктор с механической двусторонней кулачковой муфтой-синхронизатором. Достоинством такого реше­ния будет возможность применения косозубых или шевронных зубчатых колес, что существенно снизит габариты и массу редук­тора. Работа такого редуктора аналогична работе редуктора, пока­занного на рис. 7.10, а, только переключение передач осуществ­ляется за счет перемещения кулачковой муфты 4 по шлицам ведо­мого вала 2.

Бесступенчатое изменение скорости возможно за счет приме­нения вариаторов (рис. 7.10, д). В вариаторе шкивы 5 закреплены соответственно на ведомом 2 и ведущем 1 валах. Ролики /закреп­лены на общей оси 6. При повороте оси роликов на угол ±φ обес­печивается плавное изменение частоты вращения ведомого вала.

Реверсивные механизмы. Изменение направления вращения всего привода возможно за счет переключения фаз асинхронного элект­родвигателя, изменения полярности подключения электродвига­теля постоянного тока или применения зубчатых механизмов. В ме­ханизмах с цилиндрическими зубчатыми колесами (рис. 7.11, а) реверсирование движения осуществляется перемещением по шли­цам ведомого вала 2 кулачковой муфты 3. Для передачи движения с ведущего вала 1 на ведомый вал 2 применяется паразитное зубчатое колесо z3. Частота прямого вращения ведомого вала рав­на п2 = n1(z5 /z1). Частота обратного вращения ведомого вала равна п2*= n1(z4 /z2). В механизмах с коническими зубчатыми колесами (рис. 7.11, б) используется аналогичный принцип реверсирования, но паразитное колесо не требуется.

Делительные механизмы. Для поворота на заданный угол заготов­ки или элемента станка (деления), применяются шаговые электро­двигатели, оптические или механические делительные головки. Достаточно часто применяется мальтийский крест (рис. 7.11, в). В нем непрерывное вращательное движение водила 4, закреплен­ного на ведущем валу, преобразуется (через палец 6) в прерыви­стое вращательное движение мальтийского креста 5. При равно­мерном мальтийском кресте угол его поворота за один оборот водила равен 360°/z, где z — число пазов на мальтийском кресте.

Рис. 7.11. Реверсивные и делительные механизмы:

а — с цилиндрическими зубчатыми колесами; б — с коническими зубчатыми колесами; в — мальтийский крест; 1— ведущий вал; 2 — ведомый вал; 3 — кулачковая муфта; 4 — водило; 5 — мальтийский крест; 6 — палец; n1, n2, п2 *— частота вращения ведущего, ведомого валов и реверса соответственно; z1 –z5 —зубчатые колеса

Лекция №6 Классификация металлорежущих станков. Основные узлы и механизмы станков.

1.  Ряды чисел оборотов (частот вращения) и подач стан­ков.

2.  Механизмы подачи

3.  Храповой механизм

4.  Мальтийский механизм (крест)

5.  Кулачковые механизмы

6.  Кулисный механизм

7.  Реверсивные механизмы

8.  Механизм (муфта) обгона

9.  Дифференциалы

10.  Механизмы бесступенчатого регулирования скоростей

11.  Гидравлический привод

Ряды чисел оборотов (частот вращения) и подач стан­ков. Выбранная частота вращения шпинделя станка за­висит от диаметра обрабатываемой детали или инструмента и установленной скорости резания. Ввиду того что диаметры обрабатываемых деталей или инструментов на станках мо­гут изменяться в определенных пределах, на станках пре­дусматривается изменение частоты вращения также в соот­ветствующем диапазоне. Диапазоном частоты вращения шпинделя станка называется отношение C=nmax/nmin, где nmax nmin — максимальная и минимальная частоты вра­щения шпинделя станка, мин-1. Чем больше диапазон частоты вращения шпинделя, тем универсальнее станок. В зубчатых коробках скоростей можно получить лишь опре­деленный ряд значений п. В отечественном станкостроении стандартизирован ряд частот вращения, образующий гео­метрическую прогрессию

где —знаменатель геометрической прогрессии; z — число членов про­грессии;

Геометрический ряд величин частоты вращения шпин­деля обеспечивает при переходе от данной к следующей высшей ступени постоянство перепада скоростей резания А, которое выражается в процентах:

Стандартизированы следующие знаменатели рядов и со­ответствующие им перепады скоростей:

141 1

% 550

Механизмы подачи служат для получения различных величин подач. Подачи разделяются на непрерывные (то­карные, сверлильные, фрезерные станки) и прерывистые (строгальные и долбежные станки). Кинематическая цепь механизма подачи соединяется с тем органом станка, в свя­зи с движением которого подача рассчитывается. В токар­ных станках подача рассчитывается на один оборот шпин­деля и механизм подачи соединяется со шпинделем. Во фрезерных станках, где основной подачей является подача за минуту, механизм подачи получает движение непосредственно

Рис. 35 Механизм с накидным зубчатым колесом

от электродвигателя. Чаще всего величину подачи изменяют зубчатыми коробками подач, сменными колесами, регулированием храпового механизма (строгальные и долбежные станки) или при помощи гидропривода.

Зубчатые коробки подач аналогичны коробкам скорос­тей. Однако в коробках подач используются некоторые механизмы, которые не применяются в коробках скоростей ввиду их непригодности для передачи значительных мощ­ностей. Так, в коробках подач применяют механизм с на­кидным зубчатым колесом и механизм с вытяжной шпонкой.

Механизм с накидным колесом (рис. 35) применяется в коробках подач токарных станков. На валу 1 на скользя­щей шпонке установлено зубчатое колесо z1. При помощи рычажной вилки 2 колесо z1 может передвигаться по валу. Установленные неподвижно на валу 3 колеса z3—z10 могут при помощи рычажной вилки через колесо z2 входить в за­цепление с колесом z1. В каждом положении рычажная вилка закрепляется фиксатором 4 по отверстию в корпусе коробки подач. Такой механизм дает возможность получить восемь передаточных отношений в пределах от z1/z3 до z1/ z10.

Механизм с вытяжной шпонкой (рис. 36) применяется в сверлильных станках. На ведущем валу 1 жестко насаже­ны четыре зубчатых колеса 1—4, находящиеся в постоян­ном зацеплении с колесами 5—8, установленными на пусто­телом валу 2. Этот вал имеет вытяжную шпонку 9, которая при помощи пружины 11 фиксирует одно из колес 5, 6, 7 или 8. Вытяжная шпонка перемещается внутри вала при помощи круговой рейки 10, передвигаемой зубчатым колесом 12 от рукоятки 13.

Рис. 36. Механизм с вытяжной шпонкой.

Чтобы вытяжная шпонка 9 одно­временно не зафиксировала два зубчатых колеса, колеса разделены кольцами 14. Такой механизм позволяет полу­чить четыре передаточных отношения.

Храповой механизм (рис. 37) служит для осуществле­ния прерывистой подачи и применяется на строгальных и долбежных станках. Собачка 1 в подпружиненном состоя­нии смонтирована на рычаге 2, вхолостую насаженном на винте (иногда валике) подачи. На этом же валике на шпон­ке закреплено храповое колесо 3. Рычаг собачки получает качательное движение от тяги 4, связанной с кривошип­ным диском 5, при вращении которого рычаг вместе с со­бачкой 1 получает качательное движение. При движении влево собачка зацепляется за зубья храпового колеса и поворачивает его на некоторый угол; при движении вправо собачка отжимает пружину и скользит по зубьям храпового колеса, и в результате передачи движения не происходит.

Рис. 37. Храповой механизм.

Величину подачи регулируют либо изменением радиуса кривошипа г, от чего зависит размах качаний рычага 2, либо соответствующей установкой щитка 6, прикрывающе­го часть зубьев храповика. При этом часть пути собачка скользит по щитку, а при прохождении остального пути захватывает требуемое число зубьев. Щитком 6 можно закрыть от собачки все зубья, и тогда движение не будет передаваться. Для изменения направления вращения хра­пового колеса необходимо рукояткой 7 вытянуть собачку кверху и повернуть на 180°. Для выключения храпового механизма собачку вытягивают вверх и повертывают на 90° (в этом случае собачка 1 не касается колеса 3). Передаточное отношение храпового механизма

где х—число зубьев, захватываемых собачкой; z—число зубьев хра­пового колеса.

Частота вращения храпового колеса

где — частота вращения кривошипного колеса, об/мин.

Мальтийский механизм (крест) применяют для периоди­ческого поворота

Рис. 38 Мальтийский крест.

через длительные отрезки времени револь­верных головок, шпиндельных барабанов станков. Меха­низм (рис. 38) состоит из кри­вошипа 1с цевкой (пальцем) 2 на конце и диска 3, имеюще­го радиальные пазы. При не­прерывном вращении кри­вошипа 1 цевка 2 периоди­чески входит в пазы диска 3 и поворачивает его на угол 2. Диск 3 останавливается до следующего попадания цевки 2 в паз. Для безудар­ной работы механизма необ­ходимо, чтобы скорость цев­ки при заходе в паз совпадала с его направлением. Это возможно при .

Передаточное отношение механизма , где z число пазов в диске.

Кулачковые механизмы широко применяют в металло­режущих станках, особенно в автоматах. Предназначены для преобразования равномерного вращательного движения в возвратно-поступательное с любым законом движения. Кулачки бывают двух типов: дисковые и цилиндрические.

Рис. 39. Схема работы кулачковых механизмов: а — дискового; б -цилиндрического.

На рисунке 39, а приведена схема работы дискового кулачкового механизма. Кулачок 1 равномерно враща­ется вокруг оси и через ролик 2 и рычаг с зубчатым сектором 3 передает движение суппорту 4, снабженному рейкой. Кулачок имеет ряд участков. Участок а описан дугой окружности, и при контакте ролика 2 с кулачком 1 на этом участке суппорт неподвижен. Участок б соответст­вует быстрой подаче суппорта (холостой ход), участок в — медленной подаче (рабочий ход), участок г — быстрому от­воду суппорта в исходное положение (холостой ход).

На рисунке 39, б показана схема работы цилиндрическо­го кулачка. Кулачок имеет винтовую рабочую поверх­ность. Через ролик 2 и рычаг 4 суппорт 3 получает движение в одну, а затем в другую сторону. Величину подачи суп­порта можно регулировать путем изменения числа оборотов кулачка или угла подъема рабочей поверхности. Наиболее часто цикл работы суппорта следующий: быстрый подвод, рабочая подача и быстрый отвод.

Кулисный механизм (рис. 40) применяется г поперечно-строгальных станках и служит для преобразования враща­тельного движения в возвратно-поступательное. Вращатель­ное движение от электродвигателя через коробку скоростей передается кулисному зубчатому колесу 1, в коническом пазу, которого закреплен палец 2, который входит в отверстие камня 3, скользящего в проре­зи кулисы 4. При одном оборо­те зубчатого колеса 1 камень 3 делает также один оборот и заставляет кулису 4 качнуть­ся вокруг центра вправо и влево. Кулиса соединена с пол­зуном 5, который получает воз­вратно

Рис 40. Кулисный механизм.

поступательное дви­жение. Величина расстояния r между центрами пальца 2 и зубчатого колеса 1 может быть изменена. Благодаря этому меняется длина хода ползу­на 5. Время (мин) одного двойного хода ползуна t равно вре­мени одного оборота кулисного зубчатого колеса 1:

где n—число двойных ходов ползуна в минуту (или частота вращения кулисного колеса); tp — время рабочего хода ползуна, мин; tx — время холостого хода ползуна, мин; —угол рабочего хода; =180°+2; — угол холостого хода; =180° — 2.

Из рисунка 40 следует, что

где L—длина хода ползуна, мм; H— расстояние от центра качания кулисы до центра пальца, соединяющего кулису с ползуном, мм.

Средняя скорость (м/мин) рабочего хода ползуна

Средняя скорость (м/мин) ползуна

Реверсивные механизмы применяются в системе глав­ного движения и в системе подачи и служат для изменения направления движения. Схемы наиболее распространенных реверсивных механизмов показаны на рисунке 41.

На рисунке 41, а показана схема реверсивного механиз­ма, состоящего из цилиндрических зубчатых колес и фрикционной муфты М.

Рис. 41. Схемы реверсивных механизмов.

Переключение фрикционной муфты вы­зывает соединение зубчатых колес z1 (при этом муфта М сдвинута влево) либо z3 (муфта М сдвинута вправо) с верх­ним валом. Нижний вал получает или прямое вращение (от z1 к z2), или обратное (от z3 через паразитное колесо z′3к z4 )

Реверсивный механизм, составленный из цилиндрических зубчатых колес, показан на рисунке 41,б. Скользящее колесо z2 может быть сцеплено непосредственно с колесом z1 либо с z3 через паразитные колеса z4 и z′4. Следовательно, нижний вал получит вращение в ту или другую сторону.

На рисунке 41, в показана схема реверсивного механиз­ма, в котором зубчатое колесо z1 скользящего блока может быть сцеплено с колесом z2 через промежуточное колесо z′2. При другом положении блока колесо z3 сцепляется не­посредственно с колесом z4. Таким образом, нижний вал может вращаться в различном направлении.

На рисунке 41, г показана схема реверсивного механизма, составленного из конических зубчатых колес и кулачковой муфты, применяемых при наличии пересекающихся валов. Изменение направления вращения горизонтального вала производится переключением кулачковой муфты.

Механизм (муфта) обгона применяется в современных моделях токарных и фрезерных станков для выбора из двух вращательных движений более быстрого. Позволяет, не выключая рабочей подачи (медленной), включать ускорен­ную подачу без поломки механизмов станка.

Механизм обгона (рис. 42, а) состоит из фигурного дис­ка 1 с вырезами, в которых размещены ролики 3, прижимае­мые пружинами 4 к внутренней поверхности кольца 2. При медленном вращении диска 1 по часовой стрелке (рабочий ход РХ) ролики 3 заклинивают кольцо 2, т. е. фигурный диск 1 и кольцо 2 вращаются вместе. При включе­нии ускоренной подачи (холостой ход XX) кольцо 2, вра­щаясь ускоренно, обгоняет фигурный диск 1, расклинивает ролики и разъединяют кольцо 2 и диск 1, т. е. диск 1

Рис. 42. Схемы обгонной муфты (а) и ее включения в кинематичес­кую цепь станка (б).

и кольцо будут вращаться независимо один от другого с различной частотой вращения. На рисунке 42, б показана схема включения обгонной муфты в кинематическую цепь станка. Вал 1 получает вращение через червячную переда­чу; частота вращения n1/z. Вал // через механизм обгона М0 получает частоту вращения тоже n1/z, и далее движение передается на вал /// через зубчатую передачу z1—z2. При одновременном включении электродвигателя М вал // получает вращение с частотой n2>(n2>n1/z), и механизм обгона М0 позволяет (не выключая вращение n1/z) передать частоту вращения п2 через зубчатую передачу z1—z2на вал ///.

Дифференциалы используют в качестве суммирующих механизмов, осуществляющих алгебраическое сложение двух движений. Наиболее распространен конический диф­ференциал (рис. 43), применяющийся на зубофрезерных станках.

Рис 43. Схема конического дифференциала.

Конический дифференциал по схеме действия является планетарной передачей с двумя степенями свободы. У дифференциала из трех его звеньев любые два звена могут быть ведущими, третье — ве­домым. Дифференциал позво­ляет суммировать на ведомом звене движения, получаемые от двух независимых ведущих звеньев.

Конический дифференциал

Дифференциала состоит из центральных колес z1 и z4, сателлитов z2 и z3 и водила (крестовины) С. Числа зубьев центральных колес и сателлитов равны между собой: z1=z2=z3=z4. Передаточное отношение дифференциала за­висит от схемы его включения.

Дифференциал включен, когда червяк z' введен в за­цепление с червячным колесом z и выключена кулачковая муфта. В этом случае из теории механизмов и машин следу­ет, что частота вращения водила С

где - частота вращения колес z1 и z4

Например, если =1000 об/мин, =10 мин-1, то =500+5=505 мин-1. Если изменить направление колеса z4 на обратное, то=500—5=495 мин-1. При неподвиж­ном колесе z4(n4=0) передаточное отношение от колеса и к водилу С равно :

При неподвижном колесе z4 (n4=0) и ведущем водиле С(пс0) передаточное отношение дифференциала равно 2 (iд=2). В этом случае ведомое колесо z1 имеет частоту вра­щения

Дифференциал выключен, когда червяк z' выведен из зацепления с червячным колесом z и включена кулачковая муфта М. В этом случае водило С будет жестко связано с зубчатым колесом z4 и червячным колесом г' и сателлиты z2 и z3 не будут иметь возможность обкатываться вокруг ко­леса z4, а станут вращаться вместе с ним. В этом случае передаточное отношение дифференциала равно единице ( = 1), так как n1=n4=nc.

Механизмы бесступенчатого регулирования скоростей. С помощью механизмов бесступенчатого регулирования ско­ростей можно наиболее точно установить необходимые ско­рость резания и величину подачи. Механизмы бесступенча­того регулирования скоростей бывают электрические, ме­ханические и гидравлические (гидроприводы).

Электрический механизм бесступенчатого регулирования частоты вращения представляет собой шунтовой электро­двигатель постоянного тока. Регулирование частоты враще­ния производится при помощи реостата, включенного в цепь возбуждения. Диапазон регулирования

Недостаток такого привода в том, что для его питания необходим постоянный ток.

Механические вариаторы бесступенчатого изменения ча­стоты вращения бывают разных конструкций.

На рисунке 44 показана схема бесступенчатого вариатора ­зарова. В этой конструкции передаточные отношения изме­няются в пределах наклона промежуточных роликов, при повороте которых меняются радиусы точек контакта роли­ков с ведущей 1 и ведомой 2 чашками, закрепленными на валах / и //. Если ведущим валом является вал /, то в первом случае (рис. 44, а) вал // вращается более медлен­но, чем вал /. Во втором случае (рис. 44, б) оба вала вра­щаются с одинаковой частотой вращения. В третьем случае (рис. 44, в) вал // вращается быстрее, чем вал /.

Гидравлический привод. При использовании гидравли­ческого привода возможны бесступенчатое регулирование скорости в широком диапазоне и передача значительных сил; при этом исключается опасность поломки системы из-за перегрузки, а также упрощается применение автомати­зации управления.

Гидропривод состоит из: 1) насосов; 2) механизмов перемещения рабочих органов станка (рабочие цилиндры для получения поступательного движения и гидромоторы для вращательного); 3) механизмов управления (золотников); 4) регулирующих механизмов (клапана, регулятора скоро­сти). Гидравлический привод применяют преимущественно для осуществления прямолинейного движения, реже — вращательного. В шлифовальных и многошпин­дельных токарных станках гидропривод применяют в ка­честве механизма подачи. Для привода главного движения гидропривод применяют в протяжных станках, хонинговальных и поперечно-строгальных.

На рисунке 45, а приведена схема гидропривода посту­пательного движения. Масло из бака 1 через фильтр 2 при помощи шестеренчатого насоса 3 через клапан управления 5, регулятор скорости (дроссель) 6 и золотник 7 (с фиксато­ром 8) поступает в одну из полостей рабочего цилиндра 9, вызывая движение поршня 10 со штоком 11 и столом станка 12 вправо или влево. Золотник 7 распределяет масло в пра­вую или левую часть рабочего цилиндра. При положении «а» средней части золотника масло под давлением поступает в правую часть рабочего цилиндра, вызывая движение порш­ня 10, штока 11 и стола 12 влево. Масло из левой части цилиндра через проточку в золотнике 7 по трубопроводу 15 поступает и бак 1. При положении «б» масло поступает в левую часть рабочего цилиндра 10, вызывая движение поршня 11 и стола 12 вправо. При этом масло из правой части рабочего цилиндра через проточку золотника 7 и трубопровод 15 идет в бак.

Переключение золотника 7 производится в крайних положениях стола 12 рычагом 14 посредством двух упоров 13. Расстояние между упорами 13 определяет длину хода стола 12, и оно регулируется. При чрезмерном повышении давления в системе масло через предохранительный клапан

4 сбрасывается в бак 1. При этом давление входит в норму и клапан 4 опять закрывается.

Бесступенчатое регулирование скорости продольного перемещения стола 12 при насосе 3 постоянной производи­тельности осуществляется дросселем 6, который за счет изменения поперечного сечения проходного отверстия плав­но изменяет количество масла, поступающего в рабочий цилиндр 9 в единицу времени.

Скорость (мм/мин) продольного перемещения стола в гидроприводе поступательного движения можно опреде­лить по формуле

где Q — производительность насоса, м3/мин; F — площадь поршня ра­бочего цилиндра, мм2; — объемный КПД системы (с учетом дросселя).

На рисунке 45, б показана схема гидравлического агре­гата для вращательного движения. Насос 1, получающий вращение от электродвигателя 2, подает масло через фильтр 7 из бака 3 к насосу (двигателю) 4. От ротора насоса 4 вращение через систему передачи передается к шпинделю станка. Масло постоянно циркулирует в агрегате, возвра­щаясь снова в бак 3. Бесступенчатое изменение частоты вра­щения шпинделя производится путем изменения произво­дительности насосов 1 и 4, что меняет частоту вращения ротора насоса 4. Манометр 5 показывает давление масла. Если давление в системе превысит расчетное, то избыток масла перепускается через предохранительный клапан 6.

В гидравлическом приводе вращательного движения количество масла, подаваемого насосом Qн и проходящего через мотор QM, равно между собой

где пн и пм — частота вращения роторов насоса и мотора, мин-1; qн и qм — количество масла, подаваемого за один оборот ротора насоса и мотора соответственно.

Откуда

где С — постоянная для данных условий величина; ен и ем — эксцент­риситет роторов в корпусах насоса и мотора, мм.

Изменяя плавно эксцентриситет ротора насоса (в обла­сти низких частот вращения) и эксцентриситет ротора мотора (в области высоких частот вращения) получим бессту­пенчатое изменение частоты вращения ротора мотора. Мощность (кВт), потребная для привода насоса,

где p-давление, развиваемое насосом, Па; Q - производительность насоса, м3/мин; -объемный КПД системы, равный 0,7...0,95; —механический КПД системы, равный 0,7...0,9.

В гидроприводах используют масла: веретенное З, тур­бинное Л и индустриальное 30.