Технологическое оборудование. Коробки скоростей

Коробки скоростей структурно входят в привод ступенчато­го регулирования главного движения станка. Привод станка — это совокупность источника энергии (электро-, гидро- или пневмодвигателя) и передающих устройств; его назначение при­водить в движение рабочие органы станка, несущие заготовку или инструмент, обеспечивая при этом необходимые скорости и передавая требуемые усилия.

Коробки скоростей обеспечивают:

• большой диапазон D регулирования скоростей на выходе: D=п_тах/п_тin/ Здесь п_тах и n_min соответственно максимальная и минимальная частота вращения (мин ') шпинделя, при прямо­линейном главном движении — максимальное и минимальное число двойных ходов в минуту ползуна или стола;

• отсутствие проскальзывания (постоянное передаточное от­ношение);

• передачу постоянной мощности;

• достаточно большое число различных скоростей на выходе при относительно небольших размерах самих коробок скоростей;

• передачу больших крутящих моментов;

• высокий КПД.

Коробки скоростей компактны, просты в обслуживании и надежны в работе.

Рис. 1 Двухваловые передачи коробок скоростей с передвижным блоком зубчатых колес (а) и с муфтой (б):

I - ведущий вал; II — ведомый вал; 1 — муфта

Коробки скоростей состоят из двухваловых передач, кото­рые могут передавать ведомому валу II несколько различных скоростей. Передача с передвижным блоком зубчатых колес (рис. 1, а) проста по конструкции, но не позволяет осуще­ствлять переключение на ходу. Передача с муфтой (рис. 1,б) дает возможность автоматизировать переключение скоростей, не останавливая вращения ведущего вала I.

В автоматизированных станках применяют автоматические коробки скоростей (АКС), в которых переключение скоростей осуществляется с помощью электромагнитных фрикционных муфт.

Общее число скоростей коробки определяется перемножени­ем чисел скоростей, имеющихся на каждом валу, поэтому такие передачи получили название множительных.

По способу переключения скоростей коробки скоростей бывают:

• со сменными зубчатыми колесами, которые применяют чаще всего в специализированных станках, автоматах и полуав­томатах при сравнительно редкой настройке привода главного движения. Они имеют малые габаритные размеры, исключают возможность аварийного включения передач. Вместе с тем уве­личивается время на смену колес, когда необходимо изменить величину скорости;

• с передвижными блоками зубчатых колес и муфтами, по­лучившие широкое распространение преимущественно в универсальных станках с ручным управлением. В станках с ЧПУ применяют зубчатые передачи, переключаемые автома­тически с помощью индивидуальных электромеханических (реже гидравлических) приводов. Схемы таких приводов даны на рис. 2.

Рисунок 2 Схемы механизмов переключения передач в станках с ЧПУ:

а — с реечной передачей; б — с передачей «винт— гайка»; в — с гидроцилиндром;

М — электродвигатель

Шестеренные коробки скоростей применяются как самостоятельные узлы в станках с разделенным приводом и как составная часть шпиндельной бабки или механизма подачи (встро­енные коробки). Последние имеют большее применение в станках вследствие их компактности, меньшей стоимости и удобства пере­дачи вращения рабочим органам станка.

Изменение скорости вращения ведомого вала шестеренных ко­робок достигается за счет включения в работу той или иной ком­бинации шестерен. В коробках скоростей применяются различные способы включения зубчатых колес в работу: передвижением блоков шестерен вдоль оси валов (поз. 4,5, 6, 14 и 15), кулачко­выми муфтами М_к (поз. 7 и 8), фрикционными муфтами М _фр (поз. 9), накидыванием шестерни (поз. 13 и 16) или выдвижной шпонкой (поз. 12). Каждый из указанных способов переключения скоростей коробок обладает своими достоинствами и недостат­ками.

Коробки скоростей с кулачковыми и фрикционными муфтами позволяют использовать зубчатые колеса с косыми и шевронными зубьями, обеспечивающими при прочих равных условиях боль­шую прочность и долговечность, а также бесшумность в работе.

Однако пониженный к.п.д. делает их менее пригодным для быст­роходных приводов. Коробки скоростей с накидными шестернями, выдвижной шпонкой и множительного типа, в силу недостаточной их прочности и низкого к.п.д. применяются исключительно в ме­ханизмах подачи и вспомогательных движений.

Для изменения скорости движения резания и подачи почти всегда используют не один тип коробки, а определенную комби­нацию из типовых механизмов, являющуюся для данного привода станка наиболее оптимальной. Так, например, для специализиро­ванных и операционных станков используются парносменные ко­леса в сочетании с двух- или трехскоростной коробкой. Коробки подач токарно-винторезных станков обычно состоят из механиз­ма с конусом шестерен и множительного механизма. В коробках скоростей приводов движения резания обычно встречаются ком­бинации из механизмов с подвижными блоками шестерен, кулач­ковыми и фрикционными муфтами, переборными устройствами и т. д.

Контрольные вопросы

1 Какое назначение у коробок скоростей? Перечислите

2 Из каких частей состоят коробки скоростей?

3 Назовите типы коробок скоростей в станках?

4 Какие коробки скоростей используются в автоматизированном оборудовании, за счет чего переключаются?

5 Назовите преимущества коробок скоростей со сменными зубчатыми колесами

6 Где применяются шестеренные коробки скоростей ?