Приводы и передачи станков

Привод – это совокупность механизмов, передающих движение от источника движения (двигателя) к рабочим органам станка. Привод может быть со ступенчатым и бесступенчатым регулированием частоты вращения шпинделя или величин подач.

Передача– механизм, передающий движение от одного механизма к другому, например, с вала на вал, или преобразующее одно движение в другое, например, вращательное в поступательное.

Передаточное отношение – число, показывающее, во сколько раз частота вращения ведомого элемента отличается от частоты вращения ведущего. i = n_вм/n_вщ = n₂/n₁, где i – передаточное отношение передачи; n_вм (n₂) – частота вращения ведомого вала, об/мин; n_вщ(n₂) – частота вращения ведущего вала, об/мин.

Передаточное отношение ремённой передачи(рисунок 12а) – i = (n₂/n₁)h_p = (d₁/d₂)h_p, где d₁ и d₂ – диаметры шкивов ведущего и ведомого валов, мм; h_p – коэффициент проскальзывания ремней относительно шкивов (h_p = 0,96 ¸ 0,99).

Передаточное отношение цепной передачи (рисунок 12б) – i = n₂/n₁ = z₁/z₂, где z₁/z₂ – число зубьев ведущей и ведомой звёздочек.

Зубчатая передача (рисунок 12в) – i = n₂/n₁ = z₁/z₂, где z₁ и z₂– число зубьев ведущего и ведомого зубчатых колёс.

Червячная передача (рисунок 12г) – i = n₂/n₁ = k/z, где k – количество заходов резьбы червяка; z – число зубьев червячного колеса.

Реечная передача (рисунок 12д) – S = npmz, где S – перемещение рейки, мм; z – число зубьев реечного зубчатого колеса; n – число оборотов реечного колеса; m – модуль реечного колеса и рейки, мм. Реечная передача служит для преобразования вращательного движения реечного зубчатого колеса или червяка в поступательное движение зубчатой рейки.

Винтовая передача (рисунок 12е) – S = n×t×k, где S перемещение гайки в осевом направлении, мм; t – шаг резьбы винта, мм; k – число заходов резьбы винта. Винтовая передача служит для преобразования вращательного движения винта в поступательное движение гайки.

Рисунок 12 – Передачи металлорежущих станков

а – ремённая передача; б – цепная передача; в – зубчатая передача;

г – червячная передача; д – реечная передача; е – винтовая передача

Механизмы станков

Подвижной блок зубчатых колёс (рисунок 13а). На 1-ом валу жёстко (на шпонках) закреплены три шестерни – z₁, z₃, z₅ (z – число зубьев). На 2-ом валу на шпонке перемещается тройной блок зубчатых колёс – z₂, z₄, z₆. Таким образом, второй вал получает три частоты вращения вследствие изменения передаточного отношения зубчатых передач i₁ = z₁/z₂; i₂ = z₃/z₄; i₃ = z₅/z₆.

Конус зубчатых колёс с накидным зубчатым колесом (механизм Нортона, рисунок 13б). Вращение с первого вала, на котором жёстко закреплены зубчатые колёса z₁ – z₅, на второй вал передаётся зубчатым колесом z_c через промежуточное накидное колесо z_н, которое свободно сидит на промежуточном валу. Зубчатое колесо z_cперемещается по второму валу по шпонке. Таким образом, второй вал может иметь пять разных частот вращения: i₁ = z₁/z_c; i₂ = z₂/z_c; i₃ = z₃/z_c; i₄ = z₄/z_c; i₅ = z₅/z_c.

Конус зубчатых колёс с вытяжной шпонкой (рисунок 13в). Вращение с первого вала на второй будет передаваться только тем зубчатым колесом, которое в данный момент будет жёстко соединено с первым валом вытяжной шпонкой. Таким образом, второй вал будет иметь три частоты вращения:

i₁ = z₁/z₂; i₂ = z₃/z₄; i₃ = z₅/z₆.

Механизм перебора (рисунок 13г). На первом валу расположена кулачковая муфта. При её включении влево вращение с ведущего шкива передаётся непосредственно на шпиндель. Если муфта выключена, то вращение передаётся через зубчатые колёса механизма перебора с передаточным отношением

i_п = z₁/z₂×z₄/z₃. Механизм перебора предназначен для резкого снижения частоты вращения валов.

Рисунок 13 – Механизмы металлорежущих станков

1 – шкив; 2 – шпиндель; 3 – собачка храпового механизма;

4 – ограничительный сектор; 5 – храповое колесо; 6 – ползун; 7 – кулисное зубчатое колесо; 8 – камень; 9 – кулиса; 10 – мальтийский крест; 11 – палец; 12 – водило; 13,14 – конические шкивы; 15 – ролики

Реверсивный механизм с паразитным зубчатым колесом (рисунок 13д). Этот механизм позволяет изменять направление вращения ведомого вала относительно направления вращения ведущего вала. Вращение с первого вала на второй может передаваться через зубчатые колёса z₁/z₂, когда муфта включена вправо, или через зубчатые колёса z₃/z₄×z₄/z₅, когда муфта включена влево. Зубчатое колесо z₄ не изменяет передаточного отношения, а только меняет направление вращения второго вала – оно является паразитным колесом.

Реверсивный механизм из конических зубчатых колёс (рисунок 13е). При переключении муфты влево или вправо направление вращения второго вала меняется на противоположное. Направление вращения ведущего вала остаётся неизменным.

Для реверсирования движения валов могут использоваться и реверсивные электродвигатели.

Храповой механизм (рисунок 13ж). Этот механизм служит для прерывистого поворота вала на определённый угол при зацеплении зубьев храпового колеса с зубом собачки. В станках с его помощью осуществляется прерывистая подача. i = a/z, где а – число зубьев, захватываемых собачкой,

z– число зубьев храпового колеса.

Кулисный механизм (рисунок 13з). Этот механизм преобразует вращательное движение кулисного зубчатого колеса в возвратно- поступательное движение ползуна.

Механизм мальтийского креста (рисунок 13и). Этот механизм преобразует непрерывное вращательное движение водила в прерывистое вращательное движение мальтийского креста. i = 1/z, где z – число пазов мальтийского креста.

Механизм бесступенчатого регулирования числа оборотов (рисунок 13к) – это механический вариатор конструкции В.А. Светозарова. Он состоит из двух шкивов, образующей которых является кривая. Шкивы закреплены на ведущем и ведомом валах, а к их поверхности прижаты ролики. Оси роликов устанавливаются под разными углами относительно осей валов. Этим обеспечивается изменение передаточного отношения передачи. При плавном изменении угла поворота роликов частота вращения изменяется в пределах 3 – 6,5.