Коробка скоростей с подвижными блоками зубчатых колес

При перемещении тройного подвижного блока можно поочередно вводить в зацепление различные зубчатые колеса.

Такие коробки скоростей применяют в различных типах станков.
Недостаток: нельзя переключать скорости на ходу и применять косозубые колеса.

3. С кулачковой или зубчатой муфтой.

Такие коробки скоростей применяются в различных типах станков, можно применять косозубые колеса.

Недостаток: нельзя переключать скорости на ходу, износ зубьев вращающихся в холостую.

С фрикционными муфтами.

Муфта дисковая двухстороння фрикционная, передающая вращение за счет сил трения. Работает также как кулачковая или зубчатая.

Преимущества: можно переключать скорости на ходу.

Недостаток: возможно проскальзывание.

Такие коробки скоростей применяются в станках с ЧПУ.

Коробки подач

Коробки подач предназначены для получения требуемых вели­чин подач и сил подачи при обработке на станке различных деталей.

Коробка подач в большинстве случаев приводится от шпинделя станка или от отдельного электродвигателя. Значения подач должны обеспечивать требуемый класс чистоты поверхности, а также высокую стойкость инструмента и производительность станка. Подачи в общем случае должны располагаться по геомет­рической прогрессии.

Изменение величины подачи может производиться различными способами: при помощи механизмов с зубчатыми передачами и без применения зубчатых передач.

Коробки подач с зубчатыми передачами бывают:

а) со сменными зубчатыми колесами, с постоянным расстоянием между осями валов;

б) с передвижными блоками зубчатых колес;

в) со встречными ступенчатыми конусами колес и вытяжными шпонками;

г) нортоновские;

д) в форме гитар сменных зубчатых колес;

е)с механизмами типа меандра.

Коробки подач со сменными зубчатыми колесами (с постоян­ным расстоянием между осями валов) находят применение в стан­ках для крупносерийного производства при редкой настройке. В частности, такие коробки встречаются в автоматах, полуавто­матах, операционных и специальных станках. Конструкции коро­бок подач, состоящих из одних лишь сменных зубчатых колес, очень просты и не отличаются от аналогичных коробок скоростей.

Коробки подач с передвижными блоками зубчатых колес широко применяются в универсальных станках. Они позволяют передавать большие крутящие моменты и работать с большими скоростями. К недостатку коробок подач этого типа относится невозможность использования в них косозубых колес. По конструкции коробки подач с передвижными зубчатыми колесами аналогичны соответ­ствующим коробкам скоростей.

Коробка подач со встречными ступенчатыми конусами колес и вытяжной шпонкой на четыре различных передаточных отноше­ния (вообще число передач в таких коробках может достигать 8—10 в одной группе) показана на рис. 22, а.Механизмы с вытяжными шпонками обычно используют в качестве основной группы передач коробки подач.

Недостатком этого механизма является то, что все зубчатые колеса ведомого вала независимо от того, передают они крутящий момент или нет, постоянно вращаются, что ускоряет их износ и требует дополнительной затраты мощности. К недостаткам относят также возможность перекоса вытяжной шпонки, малая Жесткость шпоночного валика, ослабленного продольным пазом, вращение колес с чрезмерно большой скоростью, если шпоночный валик работает как ведущий, и др. Коробки подач с вытяжными шпонками применяют в небольших, а иногда и в средних по раз­меру сверлильных и токарно-револьверных станках.

Механизм Нортона.Этот механизм позволяет получить арифметический ряд подач, необходимый при наре­зании стандартных резьб; поэтому он широко применяется в коробках подач токарно-винторезных станков. Его достоинствами являются малые размеры вдоль оси возможность свободного выбора передаточных отношений независимо от межцентрового расстояния. Он позволяет получить при небольших размерах большое количество передаточных отношений, необходимых для нарезания разных резьб с различным шагом.

Существуют нортоновские передачи, у которых число переда­точных отношений достигает 10—12 при приемлемых осевых раз­мерах коробки.

Ведущим звеном может быть и зубчатый конус, т. е. передача является обратимой.

Коробки подач в форме гитар сменных зубчатых колес.Гитарой называется устройство, обеспечивающее надлежащее сцепление сменных зубчатых колес. Гитары сменных колес дают возможность настраивать подачу с любой степенью точности. Они позволяют применять передаточные отношения до i_min = 1/8. Гитары бывают двухпарные и трехпарные. В основном в станках встречаются двухпарные гитары, лишь в редких случаях, когда необходимы особенно малые передаточные отношения или требуется особенно высокая точность настройки этих отношений, используют трехиарную гитару. Каждая гитара снабжается опре­деленным комплектом сменных зубчатых колес.

Механизм Меандра состоит из трехпарных зуб­чатых колес. Подобные механизмы могут быть и с большим количеством передаточных отношений.

Достоинства механизма Меандра — однорычажное управление, малые осевые размеры и большой диапазон регулирования. Меандр широко применяют в токарно-винторезных станках Для образования первой переборной группы в механизме подач. Основные недостатки механизма Меандра: недостаточно жесткое и точное сопряжение включенных колес, ненадежная смазка и возможность засорения передач через вырезы в корпусе коробки и постоянное вращение всех блоков колес на валах, в том числе и не участвующих в передаче движения.

Существуют механизмы Меандра с передвижным зубчатым колесом вместо накидного. В этом случае жесткость конструкции увеличивается, но так как передвижное колесо может сцепляться только с большими колесами блоков, то для получения того же количества передаточных отношений, что и в механизме с накид­ным колесом, требуется большее количество блоков зубчатых колес.

Шпиндельные механизмы.

Шпиндельные механизмы состоят из шпинделя и шпиндельных опор.

Шпиндель является основной деталью станка. Шпиндель - это полый ступенчатый вал на переднем конце, которого при помощи приспособления закрепляется заготовка или инструмент.

Конструктивная форма шпинделей определяется способом крепления на нем зажимных приспособлений или инструмента, посадками элементов привода и типом применяемых опор. Шпин­дели, как правило, изготовляют пустотелыми для возможности прохода прутка, а также для уменьшения веса. Передние концы шпинделей станков общего назначения стандартизованы.

В качестве опор шпинделей станков применяют подшипники качения и скольжения. Так как от шпинделей требуется высокая точность вращения, то подшипники качения, используемые в опо­рах шпинделей, должны быть высоких классов точности. Выбор класса точности подшипника определяется допуском на биение переднего конца шпинделя, который зависит от требуемой точ­ности обработки. Обычно в передней опоре применяются более точные подшипники, чем в задней.

Подшипники скольжения, применяемые в качестве опор шпин­делей, бывают нерегулируемые (применяются редко, при практи­чески полном отсутствии износа в течение длительного срока эксплуатации), с радиальной, осевой регулировкой зазора (рис. 19), гидростатические (у которых предусматривают подвод масла под значительным давлением в несколько карманов, из которых оно вытесняется через зазор между шейкой шпинделя и подшипником) и с воздушной смазкой.

К шпинделям предъявляют следующие требования:

1. Точность вращения - характеризуется радиальным и осевым биением переднего конца шпинделя. Зависит от точности изготовления и точности применяемых опор.

2. Жесткость - способность сохранять первоначальное положение под действием приложенных сил. Зависит от выбора материала.

3. Виброустойчивость - способность не воспринимать внешние колебания. Зависит от выбора материала.

4. Износостойкость - способность длительное время сохранять первоначальные геометрические параметры. Зависит от выбора материала.

Жесткие шпинделя изготавливают из стали45 с последующим улучшением (закалка и высокий отпуск).

Износостойкие шпинделя изготавливают из стали 40Х с закалкой на ТВЧ или из стали 20Х с последующей цементацией и закалкой.

Виброустойчивые шпинделя изготавливают из стали 38ХМЮА с последующим азотированием и закалкой.

Тяжело нагруженные шпинделя изготавливают из стали 50Г2 с последующей закалкой.

Шпинделя большого диаметра можно изготавливать из серого чугуна СЧ20.

В качестве опор шпинделей применяются подшипники качения и скольжения.

Для уменьшения силы трения применяют подшипники качения различных конструкций.

Для повышения жесткости шпиндельных опор и устранения зазоров между отдельными телами качения и кольцами применяют предварительный натяг подшипников качения - осевое смещение внутренних колец относительно наружных.

Вращающиеся (внутренние) кольца подшипников нужно устанавливать с наибольшим натягом (-2.., -4) мкм; не вращающиеся (наружные) кольца - с натягом в низкоскоростных шпинделях и с небольшим зазором в высокоскоростных.

При работе шпиндельного узла главную роль играет передняя опора шпинделя. Она воспринимает основные нагрузки и находится ближе к месту обработки. Поэтому компоновка шпиндельного узла осуществляется таким образом, чтобы передняя опора имела более точные подшипники, часто сдвоенные для увеличения жесткости.

Бесступенчатые приводы.

Бесступенчатые приводы применяют для плавного и непрерыв­ного изменения частоты вращения шпинделя или подачи. Они позволяют получать наивыгоднейшие скорости резания и подачи при обработке различных деталей. Кроме того, они дают возможность изменять скорость главного дви­жения или подачу во время работы станка без его остановки.

В станках применяются механические, гидравлические и электрические бесступенчатые приводы. Все они позволяют непрерывно и плавно изменять частоту вращения шпинделя или подачу в определенном диапазоне, получать наивыгоднейшие скорости резания, а также изменять их во время работы станка без его остановки.

В станках применяют следующие способы бесступенчатого регулирования скоростей главного движения и движения подачи:

1. Электрическое регулирование производится изменением частоты вращения электродвигателя, который приводит в дви­жение соответствующую цепь станка (способы регулирования частоты вращения электродвигателей различных типов рассматри­ваются в гл. III).

2. Гидравлическое регулирование применяется главным обра­зом для регулирования скоростей прямолинейных движений(в строгальных, долбежных, протяжных станках), значительно реже — вращательных движений.

3. Регулирование при помощи механических вариаторов. Большинство механических вариаторов, применяемых в станках, является фрикционными вариаторами. Ниже приводится описание некоторых механических вариаторов, используемых в станках.

Лобовой вариатор. При перемещении малого ведущего ролика 1 относительно диска 2 изменяется рабочий радиус последнего и, следовательно, передаточное отношение между ведущим и ведомым валами.

Привод с раздвижными конусами

Торовый вариатор