Источниками движения в этом приводе могут быть асинхронные электродвигатели, в том числе и высокоскоростные, электродвигатели постоянного тока, гидродвигатели в виде обратимых гидронасосов для вращательного и в виде гидроцилиндров для поступательного движения.
Настроечный орган привода, позволяющий регулировать параметры главного движения, может состоять из различных элементов, обеспечивающих ступенчатое и бесступенчатое регулирование, т.е. регулирование, при котором дополнительное звено получает несколько различных значений частот вращения или чисел двойных ходов в заданных пределах, например, , или любое значение в пределах .
Наиболее распространенные элементы привода для ступенчатого регулирования показаны на рис. 1, рис.2 и рис.3.
Рисунок 1 – Регулирование с помощью сменных зубчатых колес. | Рисунок 2 – Регулирование с помощью зубчатых колес и муфт |
Регулирование может осуществляться гитарами сменных зубчатых колес "а", "b"(рис.1), как во многих моделях зубообрабатывающих станков.
Основным достоинством такого привода является простота. Однако его применение целесообразно лишь в том случае, когда не требуется частых переключений, так как время, потребное на настройку, сравнительно велико.
Ступенчатое регулирование можно осуществлять при помощи муфт и зубчатых колес, находящихся в постоянном зацеплении (рис.2).
При включении муфты МФ1 влево крутящий момент на шпиндель передается через пару , а при включении вправо - через пару . Здесь могут применяться как кулачковые, так и фрикционные муфты, управляемые вручную, от электромагнита или от гидравлики. Такой способ переключения позволяет его автоматизировать. На основе переключения муфтами созданы автоматические коробки скоростей (АКС), применяемые в станках с ЧПУ.
В приводах главного движения станков широко применяется регулирование при помощи передвижных блоков зубчатых колес (рис.3).
Рисунок 2 – Регулирование с помощью зубчатых колес и муфт | Рисунок 3 – Регулирование с помощью передвижных блоков зубчатых колес |
Блок колес и может перемещаться на скользящей шпонке или по шлицам вдоль оси вала I и обеспечить поочередное зацепление ; ; .
Переключение подвижными блоками колес применяется в коробках скоростей токарных, сверлильных, фрезерных и других станков.
В ряде случаев в приводе главного движения применяется сочетание из перечисленных устройств.
При бесступенчатом регулировании частоты вращения в приводе главного движения применяют электродвигатели постоянного тока, обладающие, однако, тем недостатком, что при небольшом диапазоне регулирования, определяемом как отношение , требующие устройств для преобразования переменного тока, которым снабжаются промышленные предприятия, в постоянный.
Рисунок 4 – Торовый вариатор | Рисунок 5 – Клиноременный вариатор. |
Для бесступенчатого регулирования в станках широко применяют вариаторы, принцип действия и устройство которых известны из курса "Детали машин".
Наиболее широко в приводах главного движения используются торовые вариаторы (рис.4) и клиноременные с раздвижными шкивами (рис.5).
Диапазоны регулирования у вариаторов небольшие: , поэтому в приводах станков вариаторы применяются в сочетании со ступенчатой коробкой скоростей, что позволяет обеспечить заданный диапазон регулирования. Структура такого привода представлена на рис.6.
При включении понижающей передачи в коробке скоростей при помощи вариатора можно изменить бесступенчато частоту вращения шпинделя от до .
При включении на другую, например, повышенную, передачу в коробке скоростей, можно получить бесступенчатое регулирование в пределах от до , обеспечив таким образом все значения частот вращения в пределах от до бесступенчато и общий диапазон регулирования .
Рисунок 6 – Структура привода с вариатором (В) и коробкой скоростей (КС) |
В ряде случаев бесступенчатое регулирование в приводе главного движения обеспечивается при помощи гидропривода.На рис.7 показана схема работы силового цилиндра, который может быть использован в протяжных и строгальных станках.
Масло от насоса по трубопроводам через распределитель 4 поступает в левую полость цилиндра 1, создавая давление, перемещает поршень 2 со штоком вправо.
Масло из правой полости сливается в бак. При изменении положения распределителя перемещением влево (положение изображено штрихами) масло от насоса начинает поступать в правую полость цилиндра, а из левой - сливаться в бак.
Рисунок 7 – Регулирование с помощью гидропривода | Рисунок 8 – Управление фрикционными муфтами с помощью кулачка. |
Изменяя объем жидкости, поступающей в рабочую полость цилиндра в единицу времени, можно бесступенчато регулировать скорость движения поршня .
Управление переключением в приводе главного движения осуществляется либо вручную, либо автоматически.
Для ручного переключения каждый переключаемый элемент - передвижной блок, муфта, распределитель и др. - соединяется с рукояткой управления, изменение положения которой ведет к перемещению переключаемого элемента в нужную позицию.
При автоматическом управлении переключение осуществляется при помощи пружин, электромагнитов или гидравлики, включаемых в работу по заданной программе.
На рис.8 показана схема переключения фрикционной муфты от кулачка.
При вращении кулачок 1 воздействует на нижний конец рычага 2 и, сжимая пружину 3, перемещает его влево. При дальнейшем вращении кулачка пружина 3 сначала вернет рычаг в исходное положение, обеспечивая включение муфты МФ1 то вправо, то влево.
Основные требования, предъявляемые к приводам главного движения:
• изменение частот вращения на исполнительном звене — шпинделе в диапазоне регулирования частот вращения привода,
• необходимые для процесса резания мощность и крутящий момент,
• включение, выключение, а также, если это необходимо, торможение и реверсирование вращения шпинделя,.
• высокая точность и плавность вращения шпинделя,
• минимальные потери на трение, т.е. высокий КПД привода,
• высокая надежность привода,
• удобство управления.
• простота и минимальная стоимость изготовления и эксплуатации.
Привод подач