Разновидности коробок скоростей и направления совершенствования их кинематических схем.

Механические коробки скоростей станков с ЧПУ имеют, как правило, небольшое число ступеней, т.к. основную зону регулирования частот обеспечивает электродвигатель. Наиболее часто коробки скоростей имеют 2-4 степени, реже 8-9. Требования к приводам главного движения: обеспечить мелкую градацию частот вращения шпинделя, большой диапазон регулирования, надёжно передавать мощность от двигателя к зоне резания без поломок элементов привода и проскальзывания в муфтах, иметь небольшие габариты.

При конструировании коробок скоростей стремятся упростить конструкцию, создать ее более компактной путём уменьшения числа ступеней, ограничения передаточного числа в каждой группе передач

В таблице 1 приведены разновидности кинематических схем коробок скоростей на 2-4 ступени для приводов от двигателей постоянного тока (ДПТ) или асинхронных двигателей (АД) с частотным регулированием. Наиболее распространёнными являются двух- и трёхваловые коробки с различными типами передач, например, с прямозубыми (схемы 1,4,7,10,13). В них переключение происходит за счет перемещения блока 1 и пересопряжения зацеплений колес. В схемах 2,5,8,11,14 блок 1 используется ещё и как муфта. Здесь применяется прямозубые и косозубые колёса. Только косозубые колёса применяются в схемах 3,6,9,12,15. Переключение скоростей производится путём перемещения муфты 1 (схемы 3 и 6) и муфты 1 и 2 (схемы 9,12,15).

Практика проектирования приводов главного движения постоянно пополняется примерами новых технических решений, обеспечивающих уменьшение габаритов коробок скоростей. В таблице 2 приведены некоторые способы совершенствования коробок скоростей.

 

Уменьшение осевых размеров достигается несколькими способами:

а) рациональным расположением колёс в подвижных блоках 1 и 2 (см. схемы 1-2; 3-4);

б) применением «связанных» колёс 1 (схемы 5 и 6), при котором осевые размеры сокращаются на величину ширины колеса (сравните схемы 5 и 3 и 6 и 4);

в) замена тройного блока (схема 7) двойным блоком и перемещением отдельных колес (схема 8); в ряде случаев используют схему с тремя автономно перемещаемыми колёсами взамен тройного блока;

г) использование зубчатых муфт 1 и 2 (схемы 9 и 10);

 

Уменьшение радиальных размеров коробок скоростей одним из способов:

а) замена трехваловой коробки скоростей двухваловой (схема 11);

б) рациональным распределением передаточных отношений между несколькими парами колёс (схема 12). Например, общее передаточное отношение в показанном на схеме 12 положении распределено между колёсами 1-2, 3-4. Если большое передаточное отношение реализовать в одной паре колес, то размеры коробки скоростей возрастают;

в) применение параллельно расположенных передач (схема 13) удаётся обеспечить передачу мощности по параллельным потокам. Благодаря этому размеры коробок скоростей существенно уменьшаются. Конструкция такой коробки скоростей показана на рисунке 8;

г) соосная установка валов (схема 14) реализована в коробке скоростей, приведенной на рис. 5.

д) применение планетарных механизмов передач (схема 15), позволяет обеспечить большие передаточные числа (5 и больше) при очень компактной конструкции коробки скоростей (см. рисунок 1,9).

Другие способы улучшения коробок скоростей направлены:

а) на отключение неработающих передач, что позволяет уменьшить шум в коробках скоростей. Так, в схеме 16 при переключении блока 1 вправо продолжает вращаться колесо Z1 и вал, на котором это колесо расположено. В схеме 17 прямое соединение входного и выходного валов происходит при перемещении колёс 1 и 2 и отключении колес вала 3;

б) на блокировку муфт 1 и 2 (схема 18), что исключает неправильное включение муфт и упрощает механизм переключения скоростей;

в) на рациональное размещение проточек под вилку переключений (схема 19) для сокращения осевых размеров L. Если проточки (величиной с ~ b) расположить на обоих блоках 1 и 2 ближе к опорам (как на блоке 1), то размер коробки L для показанной схемы будет больше примерно на величину b, чем в схеме 19;

г) на использование шкивов (схема 20). Часто ременную передачу от двигателя к шпинделю можно использовать для упрощения коробки скоростей и передач максимальных частот вращения, минуя зубчатые колёса.

 

Рис.1. Привод главного движения

 

 

 

Рис.2. Шпиндельный узел