Конструкции приводов главного движения токарно-винторезных станков

Подавляющее большинство современных токарно-винторезных станков средних размеров в качестве привода главного движения имеет одно-, реже многоскоростной асинхронный электродвигатель трехфазного тока в сочетании со ступенчатой механической коробкой скоростей.

Примером привода с коробкой скоростей, размещенной в шпиндельной бабке, может служить станок мод. 1К62, кинематическая схема которого показана на фиг. I,6, а развертка по валам коробки скоростей — на фиг. I, 7. Коробка скоростей получает движение через клиноременную передачу от односкоростного электродвигателя, расположенного в левой тумбе станины. На валу I размещена двусторонняя фрикционная муфта М₁ для включения и выключения прямого и обратного вращения шпинделя. Изменение направления вращения вала II происходит вследствие передачи движения через блок паразитных колес (z = 24 и z = 36). Передвижением по валам II и III скользящих (передвижных) блоков Б₁ и Б₂ валу III сообщается шесть различных прямых скоростей и три обратных, более высоких. Управление блоками Б₁ и Б₂ осуществляется одной рукояткой 1 (фиг. I, 4), выведенной на лицевую сторону передней бабки.

Движение от вала III может передаваться на шпиндель по двум кинематическим цепям:

а)    при сдвинутом влево двойном (двухвенцовом) блоке Б₃ — через повышающую передачу (65 : 43) прямо на шпиндель, что дает шесть высших ступеней скорости вращения — от 630 до 2000 об/мин;

б)    при сдвинутом вправо блоке Б₃ движение передается шпинделю через зубчатый перебор (блок Б₄ — вал IV — блок Б₅ — вал V), допускающий четыре различных включения с передаточными отношениями 1, 1:4, 1 : 4 и 1 : 16, два из которых совпадают. Через перебор шпиндель получает три более низких диапазона чисел оборотов (200÷630, 50÷160 и 12,5÷40 об/мин) по шесть ступеней в каждом. Одно число оборотов (630 об/мин) получается и при прямом включении, и через перебор; поэтому привод дает всего 23 различные скорости вращения шпинделя. Управление блоками Б₃, Б₄ и Б₅ осуществляется также одной рукояткой 5 (фиг. I, 4). На валу III установлен тормоз, включение и выключение которого сблокировано с механизмом включения муфты М₁.

Просмотреть фотографию в реальном размере

Фиг. I, 6. Кинематическая схема токарно-винторезного станка мод. 1К62.

Просмотреть фотографию в реальном размере

Фиг. I, 7. Развертка по валам коробки скоростей станка мод. 1К62.

Просмотреть фотографию в реальном размере

Фиг. I, 9. Кинематическая схема станка мод. 1А616.

В станке мод. 1А616 (фиг. I, 8) коробка скоростей выполнена в отдельном корпусе, размещенном в левой тумбе (ножке) станины. Выходной вал коробки связан с входным валом шпиндельной бабки клиноременной передачей. Привод такого типа называется разделенным приводом. Он обеспечивает более плавное вращение шпинделя и применяется чаще в точных станках.

Коробка скоростей получает движение через клиноременную передачу от отдельного двигателя, установленного на кронштейне с задней стороны левой тумбы станины. Натяжение ремней регулируется перемещением двигателя по плите, на которой он установлен. В результате переключений четырех блоков (фиг. I,9) Б₁, Б₂, Б₃ и Б₄ с помощью двух рукояток 1 (фиг. I, 8) выходной вал IV получает 12 различных скоростей вращения. Через клиноременную передачу движение передается на разгруженный шкив шпиндельной бабки, в которую встроен зубчатый перебор с передаточным отношением i = 1 : 8. Натяжение ремней производится перемещением в вертикальном направлении коробки скоростей.

Движение на шпиндель может передаваться по двум кинематическим цепям:

а)    по короткой, непосредственно с вала V шкива при включенной муфте М₁ и выключенном переборе Б₅, шпиндель получает 12 высоких ступеней скорости вращения (от 90 до 2240 об/мин);

б)    через перебор Б₅ при выключенной муфте М₁ шпиндель получает 12 нижних ступеней скорости вращения (от 11,2 до 280 об/мин).

Три скорости при включенном и выключенном переборе совпадают, поэтому привод дает только 21 (вместо 24) ступень скорости вращения шпинделя. Управление перебором Б₅ и муфтой М₁ сблокировано и осуществляется одной рукояткой 2 (фиг. I, 8). В приводе отсутствует главная, выключающая станок, фрикционная муфта, и включение, реверсирование и торможение шпинделя производятся электродвигателем.

Для бесступенчатого изменения чисел оборотов шпинделя в токарно-винторезных станках средних и малых размеров находят применение фрикционные вариаторы. В приводе главного движения токарно-винторезного станка мод. 1М620 (фиг. I, 10) использован вариатор конструкции ЦНИИТМАШ (системы Светозарова) (В некоторых станках этой модели применялся вариатор с широким ремнем) в сочетании со ступенчатой коробкой скоростей, размещенной в шпиндельной бабке. Такая конструкция привода позволяет бесступенчато изменять числа оборотов шпинделя в пределах 12÷3000 об/мин. С помощью этого вариатора можно плавно, в пределах 750...3000 об/мин, изменять скорость вращения его выходного вала, а за счет переключений блоков Б₁ Б₂ и Б₃ получить четыре бесступенчатых диапазона чисел оборотов шпинделя: 12...47, 47...190, 190...750 и 750...3000 об/мин. Вспомогательный двигатель N = 1 квт служит для управления вариатором. Муфтой М₁ и скользящими шестернями Б₄ и Б₅ производится реверсирование шпинделя.

Просмотреть фотографию в реальном размере

В станках меньших размеров бесступенчатый привод может состоять из одного вариатора без переборной ступенчатой коробки скоростей.

Тяжелые токарно-винторезные станки изготовляются, как правило, с бесступенчатым приводом скоростей шпинделя, что способствует повышению их производительности. Однако в тяжелых станках применяются не механические вариаторы, а электрические системы бесступенчатого изменения числа оборотов приводного электродвигателя в сочетании со ступенчатой механической коробкой скоростей станка.

Фиг. I, 11. Система генератор—двигатель для бесступенчатого изменения чисел оборотов шпинделя.

Наиболее распространенной электрической системой бесступенчатого изменения чисел оборотов в тяжелых станках является система генератор — двигатель (Г—Д), называемая иногда также системой Леонарда (фиг. I, 11). Она состоит из четырех электрических машин: асинхронного двигателя АД, который приводит во вращение генератор постоянного тока Г и маломощный генератор постоянного тока В и электродвигателя постоянного тока Д для привода станка. Скорость электродвигателя Д регулируется изменением сопротивлений R_г и R_д в цепях обмоток возбуждения ОВГ — генератора и ОВД — двигателя, питаемых постоянным током от возбудителя В. Диапазон регулирования такой системы может достигать 10—15. Следует иметь в виду, что машины АД и Г должны иметь мощность не меньшую, чем мощность приводного двигателя Д, поэтому затраты на систему Г—Д превышают затраты на один асинхронный двигатель переменного тока в 7—8 раз.