Привод главного движения станка токарного типа - это электродвигатель установленный на станке вместе с совокупностью передач от электродвигателя к шпинделю станка. В зависимости от размера станка, конструкции привода могут быть различны, но в любом случае они должны: 1) передавать необходимые для процесса резания мощность и крутящий момент; 2) допускать включение, выключение и реверсирование вращения шпинделя; 3) обеспечивать высокую точность и плавность вращения шпинделя на всех режимах работы.
Привод главного движения станка это электродвигатель установленный на станке вместе с совокупностью передач от электродвигателя к шпинделю станка. В зависимости от назначения станка и его размера конструкции привода могут быть различны, но в любом случае они должны: 1) передавать необходимые для процесса резания мощность и крутящий момент; 2) допускать включение, выключение и реверсирование вращения шпинделя; 3) обеспечивать высокую точность и плавность вращения шпинделя на всех режимах работы.
При ступенчатом изменении чисел оборотов шпинделя привод главного движения станка токарного типа может быть выполнен в виде: 1) многоскоростного асинхронного электродвигателя; 2) сочетания одно- или многоскоростного асинхронного электродвигателя со ступенчатой механической коробкой скоростей или - редко - ступенчатыми шкивами.
Для бесступенчатого регулирования скорости вращения шпинделя используют электродвигатель постоянного тока с регулируемым числом оборотов, механический вариатор, либо сочетание регулируемого электродвигателя постоянного тока или механического вариатора со ступенчатой механической коробкой скоростей или механического вариатора с многоскоростным асинхронным электродвигателем переменного тока.
Конструкции приводов главного движения токарно-винторезных станков
Подавляющее большинство токарно винторезного оборудования средних размеров в качестве привода главного движения станка 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 токарный станок 1К62, кинематическая схема которого показана на рис. 1, а развертка по валам коробки скоростей - на рис. 2. 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 ІІ 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, выведенной на лицевую сторону передней бабки.
Рис. 1. Кинематическая схема токарного станка 1К62
Движение от вала ІІІ может передаваться на шпиндель по двум кинематическим цепям:
- 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;
- при сдвинутом вправо блоке Ба движение передается шпинделю через зубчатый перебор (блок Б4 - вал IV - блок Б5 - вал V), допускающий четыре различных включения с передаточными отношениями 1:1, 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; по этому привод главного движения станка дает всего 23 различные скорости вращения шпинделя. Управление блоками Б3, Б4 и Б5, осуществляется также одной рукояткой. На валу II установлен тормоз, включение и выключение которого сблокировано с механизмом включения муфты М1.
Рис. 2. Развертка по валам коробки скоростей токарного станка 1К62
В токарном станке 1А616 (рис. 3) 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 главного движения станка. 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.
Рис. 3. Общий вид токарно-винторезного станка 1А616
В результате переключений четырех блоков (рис. 4) Б1, Б2, Б3 и Б, с помощью двух рукояток 1 (рис. 3) 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.
Рис. 4. Кинематическая схема токарного станка 1А616
Движение на шпиндель может передаваться по двум кинематическим цепям:
- по короткой, непосредственно с вала у шкива при включенной муфте М1 и выключенном переборе Б5, шпиндель получает 12 высоких ступеней скорости вращения (от 90 до 2240 об/мин);
- 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 главного движения станка дает только 21 (вместо 24) ступень скорости вращения шпинделя. Управление перебором Б, и муфтой м, сблокировано и осуществляется одной рукояткой 2 (рис. 3). 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 (рис. 5) использован вариатор конструкции центрального научно-исследовательского института технологии машиностроения в сочетании со ступенчатой коробкой скоростей, размещенной в шпиндельной бабке.
Рис. 5. Кинематическая схема токарного станка 1М620
Такая конструкция привода главного движения токарного станка 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, Б, 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.
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.
Наиболее распространенной электрической системой бесступенчатого изменения чисел оборотов в тяжелых станках является система генератор - двигатель (Г-Д), называемая иногда также системой Леонарда (рис. 6). 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 для привода главного движения станка. Скорость электродвигателя Д регулируется изменением сопротивлений Rг и Rд 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.
Рис. 6. Система генератор-двигатель для бесступенчатого изменения чисел оборотов шпинделя токарного станка
Основные характеристики приводов главного движения отечественных токарно-винторезных станков приведены в другой статье (см. Как устроен токарный станок 1а62, таблица 1)
