Кинематическая структура станков

Кинематика станков. Привод металлорежущего станка совокупность механизмов, обеспечивающих заданные законы движения исполнительных органов станка. Различают механические, электрические, гидравлические и пневматические механизмы привода. Элементами механического привода станков являются валы, оси, зубчатые колеса, шкивы, муфты и т.л. кинематических схемах все они имеют определенное условное, обозначение (табл. 16).

а) б)

Рис. 22

По назначению механизмы привода делятся на двигатели механизмы для передачи преобразования, реверсирования и регулирования скорости движения.

Для преобразования вращательного движения в поступательное в основном применяют реечную и винтовую передачи.

Таблица 16: Условные обозначения основных элементов кинематических схем станков

Наименование	Обозначение	Наименование	Обозначение
Вал, ось, стержень.		Патрон: трехкулачковый четырех - или шестикулачковый
Конец шпинделя для центровых работ		Муфта: кулачковая односторонняя фрикционная односторонняя фрикционная электромагнитная
Передача винт - гайка
Подшипник без уточнения типа радиальный качения радиальный скольжения		Соединение детали с валом: неподвижное, свободное для вращения, с помощью вытяжной шпонки, подвижное вдоль оси

Реечная передача (рис. 22, а) состоит из зубчатого колеса 5. имеющего зубьев, и зубчатой рейки 4. Если модуль реечного зацепления m, то за один оборот колеса рейка переместится на величину S = πnmz

Винтовая передача (рис. 22 б) состоит из вращающегося ходового винта 7, имеющего шаг t и ходовой гайки 6. За один оборот ходового винта, имеющего k заходов, гайка переместится в осевом направлении на величину S = tk

Схема редуктора с дистанционным переключением передач представлена на рис. 23, а движение ведущего вала 1, вращающегося с постоянной частотой n₁ передается на ведомый вал 2 через две пары зубчатых колес (z₁/z₄) и (z₂/z₃) дистанционное включение нужной пары производится фрикционными электромагнитными муфтами 3. Следовательно,

n₂ =n₁(z₄/ z₁) или n₂ =n₁(z₃/ z₂)

К редукторам с механическим переключением передач относится представленный на рис. 23, б редуктор с использованием блока шестерен. Блок прямозубых зубчатых колес (z_1, z_2, z₃) перемещается по шпонке или шлицам ведущего вала 1. На ведомом залу 2 закреплены колеса (z_4, z_5, z₆). В зависимости от положения блока прямозубых зубчатых колес частота вращения ведомого вала будет равна

n₂ =n₁(z₆/ z₁) = n₁(z₅/ z₂) = n₁(z₄/ z₃).

Рис.23 Механизмы для регулирования скорости движения:

а — редуктор с дистанционным переключением передач; б — редуктор с механическим переключением передач; в — конус Нортона; г — редуктор с механической двусторонней муфтой; д — вариатор; 1 — ведущий вал; 2 — ведомый вал; 3 — фрикционная электромагнитная муфта; 4 — двусторонняя кулачковая муфта; 5 — шкив; б — ось; 7 — ролик; n₂ и n₁ — частота вращения ведущего и ведомого валов соответственно; z₀ – z₅ — зубчатые колеса.

На рис. 23 в, показан редуктор с использованием конуса Нортона. На ведущем валу 1 закреплен набор — конус прямозубых зубчатых колес z_1, z_2, z₃, z₄. Прямозубое колесо перемещается по шпонке или шлицам ведомого вала 2. движение с вала 1 на вал 2 передается через промежуточное колесо z_0. В зависимости от положения колеса частота вращения ведомого вала будет равна

n₂ =n₁(z₅/ z₁) = n₁(z₅/ z₂) = n₁(z₅/ z₃) = n₁(z₅/ z₄).

На рис. 23 г, показан редуктор с механической двусторонней кулачковой муфтой – синхронизатором. Достоинством такого решения будет возможность применения косозубых или шевронных зубчатых колес, что существенно снизит габариты и массу редуктора. Работа такого редуктора аналогична работе редуктора, показанного на рис. 23 а, только переключение передач осуществляется за счет перемещения кулачковой муфты 4 по шлицам ведомого вала 2.

Бесступенчатое изменение скорости возможно за счет применения вариаторов (рис.23, д). В вариаторе шкивы 5 закреплены соответственно на ведомом 2 и ведущем 1 валах. Ролики 7 закреплены на общей оси 6. При повороте оси роликов на угол ±φ обеспечивается плавное изменение частоты вращения ведомого вала.

Реверсивные механизмы. Изменение направления вращения всего привода возможно за счет переключения фаз асинхронного электродвигателя, изменения полярности подключения электродвигателя постоянного тока или применения зубчатых механизмов. В механизмах с цилиндрическими зубчатыми колесами (рис. 24, а)

Рис. 24. Реверсивные и делительные механизмы:

а — с цилиндрическими зубчатыми колесами; б — с коническими зубчатыми

колесами; в — мальтийский крест; 1 — ведущий вал; 2 — ведомый вал; З — кулачковая муфта; 4 — водило; 5 — мальтийский крест; 6 — палец; n_1, n_2, n₂* — частота вращения ведущего, ведомого валов и реверса соответственно;

z₁ – z₅ — зубчатые колеса.

Реверсирование движения осуществляется перемещением по шлицам ведомого вала 2 кулачковой муфты 3. для передачи движения с ведущего вала 1 на ведомый вал 2 применяется паразитное зубчатое колесо. Частота прямого вращения ведомого вала равна Частота обратного вращения ведомого вала равна n₂ =n₁(z₅/ z₁)

n₂* =n₁(z₄/ z₂)В механизмах с коническими зубчатыми колесами (рис. 24, 6) используется аналогичный принцип реверсирования, но паразитное колесо не требуется.

Делительные механизмы. Для поворота на заданный угол заготовки или элемента станка (деления), применяются шаговые электродвигатели, оптические или механические делительные головки. Достаточно часто применяется мальтийский крест (рис. 24, в). В нем непрерывное вращательное движение водила 4, закрепленного на ведущем валу, преобразуется (через палец 6) в прерывистое вращательное движение мальтийского креста 5. При равномерном мальтийском кресте угол его поворота за один оборот водила равен 360°/ z, где z — число пазов на мальтийском кресте.