МОДЕРНИЗИРОВАННЫЙ ТОКАРНЫЙ СТАНОК

Модернизированный токарный станок относится к станкостроительной и машиностроительной промышленности и может найти применение при модернизации эксплуатируемых токарных станков.
Известен, например, токарный станок (Денежный П.М., Стискин Г.М., Тхор И.Е. Токарное дело. - М.: Высшая шк., 1976, стр.110-111, рис.194), включающий станину с продольными направляющими, на которых расположена задняя бабка, суппорты с резцедержателем, с которыми кинематически связаны соответственно механизмы продольных и поперечных подач, а также привод главного движения, который состоит из электродвигателя, ременной передачи с механизмом натяжения, связанной шкивом с первичным валом коробки скоростей, который кинематически с помощью зубчатых передач связан со вторым, третьим, четвертым, пятым валами и, наконец, со шпинделем - шестым валом привода, а с помощью муфты первичный вал может быть кинематически связан и с седьмым валом с зубчатыми колесами, привод кинематически связан и с механизмами продольных и поперечных подач.
Основной недостаток известного токарного станка заключается в сложности его привода главного движения, поскольку коробка скоростей имеет около 25-26 зубчатых колес, кроме того, при работе станка в зацеплении одновременно находится 5-6 пар зубчатых колес, из-за чего непрерывно расходуется 20-25% мощности электродвигателя на преодоление сопротивления (сил трения).
Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в том, чтобы упростить привод главного движения токарного станка и обеспечить экономию потребляемой электроэнергии.
Технический результат достигается тем, что модернизированный токарный станок, содержащий станину с продольными направляющими, на которых расположена задняя бабка, суппорты с резцедержателем, с которыми
кинематически связаны соответственно механизмы продольных и поперечных подач, а также привод главного движения с ременной передачей и натяжным устройством, кинематически связанный с механизмом продольных и поперечных подач, снабжен двухскоростным планетарным мотор-редуктором с частотно регулируемым асинхронным электродвигателем, мощность которого на 20% меньше имеющегося у станка двигателя, частотным преобразователем электрического тока, передаточное отношение редуктора равно 1 и 4, который связан ременной передачей непосредственно со шпинделем.
Такое исполнение привода главного движения токарного станка устранило все валы с зубчатыми колесами коробки скоростей, снизило потребление электроэнергии, мотор-редуктор расположен за ременной передачей, которая стала демпфером колебаний. Это, кроме того, снизило влияние деформации зубьев на качество обрабатываемых поверхностей и уменьшило уровень производственного шума.
На фиг.1 изображена схема привода токарного станка. На фиг.2 - схема мотор-редуктора.
6
7
8
Привод главного движения модернизированного токарного станка (фиг.1) состоит из мотор-редуктора 1 с преобразователем частоты электрического тока, ременной передачи 2 (поликлинового ремня) с устройством натяжения ремней, кинематически связанной со шпинделем 3. Устройство натяжения ремней на схеме не показано. Мотор-редуктор (фиг.2) содержит частотно регулируемый асинхронный электродвигатель 1 и планетарный механизм 5, который состоит из центрального зубчатого колеса 6 с числом зубьев z, связанного кинематически с планетарными колесами 7 с числами зубьев z, которые, в свою очередь, связаны с коронным колесом 8 с числом зубьев z. Планетарные колеса 7 подвижно закреплены на осях водила 9. Коронное колесо 8 и водило 9 вращаются в подшипниках корпуса 5. Коронное колесо 8, кроме того, снабжено тормозом 10 с возможностью полного его торможения (остановки).
Привод токарного станка работает следующим образом.
o
p1
p2
p1
Исследования показали, что для получения нужного для резания диапазона скоростей вращения шпинделя, регулируемый привод должен иметь общее передаточное отношение привода в пределах i=1,6-6,4. При этом передаточное отношение одной ступени планетарного механизма должно быть i=1, другой - i=4, а ременной передачи - 1,6. Значение передаточного отношения i=1 получают освобождением тормоза 10. При освобожденном тормозе вращательное движение будут совершать все подвижные звенья планетарного механизма, а угловая скорость вала 9 водила будет равна угловой скорости вала электродвигателя 4. Большее передаточное отношение получают при остановке торможением колеса 8 с помощью тормоза 10.
p2
Для обеспечения требуемого передаточного отношения планетарного механизма i числа зубьев колес планетарного механизма можно определить общеизвестным методом Виллиса. Для этого всем звеньям планетарного механизма следует сообщить угловую скорость водила 9 с обратным знаком и записать выражение передаточного отношения для обращенного механизма, т.е. для полученного механизма с неподвижными геометрическими осями. Решив полученное уравнение, записывают формулу для определения передаточного отношения планетарного механизма:
p2
Подставив в последнее выражение значение i=4, получают пропорцию для определения нужных чисел зубьев колес, табл.1.
Таблица 1
Передаточное отношение планетарного механизма
Числа зубьев колес
z<sub>3</sub>
z<sub>4</sub>
z<sub>5</sub>
4
20
20
60
Поскольку габаритные размеры планетарного механизма определяет коронное колесо 8, очевидно, что общие размеры механизма значительно меньше, чем традиционных коробок скоростей. Коэффициент полезного действия планетарных механизмов даже выше, чем обычных зубчатых редукторов с неподвижными геометрическими осями.
Привод от асинхронного двигателя с частотным регулированием и переключаемым планетарным механизмом, имеющим два диапазона скоростей с передаточными отношениями 1 и 4, применен в токарном станке с ЧПУ модели 17П30Ф6 Рязанского станкозавода. Действительно, на 20-30% снижено энергопотребление, что быстро окупит затраты на модернизацию. Станок прекрасно зарекомендовал себя при обработке заготовок: достигнуты высокие показатели по точности и шероховатости поверхностей. Общий уровень шума на максимальных частотах вращения шпинделя не превышает 76 дБ, при норме 80 дБ. Упрощение главного привода модернизированного токарного станка очевидно.
Таким образом, задача, поставленная перед полезной моделью, полностью выполнена.