Основные и вспомогательные движения в станках

Процесс получения на металлорежущих станках деталей определенной формы состоит в снятии с заготовки лишнего металла инструментом, режущая кромка кото­рого перемещается относительно заготовки. Требуемое относительное перемещение создается сочетанием движений инструмен­та и заготовки. Эти движения называют основными или рабочими. Их разделяют на главное или режущее движение и движение подачи. За счет главного движения на станке осуществляется процесс резания металла инструментом, совершаемый обычно с большой скоростью. Движение подачи служит для перемещения инструмента или детали с целью при­дания изделию определенной формы.

Главное движение и движение подачи могут быть вращательными и прямолинейными (поступательными), совершаются они как заготовкой, так и инструментом.

Главные движения в станках осуществляются обыч­но при помощи электроприводов (иногда применяются и гидроприводы), движения подачи — либо через меха­ническую передачу от главного привода, либо от отдель­ных электро - или гидроприводов.

Кроме основных движений, в станках имеются вспомогательные движения. Они непосредственно не участвуют в процессе резания, но необходимы для обработки изделий, например: для установки инструмен­та, автоматического подвода его к заготовке и обратно­го отвода, контроля размеров в процессе обработки, по­дачи смазки и охлаждающей жидкости и т. д.

Выбор типа электропривода основных движений станков

Одним из важнейших вопросов электрооборудования металлорежущих станков является выбор типа электро­привода для основных движений. На этот выбор оказы­вает влияние ряд факторов: 1) диапазон и плавность регулирования скорости рабочего механизма; 2) харак­тер нагрузки привода; 3) частота включений привода; 4) соотношение периодов машинного и вспомогательно­го времени работы станка; 5) энергетические показатели работы привода — КПД и cosφ; 6) надежность привода, простота его обслуживания и наладки.

Регулирование скорости приводов главного движения (главных приводов) станков производится в диапазоне от (3—6): 1 до (100—120): 1 и более и может быть осуществлено одним из следующих способов: 1) механи­ческим — изменением передаточного отношения от двигателя к рабочему органу станка; 2) электриче­ским — изменением скорости вращения двигателя; 3) электромеханическим — комбинированием двух пер­вых способов. При этом механическое регулирование, как правило, является ступенчатым, а электрическое может быть и ступенчатым и бесступенчатым. Регулировочные свойства механизмов станков характеризуются диапазоном регулирования и плавностью регулирования скорости.

Диапазон регулирования скорости при вращательном главном дви­жении определяется максимальной ω_{и. макс} и минимальной ω_и.мин угловыми скоростями изделия (шпинделя):

D_ω=ω_и.макс/ω_и.мин. (6.1)

Для станков с поступательным движением диапазон регулирования определяется отношением максимальной v_макc и минимальной v_мин линейных скоростей движения:

D₀=v_макс/v_мин (6.2)

Плавность регулирования скорости — это отношение скоростей на двух сосед­них ступенях регулирования:

φ=ω_i/ω_i-1, (6.3)

где ω_i, ω_i-1 — соответственно скорости на i и i—1^ой ступенях регулирования.

Установлены стандартные значения плавности регулирования ско­рости, используемые в приводах металлорежущих станков, равные 1,06; 1,12; 1,26, 1,41; 1,58; 1,78; 2. Чаще всего применяют значения φ=1,26; 1,41 и 1,58.

Механические характеристики электродвигателей главных приводов должны быть жесткими. Перепад скорости при изменении нагрузки на валу двигателя от холостого хода до номинальной не должен превышать 5—10%.

Для станков малых и средних размеров применяют короткозамкнутые двигатели на синхронные скорости вращения 3000 и 1500 об/мин, имеющие хоро­шие энергетические показатели (КПД и cosφ). Для электроприводов тяжелых станков применяют тихоходные двигатели с тем, чтобы упростить кинематическую цепь, так как стоимость ее с увеличе­нием передаваемой мощности значительно возрастает. Иногда применяют многоскоростные асинхронные двигатели с переключе­нием числа пар полюсов.

Для тяжелых универсальных станков обычно требу­ется бесступенчатое регулирование скорости вращения шпинделя. Здесь применяют двигатели посто­янного тока. Однако из экономических и конструктивных соображений обычно наилучшим оказывается не чисто электрическое, а электромеханическое регулирование. Электрическое регулирование достаточно осуществить лишь в диапазоне (3—4):1 [иногда до (6—8):1] при общем диапазоне (60—120) : 1. Коробка скоростей в этом случае будет сравнительно простой, рассчитанной на три ступени скорости. Двигатели постоянно­го тока применяются также в тех случаях, когда требуется автоматическое регулирование скорости главного приво­да станка в процессе обработки, а также при частых реверсах привода.