Microsoft Word Пособие мрс 2013-04-кор doc

z
5
закреплены жестко, а вдоль вала 
II
на шпонке или шлицах пе-
ремещается тройной блок зубчатых колес с числами зубьев 
z
2
, 
z
4
, z
6
. Вал 
II
может иметь три частоты вращения вследствие из-
менения передаточного отношения зубчатых передач: 
2
1
1
z
z
u

; 
4
3
2
z
z
u

; 
6
5
3
z
z
u

.
(11) 
Механизм с накидным зубчатым колесом (рис. 1.18, 
б
) пе-
редает движение с вала 
I
на вал 
II
от зубчатого колеса 
z
с
, кото-
рое перемещается по валу 
I
на шпонке, через накидное (проме-
жуточное) колесо 
z
н
,
свободно сидящее на промежуточном ва-
лу. Зубчатые колеса 
z
1
, …, 
z
5
жестко закреплены на валу 
I
. Вал 
II
имеет пять различных частот вращения вследствие измене-
ния передаточного отношения зубчатых передач: 
1
c
1
z
z
u

; 
2
c
2
z
z
u

; 
3
c
3
z
z
u

; 
4
c
4
z
z
u

; 
5
c
5
z
z
u

. 
(12) 
Механизм с вытяжной шпонкой (рис. 1.18, 
в
) передает 
движение только через то зубчатое колесо 
z
1
, которое жестко 
соединено с валом 
I
короткой выдвижной шпонкой, остальные 
зубчатые колеса (
z
3
, 
z
5
) свободно вращаются на валу 
I
. Если ве-
дущий вал 
I
, то вал 
II
имеет три разные частоты вращения: 
2
1
1
z
z
u

; 
4
3
2
z
z
u

; 
6
5
3
z
z
u

.
(13) 
Механизм перебора (рис. 1.18, 
г
) передает движение с веду-
щего шкива 
I
непосредственно на шпиндель 
2
, если кулачковая 
муфта 
А
включена (
z
3
смещено влево), или через зубчатые колеса 

---

45 
перебора с передаточным отношением 

 

3
2
4
1
:
z
z
z
z
u
п



в слу-
чае выключенной муфты. 
Рис. 1.18. Схема зубчатых механизмов металлорежущих
станков 
Реверсивный механизм из цилиндрических зубчатых ко-
лес (рис. 1.18, 
д
) изменяет направление движения ведомого ва-
ла 
II
относительно направления вращения ведущего вала 
I
. 
Движение с вала 
I
передается на вал 
II
через зубчатую передачу 
z
1
/z
2
, если муфта 
Б
включена вправо, или через зубчатые пере-
дачи 
z
3
/z
4
и 
z
5
/z
6
, если муфта включена влево, при этом направ-
ление вращения вала 
II
изменяется на противоположное. 
Реверсивный механизм из конических зубчатых колес 
(рис. 1.18, 
е
) изменяет направление вращения вала 
II
при пере-
ключениях муфты 
В
вправо или влево. Направление вращения 
вала I остается неизменным. 
В современных металлорежущих станках частота враще-
ния шпинделя регулируется при помощи коробок скоростей,
встроенных в станину или переднюю бабку станка. Простей-

---

46 
шая коробка скоростей, состоящая из зубчатых колес и кулач-
ковой муфты, показана на рисунке 1.19. С помощью такой ко-
робки можно получить шесть различных частот вращения 
шпинделя. Ведущий вал 
I
от электродвигателя через ременную 
передачу получает частоту вращения 



2
1
М
1
d
d
n
n
. От ведущего 
вала дальше вращение с помощью блока зубчатых колес 
z
1
-z
2
-
z
3
, сидящего на скользящей шпонке, передается блоку колес 
z
4
-
z
5
-z
6
, свободно сидящему на шпинделе станка 
II
. При включе-
нии зубчатой муфты 
М
влево блок зубчатых колес 
z
4
-z
5
-z
6
сцеп-
ляется со шпинделем, и на последнем можно получить три раз-
личные частоты вращения (в зависимости от зацепления блока 
колес 
z
1
-z
2
-z
3 
с блоком 
z
4
-z
5
-z
6
). При включении зубчатой муфты 
М
вправо зубчатое колесо 
z
10
жестко соединяется со шпинде-
лем. В этом случае движение передается только через зубчатые 
колеса 
10
9
8
7
z
z
z
z

. Следовательно, шпиндель может получить еще 
три частоты вращения. Уравнение кинематической цепи дан-
ной коробки скоростей приведено ниже (

=0,985
– коэффици-
ент проскальзывания). 
Рис. 1.19. Схема коробки скоростей 

---

47 
4
1
z
z
10
9
8
7
z
z
z
z

n
шп
= 
n
M
5
2
z
z

2
1
d
d

0,985

6
3
z
z

1 
Число
скоростей 
1

3 

2 
=6 
 
 
1.7. Приводы регулирования частот вращения 
Приводом называется совокупность устройств, приводя-
щих в движение исполнительные органы станка. Обычно при-
вод состоит из электродвигателя и механизма, передающего 
движение от двигателя к исполнительным органам. Большин-
ство современных высокопроизводительных станков имеют не-
сколько самостоятельных приводов: привод главного движе-
ния, привод подачи, привод вспомогательных и установочных 
перемещений. Наиболее распространены электромеханические 
приводы, используются также гидро- и пневмоприводы. При-
воды главного движения обычно скоростные, приводы подачи 
– тихоходные. Основные технические характеристики привода: 
– диапазон регулирования частоты вращения (соотноше-
ние максимальных и минимальных частот вращения); 
– точность поддержания частоты вращения (разность ме-
жду заданной частотой вращения и выходной частотой); 
– чувствительность привода к изменению параметров; 
– коэффициент полезного действия. 
Поскольку станки предназначены для обработки загото-
вок разных размеров и из различных материалов, привод дол-
жен обеспечивать возможность изменения скорости движения 
исполнительных органов станка в определенных интервалах. 
Это обычно учитывается при проектировании станка. Для 
шпинделя станка: 
;
D
v
1000
n
min
max
max




(14) 

---

48 
max
min
min
D
v
1000
n




,
(15) 
 
где 
n
max
и 
n
min
– верхний и нижний пределы регулирования час-
тоты вращения шпинделя;
v
max
и 
v
min
– предельные значения скорости резания, зави-
сящие от физико-механических свойств обрабатываемого мате-
риала, а также от материала режущей части инструмента;
D
max
и 
D
min
– предельные значения диаметра обработки (об-
рабатываемой поверхности или вращающегося режущего инст-
румента). Обычно 
D
min
/ D
max
 = 0,12…0,25
. 
Отношение пределов регулирования 
С=n
max
/n
min
называет-
ся диапазоном регулирования частот вращения и является важ-
ной характеристикой привода, определяющей степень универ-
сальности станка. Для станков токарных, расточных, фрезер-
ных 
С=50…150
, для сверлильных 
С=15…50
, для шлифоваль-
ных 
С=1…3
. 
В приводах станков применяется ступенчатое или бессту-
пенчатое регулирование скоростей главного движения и пода-
чи. Приводы со ступенчатым регулированием обычно выпол-
няются в виде коробок скоростей подач, позволяющих полу-
чать ряд фиксированных значений частот вращения. При бес-
ступенчатом регулировании возможно плавное изменение ско-
рости резания или подачи на ходу, т.е. без остановки станка, с 
получением любых их значений в заданных пределах. 
Регулирование скорости движения исполнительного орга-
на станка может осуществляться как двигателем привода, так и 
элементами передаточного механизма (коробкой скоростей или 
подач, вариатором и т.п.). 
Электродвигатели. Наибольшее распространение в приво-
дах станков получили асинхронные электродвигатели перемен-
ного тока с короткозамкнутым ротором. Они просты по конст-
рукции, надежны в эксплуатации и имеют невысокую стоимость. 
Электродвигатели могут быть с жесткой или мягкой характери-
стикой. Если цепь двигателя не содержит каких-либо дополни-
тельных сопротивлений, его характеристика является жесткой. 
При этом изменение момента вызывает лишь незначительное из-
менение частоты вращения его вала. В противном случае харак-

---

49 
теристика является мягкой и изменение момента приводит к су-
щественному изменению частоты вращения вала. В станках 
обычно применяются двигатели с жесткой характеристикой. 
Асинхронные электродвигатели имеют частоту вращения 
магнитного поля статора, 
мин 
-1
:
p
f
n


60
,
(16) 
где 
f
– частота питающего переменного тока, с
-1
;
р
– число пар полюсов обмотки статора.
Из формулы видно, что регулирование двигателя пере-
менного тока можно осуществлять изменением числа пар по-
люсов статора и изменением частоты тока. 
Ступенчатое регулирование изменением числа пар полю-
сов путем переключения обмоток статора используется в мно-
госкоростных асинхронных двигателях. 
Тяжелые станки могут оснащаться электродвигателями 
постоянного тока с параллельным возбуждением, отличающи-
мися жесткой механической характеристикой. 
В последнее время для электрического бесступенчатого 
регулирования скорости применяют в основном двигатели по-
стоянного тока с тиристорными (полупроводниковыми) преоб-
разователями. Двигатели постоянного тока дороже и тяжелее 
асинхронных, требуют специального питания, поэтому их при-
менение в станках должно быть технически и экономически 
обосновано.
По исполнению электродвигатели бывают на лапах для 
горизонтального расположения и фланцевые для горизонталь-
ной и вертикальной установки. 
Приводы со ступенчатым регулированием получили наи-
большее распространение ввиду их сравнительной конструк-
тивной простоты и надежности в эксплуатации. Ступенчатый 
ряд частот вращения шпинделя получают в станках при помо-
щи коробок скоростей с переключающимися зубчатыми пере-
дачами (механическое регулирование), многоскоростных элек-
тродвигателей (электрическое регулирование) или сочетания 
тех и других (электромеханическое регулирование). Наиболее 
часто в станках применяют коробки скоростей с односкорост-

---

50 
ными асинхронными двигателями. Их основные достоинства: 
небольшая стоимость, высокий КПД, компактность, сохране-
ние постоянства мощности на всем диапазоне регулирования; 
простота обслуживания. По способу переключения ступеней 
коробки скоростей выполняются со сменными зубчатыми коле-
сами и с передвижными блоками колес, механическими и элек-
тромагнитными муфтами и комбинированным переключением. 
Основные достоинства приводов с бесступенчатым регу-
лированием скорости: возможность получения на станке скоро-
сти резания, обеспечивающей наивысшую производительность 
обработки или минимальную ее себестоимость; возможность 
плавного изменения ее во время работы без остановки станка; 
простота автоматизации процесса переключения скоростей. 
Поэтому бесступенчатое регулирование, несмотря на его срав-
нительно высокую стоимость, находит в современных станках 
все более широкое применение. По способу осуществления 
бесступенчатое регулирование может быть электрическим, ме-
ханическим и гидравлическим.
Приводы подачи служат для формообразующего движе-
ния в направлении обрабатываемой поверхности (продольном, 
поперечном и др.) со скоростью, обеспечивающей заданную 
толщину среза. Конструктивно привод подачи обычно выпол-
няется в виде механизма, называемого коробкой подач. Приво-
ды подач являются тихоходными. Скорость подачи в среднем 
на два порядка ниже скорости резания. Поэтому одним из ос-
новных требований, предъявляемых к коробкам подач, являет-
ся редукция (уменьшение) скорости. Кроме того, они должны 
обеспечивать широкий диапазон регулирования подач и рас-
ширенный ряд ступеней переключения. Коробки подач боль-
шинства станков обеспечивают точную кинематическую связь 
между шпинделем (ползуном) и суппортом (столом) станка, 
сообщая режущему инструменту или обрабатываемой заготов-
ке необходимую скорость непрерывного или периодического 
перемещения. 
У большинства станков подачи непрерывные, в строгаль-
ных и долбежных станках – периодические. Привод механизмов 
подачи может быть общим с главным движением (токарные, 
сверлильные, расточные, зубообрабатывающие и другие станки) 

---

51 
и раздельным (фрезерные, шлифовальные станки). Для механиз-
мов подач ряда станков (резьбонарезных, зубообрабатывающих) 
характерна высокая точность кинематических цепей. 
Для осуществления прямолинейных подач в станках ши-
роко применяют гидравлический привод. Отсутствие вибраций 
при работе гидропривода обеспечивает возможность обработки 
поверхностей деталей с низкой шероховатостью. Поэтому гид-
ропривод особенно часто применяют в цепях подачи шлифо-
вальных и доводочных станков.