Главный привод металлорежущего станка

/25 382514 17,12, 30,05. Ордена 6) 6. Бюл. ВТрудовогоментальный ного Зна е экспе учно-исс дова ельскии танков А.Н.Ара .Лебеде 621.8-2 Авторск 738, кл институт металло щих с(53) (56) й. 77 ство СССР2, 1980. ПРИВОД МЕТАЛЛО- ержащий корпус,. смонтирован шпининым двигат возбуждением ОСУДАРСТВЕННЫЙ НПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИ(54)(57) 1. ГЛАВНЫЙРЕЖУЩЕГО СТАНКА, содв котором на опорахдель, приводимый сняхлем с электромагнитны имеющим три зоны регулирования ииспользуемым в качестве силового впервой и второй зонах регулирования,причем явнополюсный ротор двигателяустановлен на шпинделе, и системууправления приводом, включающую блокуправления приводом, частотный пре-.образователь, блоки регулированиянапряжения и коммутации, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения точности финишной обработки, а также сокращения осевого размера привода, щетки токоподвода ккатушкам возбуждения синхронногодвигателя снабжены подъемным рычагомс исполнительным механизмом, входкоторого через блок коммутации соединен с блоком управления.1234156 10 15 20 25 30 40 45 2. Привод по п, 1, о т л й ч аю щ и й с я тем, что он снабжен - бесконтактным электромагнитом, катушка которого установлена на Изобретение относится к станкостроению и может быть применено вметаллорежущих высокоточных станках,например токарных, где требуется впроцессе высокоскоростной. финишнойобработки свести к минимуму влияниеэлементов привода на качество обработки,Цель изобретения - повышение точности обработки и сокращение осевыхразмеров устройстваПоставленная цель достигаетсяпутем снабжения щеток токоподводаподъемными устройствами и бесконтактным электромагнитом, катушка которого установлена на корпусе, а якорь -на шпинделе.На Фиг. 1 схематически представлена шпиндельная бабка. токарного станка, разрез; на фиг. 2 - разрез А-Ана фиг. 1; на фиг. 3 - узел 1 нафиг. 1 (щеточный узел); на фиг, 4 -разрез Б-Б на фиг, 3; на фиг. 5разрез В-В на фиг.4; на фиг. 6блок-схема главного привода; нафиг. 7 - график зависимостей момента М = Г(о) и мощности Р = К(а) вовсем диапазоне регулирования.Главный привод имеет корпус 1шпиндельной бабки, в котором на опорах установлен шпиндель 2. Непосредственно на шпинделе жестко закрепленротор 3, имеющий полосы 4 с катушками 5 возбуждения, которые для монолитности залиты компаундом на основеэпоксидной смолы. В корпусе 1 находится статор б с трехфазной обмоткой,отвод тепла от которого осуществляется (кроме наружной поверхностикорпуса) через каналы 7, по которымпрокачивается воздух от независимого вентилятора (не показан), Длялучшего теплоотвода к корпусу лобовые части залиты компаундом. Одновременно охлаждающий воздух прокачивается в пазах 8 между катушкакорпусе привода, а якорь - на шпинделе, причем на якоре установлены введенные в привод штыри. ми возбуждения, На роторе установлены контактные кольца 9, через которые осуществляется токоподвод к катушкам возбуждения посредством щеток 10, установленных в щеткодержателе 11, На задней стенке корпуса 1 закреплена катушка 12 электромагнита, якорь 13 которого установлен на шпинделе с возможностью осевого перемещения. На якоре закреплены три медных штыря 14, накоротко замыкающие контактные кольца 9 при отключенной катушке 12, поскольку якорь поджимается тарельчатой пружиной 15. Цеткодержатель 11 закреплен на рычаге 16, который имеет возможность поворота вместе с осью 17, приводя- щейся в движение электромеханиэмом 18,и может быть выполнен, например, в виде микросерводвигателя с редуктором. Рычаг 16 останавливается электромехаиизмом в двух положениях: щетки прижаты к контактным кольцам (фиг.4); щетки подняты и не касаются колец. Фиксация этих положений осуществляется упорами (не показаны)., На рабочем конце шпинделя установлен патрон 19, а на противополож ном - зажимное устройство 20. У задней опоры шпинделя расположен датчик скорости, например тахогенератор 21, осуществляющий обратную связь пр скорости.Система управления приводом шпин деля состоит из блока 22 управления, 35 частотного преобразователя 23, блока 24 регулирования напряжения постоянного тока и блоков 25 и 26 коммутации. Для предотвращения нагрева ротора при работе двигателя с возбуждением катушки 5 возбуждения установлены в теплоизолирующие стаканы 2. Привод работает следующим образом.1234156 20 40 г г 7 В исходном состоянии рычаг 16 находится в первом положении, т.е. щетки 10 прижаты к контактным кольцам 9, катушка 12 электромагнита включена, якорь 13 находится в левом крайнем положении, и штыри 14 не замыкают кольца 9. По команде блока 22 подают полное напряжение с блока 24 на катушки 5 возбуждения, а затем преобразователем 23 осущест О вляют частотный запуск синхронного двигателя до нужной угловой скорости. В нижней части диапазона (1 зона регулирования) до номинальной угловой скорости у (фиг.7) регулиро вание скорости осуществляют частотным способом с постоянным моментом, Номинальная скорость Ы для различных станков может колебаться, например, от 52,5 до 105 1/С (от 500 до 1000 об/мин). В средней части (11 эона регулирования) диапазона от Ю до уэ регулирование ведут частотным способом с постоянной мощностью путем снижения напряжения 25 на катушках возбуждения, Скорость чистовой обработки может быть равной 315 1/С (3000 об/мин) .В 1 и П зонах регулирования двигатель работает в режиме синхронного двигателя с элек 30 тромагнитным возбуждением. В 1 и 11 зонах диапазона регулирования производят предварительную и чистовую обработку, В 111 зоне диапазона регулировани от сй дои где производится финишная обработка, двигатель переводят в режим синхронно- реактивного. Для этого по команде блока 22 блок 25 включает серводвигатель 18, который, поворачивая ось 17, переводит рычаг 16 вс второе положение, т.е. теперь щетки 10 не касаютсяколец 9, на катушки 5 не подаетсянапряжение, и двигатель становитсясинхронно-реактивным, так как роторявнополюсный. При этом в роторе невозникает более тепловых потерь вкатушках возбуждения, отсутствуеттрение в контактах щетки-кольца, чтоявляется немаловажным при том, что всовременных станках максимальнаяскорость может достигать ив = 630 -945 1/С (6000 - 9000 об/мин). Одновременно с подъемом щеток подается команда на блок 26, который отключает катушку 12 электромагнита. Якорь 13 электромагнита под действием пружины 15 передвигается вправо и штырями 14 замыкает накоротко между собой кольца 9. В результате этого образуется коротко- замкнутая обмотка на роторе, которая обеспечивает устойчивую работу двигателя в 111 зоне регулирования на случай выпадания ротора из синхронизма, что грозит остановкой двигателя во время обработки и браком детали. В 111 зоне диапазона регулирование осуществляют частотным методом при пониженном напряжении, так как для финишной обработки требуется малый крутящий момент.Использование одного электродвигателя на всех операциях обработки детали сокращает осевую длину бабки по сравнению с прототипом. Кроме того, применение в 111 зоне регулирования синхронно-реактиВного режима работы двигателя позволяет повысить точность финишной обработки путем исключения нагрева шпинделя.123415 б 18. Рис.б Фие,оставитель А.Корнилов ехред В.Кадар Корректо лб едактор С.Лисина Заказ 2938/17 Тираж 826 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий3035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,