Привод шпинделя для вибрационного резания Советский патент 1979 года по МПК B23B47/04 

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано в силовых головках и металлорежущих станках. Известны приводы шпинделя для вибрационного резания, содержащие .электродвигатель, через промежуточную передачу связанный с вилкой универсального шарнира 1. В известном приводе величина неравномерности вращения шпинделя недостаточна для некоторых марок стале и режимов резания, чтобы обеспечить эффективность дробления стружки. Существует принципиальная возможность увеличения угла между осью вращения вала электродвигателя и осью шпинделя до значений, больших 45°. Однако при таких значениях угла 2 нарушается нормальная работа универсального шарнира, резко возрастают усилия в шарнире, которые приводят к преждевременному выходу его из строя Кроме того, при таком диапазоне регу лирования возникают дополнительные конструктивные трудности, связанные с компоновкой привода и увеличением его габаритов. Шпоночные соединения и зубчатые зацепления в промежуточной передаче являющейся в приводе шпинделя коробкой скоростей, имеют определенные зазоры, колебания скорости выходной вилки универсального шарнира в значительной степени искажаются, что уменьшает модуляцию скорости инструмента относительно заготовки. Следовательно, для улучшения работы привода необходимо изменить и порядок соединения элементов привода шпинделя для вибрационного резания. С целью повышения надежности привода в работе и расширения диапазона модуляции скорости инструмента относительно заготовки в предлагаемом устройстве электродвигатель и промежуточная передача установлены с возможностью совместного перемещения, привод снабжен связанным со шпинделем и соединенным с универсальным шарниром посредством вала дополнительным универсальным шарниром, а вилки обоих; шарниров жестко связаны с валом и расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях. На фиг. 1дана кинематическая схема описываемого привода; на фиг. 2 - кинематическая схема основного и дополнительного шарниров привода. Привод шпинделя для вибрационного резания состоит из электродвигателя 1, промежуточной передачи 2 и универ сального 3 и дополнительного универсального 4 шарниров. Электродвигатель 1 через муфту 5 жестко связан с входным валом промежуточной передачи 2. Выходной вал промежуточной передачи 2 через муфту 6 связан с вход ной вилкой универсального шарнира 3. Выходная вилка 7 шарнира 3 и,входная вилка 8 4 жестко закреплены на валу 9 так, что плоскость вилки 7 перпендикулярна плоскости вилки 8, Выходная вилка 8 шарнира 4 соединена со шпинделем 10. Электродвигатель 1 и промежуточная передача 2 смонтированы на общей раме 11 и имеют возмож ность перемещения по направляющим 12 причем крайними положениями относи- тельно центра шарнира 3 являются точки А и Б, при этом ось электродвигателя параллельна оси шпинделя. Вращение от электродвигателя 1 через муфту 5 передается входному валу промежуточной передачи 2, являющейся коробкой скорости, редуцируетс до требуемой величины и через муфту 6 сообщается универсальному шарниру 3, жестко связанному с ним шарниру 4. и далее - шпинделю. Для того, чтобы показать за счет чего достигается значительное увеличение степени модуляции скорости шпинделя и как регулируется ее амплитуда, рассмотрим схему представленную на фиг. 2. Введем следующие обозначения: f, соответственно угол поворота и угловая скорость выходного вала промежуточной передачи; M.,-CU- соответственно угол поворота и угловая скорость промежуточного вала; ifgitjUg- соответственно угол поворота и угловая скорость шпинделя; at- - угол между осью шпинделя и осью промежуточного вала. Тогда, воспользовавшись известным соотношением для универсального шарнира 3 2, можно записать, что сова. С2) По аналогии для шарнира 3 с уче особенности его расположения по от .шению к промежуточному валу имеем i:gC4+go°) созЛt f. Преобразовав уравнение (3) и ум жив почленно уравнения (2) и (3), получим ,tg-42-Запишем уравнение (4) в виде

(5)

cos4 cos2,

С учетом значений (i21 max i2f) определяемых соотношениями Возвадем теперь уравнение (5) в квадрат, тогда после преобразований будем иметь SltV. . откуда , Sin V Csin cos. -t-сов Ч): Jein 4liC05 a.1-COgW 2 Представим теперь уравнение (4) в виде COSottg-42 продифференцируем его по времени и получим O(ciu)(-si4l Тогда передаточное отношение шарниРОВ 3 и 4 запишется в виде CLIg Sin fgCOS d 2Г Подставив в выражение (7) значение sin из уравнения (6) , окончательно получим 21 OL sir)4 cos4oL-tcos Проанализируем полученное выражение для передаточного отношения универсальных шарниров,.3. и 4 привода шпинделя для вибрационного резания. Разберем несколько случаев, приняв значение iA.-(fYKji 5° из условия нормальной работы шарниров. Тогда имеем: а) для величины угла поворота выходного вала промежуточной передачи М 0° -I -I л - ,j« . -,, /л 2 .6) для cog V- -f в) для %г90 -2. (о) 2 cosV Определим теперь выражение для ффициента неравномерности хода нделя, аналогичное выражению (1) прототипа w(.-w() (ij lmoix.Cij Jiniii Ш,а,1с.9 ( (9) и (10) коэффициент неравномерности вращения шпинделя для предложенной новой конструкции привода шпинделя можно определить, исходя из следующего соотношения l-cos dL Как видно из соотношения (11), коэффициент неравномерности вращения шпинделя в заявляемой конструкции при величине угла составляет ,5 и в два раза превышает аналогичное значение коэффициента у прототипа (фиг. 2). Предлагаемый привод шпинделя позваляет регулировать амплитуду модуляции скорости инструмента относитель но заготовки в пределах от нуля до 1,5.Поясним,как регулируют модуляцию скорости (фиг. 1). При фиксированном положении рамы 11 с электродвигателем 1 и коробкой 2 скоростей величина угла oL не изменяется,и значение коэффициента неравномерности вращения определяемое выражением (11), постоянно. При перемещении рамы 11 вправо от среднего положения по направляю щим 12 величина угла сС будет уменьшаться и в крайнем положении, когда центр шарнира 3 окажется в точке А, угол сХ. 0 и, следовательно, . Если же переместить раму 11 влево от среднего положения, угол сС увеличится что приведет к увеличению коэффициен 66 та неравномерности хода с5Ч Когда рама перемастится настолько, что центр шарнира 3 будет находиться в точке Б, угол о(- достигает своего максимального значения 45 и величина ,будет равна 1,5. Формула изобретения Привод шпинделя для вибрационного резания, содержащий электродвигатель, через промежуточную передачу связанный с вилкой универсального шарнира, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности-привода в работе и расширения диапазона модуляции скорости инструмента относительно заготовки, электродвигатель и промежуточная передача установлены с возможностью совместного перемещения., привод снабжен связанным со шпинделем и соединенным с универсальным шарниром посредством вала дополнительным универсальным шарниром, а вилки обоих шарниров жестко связаны с валом и расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях. Источники информации, принятые во. внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 545421, кл. В 23 В 47/04, 1975. 2. Артоболевский И. И. Теория механизмов и машин. Наука

гл

.2