Привод шпинделя для вибрационного резания Советский патент 1982 года по МПК B23B47/04 

Изобретение относится к горному машиностроению. Известны ,приводы шпинделей для вибрационного резания, включающие импульсный вариатор скорости с устройством ее регулирования и ременную передачу с муфтами свободного х да, связывающими со шпинделем|.1 }. Недостатками известных приводов являются сложность конструкции и не достаточная частота колебаний скорости режущего инструмента. Цель изобретения - повышение эффективности резания и упрощение кон струкции , Для этого ременная передача выпо нена в виде двух клиновых ремней, ведущие шкивы которой установлены н подвижно, а ведомые - связаны со шпинделем посредством муфт свободного хода, импульсный вариатор скор 1ти выполнен в виде установленного внутри неподвижных шкивов водила С эксцентриковыми осями, установленными с возможностью поворота, и двух групп роликов, расположенных на указанных осях с возможностью поочередного контактирования с ремнями, причем, указанные оси кинематически связаны с устройством регулирования скорости, а ролики смещены относительно друг друга на угол, определяемый из соотношения &, . где Z - число роликов каждой группы. На фиг. 1 показана принципиальная схема привода; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 сечение В-В на фиг.1; на фиг.5 - амплитудно-частотная характеристика вариатора скорости. Привод включает электродвигатель 1, ИМПУЛЬСНЫЙ вариатор 2 скорости с устройством 3 ее регулирования и муфтами свободного хода (МСХ ), а также ременную передачу 5 и реверсивную зубчатую передачу 6, соединяющую вариатор 2 со шпинделем 7. Ременная передача 5 образована двумя широкими клиновыми ремнями 8 и 9 с неподвижными коническими шкивами 10, 11 и 12, соосными с входным валом 13 вариатора, связанным соединительной муфтой Н с электродвигателем 1. Ремень 8 охватывает разрезной ведомый конический шкив 15, а ремень 9 - шкив 16. Шкив 15 состоит из внешнего диска 17 и внутреннего диска 18, а шкив 16 из дисков 19 и 20. Внешние диски 17 и 19 установленА на шлицевых втулках 21 и 22 и связаны с ними посредством МСХ 23 и 2k. Внутренние диски 18 и 20 жестко закреплены на шлицевых втулках 25 и 26,,размещенных на втулках 21 и 22, установленных на шлицевом выходном валу 27, который с помощью ревер сивной зубчатой передачи 6 (цилиндрические трензели кинематически Связан со шпинделем 7. Шлицевые втулки дисков подпружинены в осевом направлении посредством пружин 28, 29 и 30. Неподвижные конические шкивы 10, 11 и 12 зафиксированы от проворота с помощью осей 31 закрепленных на корпусе 32 привода шпинделя. Импульсный вариатор скорости 2 выполнен в виде закрепленного на входном валу 13 водила 33, включающего контактирующие с ремнями две группы З и 35 роликов. Каждая груп па содержит по 6 роликов Зб, равномерно размещенных по окружности вращения радиусом R)( на эксцентриковых поворотных осях 37. Группа 3 роликов 36 сдвинута по фазе враще.ния относительно группы 35 роликов на уголб, определяемый из следующего соотношения: е К 71 где Z число роликов каждой группы равномерно размещенных по окружности вращения. Устройство. 3 регулирования скоро ти состоит из двух соосных планетар ных передам 38 и 39 с одинаковым пе редаточным числом. Солнечная шестер ня 40 передачи 38 жестко закреплена на входном валу 13, а солнечная шес терня 41 передачи 39 свободно установлена на нем. Сателлиты 42 передач соединены между собой поводком 43. Эпицикл 44 передачи 38 жестко закреплен в корпусе 45 устройства. аэпицикл 46 установлен в этом же корпусес возможностью поворота с помощью червячной пары 47. Каждая эксцентриковая ось 37 импульсного вариатора 2 снабжена зубчатым колесом 48, кинематически связанным с центральной шестерней «9, жестко связанной с солнечной шестерней 1 устройства 3 регулирования скорости. Привод работает следующим образом. При вращении электродвигателя 1, например, против часовой стрелки., в ту же сторону вращается и входной вал 13 с водилом 33 вариатора скорос ти 2, ролики 36 которого деформируют ремни 8 и 9 ременной передачи 5 генерируют в них волны упругой де.формации и перекатывают их по неподвижным дискам 10-11-12. Оси ролиКОВ Зб не проворачиваются во время движения, так как благодаря одинаковому передаточному числу планетарных передач 38 и 39 шестерня 49 и водило 33 вращаются с равной угловой скоростью. При этом ремни 8, 9 приводят во вращение ведомые шкивы 15 и 16 ременной передачи 5. Таким образом, механизм, состоящий из водила 33 ( генератор волн) с деформирующими роликами 36, ремней 8 и 9 неподвижных шкивов 10, 11, 12 и ведомых шкивов, представляет собой две параллельные волновые передачи с гибкой связью, обеспечивающие при быстром вращении водила (генератора волн медленное вращение ведомых шкивов ременной передачи. Среднее значение передаточного числа этой передачи определяется следующим образом. Если обозначить разность периметров ДУ CBE-VFC EF), то линейное перемещение ремня за один оборот водила 33 при угле f 2Jt будет Д%--1ДУх, При этом ведомый шкив поворачивается на угол где . диаметр ведомого шкива. 5 Среднее значение передаточного ла будет f Icdi срх vfi 2AV В результате.несложных преобра зований можно получить ч - R xS-ivteL-«(-f Ro-hp) j dL-arccos где RO - радиус обката ремня по н подвижному шкиву; Гр - радиус ролика-36; liy - радиус окружности центро деформирующих роликов 36 водила 33. За счет изменения этого радиус можно плавно регулировать среднее значение передаточного числа-i pменной передачи... Агализ работы передачи 5 показ ет, что, лри равномерном вращении дила 33 ведомые шкивы движутся с равномерной угловой скоростью (ан гия традиционной цепной передаче по схеме: импульс движения - выст импульс и т.д. Разовый импульс движения опред ляется углом разового контактиров ния ролика Зб с ремнем на входе и выходе из зацепле ния -2о. Мгновенное значение передаточн го числа ременной передачи при э находят из выражения вг aRKBiK HR,).J:° Vqe Чо--( /2;оС. Разовый выстой определяется уг лом поворота водила 33 р.-. 2(Г-оС), .. Те Г- Суммарный угол обхвата ремнем подвижного шкива, определяющий тя вую способность ременной передачи находится из выражения 3 Вследствие того, что группы роликов и 35 сдвинуты по фазе вра щения на угол Р и вращение от ведомых шкивов 15-16 выходному валу 27 передается через шлицевые втулки 21, 22, 2i и 25 и мех . Интегральный график движения этого вала (шпинделя 7) имеет пульсирующий характер без выстоя (кривая 1). Регулирование угловой скорости вращения выходного вала (шпинделя обеспечивается следующим образом. При вращении червячной передачи 47 устройства 3 регулирования скорости центральная шестерня iS получает вращение относительно оси водила 33 и посредством зубчатых колес jS поворачивает эксцентриковые оси 37. При этом изменяется эксцентриситет С и радиус R, а также кинематические параметры привода 1 ру и мгнх случае, например, уменьшения R.j( выходной вал 27 движется с уменьшенной угловой скоростью вращения в соответствии с новым графиком движения (кривая 11) . Вычисления показывают, что передаточное число предложенного привода можно изменять в широких пределах от 35 до го при достаточно высокой тяговой способности ременной передачи. Изменение направления вращения шпинделя 7 осуществляется за счет реверса зубчатой передачи 6 (цилиндрических трензелей). Таким образом, предложенный привод при равномерном вращении электродвигателя обеспечивает импульсное и регулируемое по скорости вращение шпинделя и вибрационное реза- . ние заготовки, что приводит к повышению эффективности резания. Поскольку за один оборот ведущего звена привода - многороликового водила волновой передачи гибкой связью ведомый вал получает не один импульс, как в шарнирно-рычажных вариаторах, а Ь импульсов (по числу роликов в одном водиле), то процесс резания интенсифицируется. Привод при этом получается более простым и надежным по конструкции, так как волновая передача гибкой связью обеспечивает одностороннее, а не возвратно-вращательное движение ведомого вала, как шарнирно-рычажыый механизм, которых при прочих равных уелоВИЯХ приходится брать в два раза больше, чем волновых механизмов. Формула изобретения Привод шпинделя для вибрационного резания, включающий импульсный вариатор скорости с устройством ее регулирования и ременную передачу с муфтами свободного хода, связывающими вариатор со шпинделем, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности резания и упрощения конструкции, реме ная передача выполнена в виде двух клиновых ремней, ведущие шкивы которой установлены неподвижно, а ведомые связаны со шпинделем посредст вом муфт свободного хода, импульсный вариатор скорости выполнен в виде установленного внутри неподвижных шкиЬов водила с эксцентриковыми осями, установленными с возможностью поворота,и двух групп роликов, расположенных на указанных осях с возможностью поочередного контактирования с ремнями, причем указанные оси кинематически связаны с устройством регулирования скорости, а ролики смещены один относительно другого на угол, определяемый из соотношения где L - число роликов каждой группы. Источники информации, принятые во внимание при эк1 пертизе 1. Мальцев В.Ф. Механические импульсные передачи. М., Машиностроение, 1978, с. 55-56, рис. 12 (прототип) .

AxWy Фиг. J вд

/