Привод шпинделя для вибрационного резания

Привод шпинделя для вибрационного резания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Я4а олислйий

ИЗОБРЕТЕЛЙЯ в657926

Сеюз Севетскнк

Сещнаннсхнчеекнк

Республик

К - АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) дополнительное и авт. свид-ву (22) Зайвлеио 24.03,77 (21) 2466223/25-08 с присоединением аанвки И(23) Приоритет—

В 23 В 47/04

Государстиеииый комитет

СССР по делам изсбретеиий и открытий (53) УДЫ 621.954-8б (088. 8) Опубликовано 2504.79.Бюллетеиь %15

Дата опубликовании описании 25D479

А. Е. Кропп, A. Я. Рызванович, И. И. Касаткин,О. С. Козырев, A. В. Баранов, Ю. А, Дряничев и И. П. Ерочкин

pl) ЗВИВИтЕЛЬ Ярославский политехнический институт (54) ПРИВОД ШПИНДЕЛЯ ДЛЯ ВИБРАЦИОННОГО РЕЗАНИЯ

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 (1j.

В известном приводе величина неравномерности вращения шпинделя недостаточна для некоторых марок сталей 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 о при таких значениях угла (2) нарушается нормальная работа универсального шарнира, резко возрастают усилия в шарнире, которые приводят к преждевременному выходу его иэ строя.

Кроме того, при таком диапазоне регулирования возникают дополнительные конструктивные трудности, связанные с компоновкой привода и увеличением

era 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 инстру мента 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. 1 дана кинематическая схема описываемого привода; на фиг. 2 кинематическая схема основного и дополнительного шарниров привода.

6 57926

Привод шпинделя для вибрационного резания состоит иэ электродвигателя

1, промежуточной передачи 2 и универсального 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 б связан с входной вилкой универсального шарнира 3.

Выходная вилка 7 шарнира 3 и входная вилка 8 шарнира 4 жестко закреплены 10 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 смонтиро- )5 ваны на общей раме 11 и имеют возможность перемещения по направляющим 12, причем крайними положениями относи-тельно центра шарнира 3 являются точки A и Б, при этом ось электродвига- 20 теля параллельна оси шпинделя °

Вращение от электродвигателя 1 через муфту 5 передается входному валу промежуточной передачи 2, являющейся коробкой скорости, редуцируется до требуемсй величины и через муфту б 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: p1,(ю»- соответственно угол пово- 35 рота и угловая скорость выходного ва.ла промежуточной передачи;

Ч.,С0- соответственно угол поворота и угловая скорость промежуточного вала; 40

Чг,(»12- соответственно угол поворота и угловая скорость шпинделя;

«". — угол между осью шпинделя и осью промежуточного вала.

Тогда, воспользовавшись известным соотношением для универсального шарнира 3 (2), можно записать, что

täЧ

=СОЛА- (2)

По аналогии для шарнира 3 с учетом особенности его расположения по отно.шению к промежуточному валу имеем

И»-90 ) (3)

$j (p

Преобразовав уравнение (3) и умножив почленно уравнения (2) и (3), получим

1гv„

COS А

Запишем уравнение (4) в виде

s»n9» сосС„совА tg × И

Возведем теперь уравнение (5) в квадрат, тогда после преобразований будем иметь

61029» 3 <-910 Ч2

СОВ 1 СО « " »гг 2 откуда

81П Ч З1П Ч Соэ с . СОВ 4 З1П Ч СОЬ «Р» г . z

9»А «1г (910 « Сов д +СО% Ч»)-СОВ Ц»

- г г или

2 4 з»п Ч совгЧ„

Представим теперь уравнение (4) в виде г ( соз « ЛдЧ продифференцируем его по времени и получим

СОВ р» СОэ с(510 «»2

Тогда передаточное отношение шарниров 3 и 4 запишется в виде г " «гсо * г гг ru, соггггг (7)

Подставив в выражение (7) значение

sin2 Ч из уравнения (6), окончательно получйм

ыг соз .к

121 св» з»пгq соз4д.»сoз « 1

° (а)

Проанализируем полученное выражение для передаточного отношения универсальных шарниров .3. и 4 привода шпинделя для вибрационного резания. Разберем несколько случаев, приняв значечие с(=д- „=45 из условия нормальо ной работы шарниров. Тогда имеем: а) для величины угла поворота выходного вала промежуточной передачи »=0

121 г (9)

"созд. 2 . б) для «(» = 45

«с. cos «с

"г»

COS Д.+» в) для P»= 90 (»о) » соб А

Определим теперь выражение для коэффициента неравномерности хода шпинделя, аналогичное выражению (1) для прототипа

u„(»z») -61(12 ) 1»П «г») ОП (12» »П д ce» (»«)cP (»г»)cP

С учетом значений (i2» ) „„д„и (i>» )щ»д., определяемых соотйошениями

657926

Формула изобретения

10 (9) и (10) коэффициент неравномерности вращения шпинделя для предложенной, новой конструкции привода шпинделя можно определить, исходя из следующего соотношения г4-сов *

4 сов2 д.

Как видно из соотношения (11), коэффициент неравномерности вращения шпинделя в заявляемой конструкции при величине угла с(= 45 составляет (0

Д „=1,5 и в два раза превышает аналогичное значение коэффициента у прототипа (фиг. 2) .

Предлагаемый привод шпинделя позволяет регулировать амплитуду модуляции скорости инструмента относительно 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 с(не изменяется,и значение коэффициента неравномерности вращения Д определяемое выражением (11), постоянно. При перемещении рамы 11 вправо от среднего положения по >направляю- щим 12 величина угла с(- будет уменьшаться и в крайнем положении, когда центр шарнира 3 окажется в точке А, угол с(.= 0 и, следовательно, Р= О.

Если же переместить раму 11 влево от 30 среднего положен;.я, угол с(. увеличится, что приведет к увеличению коэффициен"a неравномерности хода о ; Когда рама переместится настолько, что центр шарнира 3 будет находиться в точке Б, угол о(достигает своего максимального значения 45 и величина 3 „будет равна 1,5.

Привод шпинделя для вибрационного резания, содержащий электродвигатель, через промежуточную передачу связанныйй с вилкой универсального шарнира, отличающийся тем,что,c 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 соединен ым 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

Р 545421 кл. В 23 В 47/04, 1975.

2. Артоболевский И. И. Теория механизмов и машин. Ьаука, 1967.

657926

Заказ 1947/9

Тираж 1221 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, й-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель N. Кольбич

Редактор B. Дибобес Техред О.андрейко Корректор С. ПатРУшева