Привод шпинделя для вибрационного резания
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
