Привод шпинделя для вибрационного резания

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

Оп ИСАКИИ изоьеитиния

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

33293 (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 27. 10. 80 (2! ) 3212826/25-08 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 07.06. 82. Бюллетень J4 21

Дата опубликования описания 07 . 06 . 82

° KJl

23 В 47/04

3Ъеударстванный комитет

СССР нв делам нэебретеннй н открытий

ДК 621.952

-86(088.8) (72) Авторы изобретения

Н. Г.Картавый, Е.А.Степанов, А.Д.Бардовск и Л.Л. Германов

°:с.

Московский ордена Трудового Красного Знамени горный институт (7! ) Заявитель (54) ПРИВОД ШПИНДЕЛЯ ДЛЯ ВИБРАЦИОННОГО

РЕЗАНИЯ

Изобретение отйосится к горному иашиностроению.

Известны, приводы шпинделей для вибрационного резания, включающие импульсный вариатор скорости с устройством ее регулирования и ременную передачу с муфтами свободного хода, связывающими варРатор со шпинделем (1 ).

Недостатками известных приводов

t0 являются сложность конструкции и недостаточная частота колебаний скорости режущего инструмента.

Цель изобретения - повышение эффективности резания и упрощение кон15 струкции .

Для этого ременная передача выпол" нена в виде двух клиновых ремней, ведущие шкивы которой установлены неподвижно, а ведомые — связаны со шпинделем посредством муфт свободного хода, импульсный вариатор скорос:.ти 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

g =- ф -! где Z - число роликов каждой группы.

На фиг. 1 показана принципиальная схема привода; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3сечение 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, им!1ульсный вариатор 2 скорости с устройством 3 ее регулирования и муфтами 4 свободного хода (MCX ), а также ременную передачу 5 и ревер3293 ф а эпицикл 46 установлен в этом же корпусе с возможностью поворота с помощью червячной пары 47.

Каждая эксцентриковая ось 37 импульсного вариатора 2 снабжена зубчатым колесом 48, кинематически связанным с центральной шестерней 49, жестко связанной с солнечной шестерней 41 устройства 3 регулирования

10 скорости.

Привод работает следующим образом.

При вращении электродвигателя 1, например, против часовой стрелки., в

35 ту же сторону вращается и входной вал 13 с водилам 33 вариатора скорос ти 2, ролики 36 которого деформируют ремни 8 и 9 ременной передачи 5, генерируют в них волны упругой де2р формации и перекатывают их по неподвижным дискам 10-11- 12. Оси роликов 36 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 води.ла 33 (генератор волн) с деформиру ющими 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

40 числа этой передачи определяется следующим образом.

Если обозначить разность пери- метров ЬЧ

T(ь

У.

43 где Z - число роликов каждой группы, равномерно размещенных по окружности вращения.

Устройство. 3 регулирования скорости состоит из двух соосных планетарHblx передач 38 и 39 с одинаковым передаточным числом, Солнечная шестерня 40 передачи 38 жестко закреплена на входном валу 13, а солнечная шестерня 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, 5„=2. АЧ, 3 93 сивную 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 14 с электродвигателем l. Ремень 8 охватывает разрезной ведомый конический шкив 15, а ремень 9 — шкив 16. Шкив 15 состоит иэ внешнего диска 17 и внутреннего диска 18, а шкив 16 иэ дисков 19 и

20. Внешние диски 17 и 19 установленй на шлицевых втулках 2 1 и 22 и связаны с ними посредствам МСХ 23 и

24. 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 (нцилиндрические 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 34 и 35 роликов. Каждая группа содержит по 6 роликов 36, равномерно размещенных по окружности вращения радиусом Р1 на эксцентриковых поворотных осях 37. Группа 34 роликов 36 сдвинута по фазе вращения относительно группы 35 роликов 36 на угол Q, определяемый из следующего соотношения: (ВЕ+FC+EF )-ИС= ЬЧ, то линейное перемещение ремня за один оборот водила 33 при угле $„ =2K будет

При этом ведомый шкив поворачивается на угол

24 hv

%2. = где Д - диаметр ведомого шкива.

5 9332

Среднее значение передаточного числа будет

2jkgS1 - (Ко-Vp)) где До — радиус обката ремня по неподвижному шкиву; г - радиус ролика 36; радиус окружности центров деформирующих роликов 36 водила 33.

3а счет изменения этого радиусами можно плавно регулировать среднее значение передаточного числа qpt,> ременной передачи. 2S

Агализ работы передачи 5 показывает, что, лри равномерном вращении водила 33 ведомые шкивы движутся с не: равномерной угловой скоростью (аналогия традиционной цепной передаче ) по схеме: импульс движения — выстойимпульс и т.д.

Разовый импульс движения опреде" ляется углом разового контактирования ролика 36 с ремнем на входе и выходе из зацепления -2а(.

Мгновенное значение перераточного числа ременной передачи при этом находят из выражения где Чо= (Тс/2)-д.. где

В результате. несложных преобразований можно получить и I

МГН Х Щ)(° () Разовый выстой определяется углом поворота водила 33

Р 2 (У-aC.)) Суммарный угол обхвата ремнем не" подвижного шкива, определяющий тяго вую способность ременной передачи, находится из выражения

46

М

93 6

Вследствие того, что группы роликов 34 и 35 сдвинуты по фазе вра. щения на угол 0 = 3 и вращение от ведомых шкивов 15- 16 выходному валу 27 передается через шлицевые втулки 21, 22, 24 и 25 и МСХ 4. Интегральный график движения этого вала (шпинделя 7) имеет пульсирующий ха.рактер 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 49 получает вращение относительно оси водила 33 и посредством зубчатых колес

48 поворачивает эксцентриковые оси

37. При этом изменяется эксцентриситет 6 и радиус у, а также кинематические параметры привода срх и

В случае, например, уменьмгн щения R> выходной вал 27 движется с уменьшенной угловой скоростью вращения в соответствии с новым графиком движения (кривая 1!) .

Вычисления показывают, что передаточное число предложенного привода можно изменять в широких пределах от 35 до л) 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 резание заготовки; что приводит к повышению эффективности резания.

Поскольку эа один оборот ведущего звена привода - многороликового водила волновой передачи гибкой связью ведомый вал получает не один импульс, как в шарнирно-рычажных вариаторах, а 1 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-рычажный механизм, которых при прочих равных условиде 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

1В ролики смещены один относительно другого на угол, определяемый из соотношения

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, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности резания и упрощения конструкции, ремен- д ная передача выполнена в виде двух клиновых ремней, ведущие шкивы которой установлены неподвижно, а ведомые связаны со шпинделем посредством муфт свободного хода, импульс- 2О ный вариатор скорости выполнен в

9. =3/Z

7 виях приходится брать в два раза больше, чем волновых механизмов. где 7. — число ролликов каждой группы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Мальцев В.Ф. Механические импульсные передачи. М., "Машиностроение", 1978, с. 55-.56, рис. 12 (прототип).

933293

Pvz. 1

Составитель В. Кутурин

Редактор Л. Утехина Техред A. Дц Корректор A Дзятко .Заказ 4020/15 Тираж 1153 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5 филиал ППП "Патент", r.Óæãoðîä, ул.Проектная, 4