стол токарно-карусельного станка

Формула изобретения

СТОЛ ТОКАРНО-КАРУСЕЛЬНОГО СТАНКА, содержащий планшайбу с валом, установленную на основании, и привод вращения планшайбы в виде плоского статора с обмоткой, закрепленной на валу с зазором относительно торца планшайбы, отличающийся тем, что, с целью улучшения энергетических характеристик, стол снабжен диском, закрепленным на валу планшайбы, и обмоткой, расположенной на плоском статоре с возможностью взаимодействия магнитного потока с торцом диска, при этом магнитный поток этой обмотки направлен встречно магнитному потоку обмотки, расположенной на плоском статоре со стороны торца планшайбы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано в токарно-карусельных станках.

Известны конструкции токарно-карусельных станков, созданных на основе 18-cтупенчатой коробки скоростей (Руководство по эксплуатации токарно-карусельного станка модели 1516ФЗ271, Краснодар, 1972, станкостроительный завод им. Седина).

Данная конструкция стола обеспечивает простоту управления токарно-карусельным станком. Однако ступенчатое регулирование скорости планшайбы с помощью электромагнитных муфт не позволяет плавно регулировать скорость вращения планшайбы, вследствие чего происходит большой износ зубчатых колес, подшипников и муфт, а также режущего инструмента. Данные недостатки отрицательно сказываются на качестве обрабатываемых деталей.

Частично этих недостатков лишен токарно-карусельный станок, стол у которого содержит трехступенчатый редуктор (Руководство по эксплуатации токарно-карусельного станка модели 1А512 МФЗ и IA516 МФЗ, Краснодар, 1979, станкостроительный завод им. Седина). При таком построении токарно-карусельного станка вращение планшайбы осуществляется от трехступенчатого редуктора, приводимого во вращение двигателем постоянного тока через конические зубчатые колеса, расположенные на выходном валу редуктора и на вертикальном валу стола, далее через цилиндрическую шестерню и венцовое колесо, жестко связанное с планшайбой.

Данная конструкция обеспечивает плавное регулирование скорости вращения планшайбы в широком диапазоне, но имеет ряд недостатков: наличие трехступенчатого редуктора, снижающего КПД и надежность всей установки, что ведет к потерям мощности, к увеличению установленной мощности электродвигателя постоянного тока и увеличению массогабаритных показателей станка.

Известен привод планшайбы токарно-карусельного станка, построенный по принципу совмещенной конструкции [1]. При таком построении токарно-карусельного станка вращающий момент планшайбе передается от статора электродвигателя торцового типа через воздушный зазор между планшайбой и статором.

Данная конструкция обеспечивает безредукторное, плавное регулирование скорости вращения планшайбы, снижение металлоемкости станка, но имеет и ряд недостатков; при больших планшайбах (шпинделях) для обеспечения достаточного вращающего момента необходимо увеличивать рабочую поверхность планшайбы и статора торцового типа, что ведет к увеличению массогабаритных показателей и типоразмера планшайбы.

Кроме того, к недостаткам прототипа следует отнести одностороннее магнитное тяжение планшайбы к торцовому статору, что с учетом большой массы планшайбы ведет к появлению дополнительных осевых усилий и, к неравномерности воздушного зазора между планшайбой и статором, снижая (так как необходимо увеличить до безопасных размеров величину воздушного зазора) энергетические показатели установки, а также к дополнительной нагрузке на подшипниковые узлы, снижая их долговечность.

Целью изобретения является снижение массогабаритных показателей, повышение надежности, вращающего момента и энергетических показателей стола токарно-карусельного станка конструктивными мероприятиями.

Это достигается тем, что стол снабжен диском, закрепленным на валу планшайбы и обмоткой, расположенной на плоском статоре с возможностью взаимодействия магнитного потока с торцом диска, при этом магнитный поток этой обмотки направлен встречно магнитному потоку обмотки, расположенной на плоском статоре со стороны торца планшайбы.

На чертеже изображен стол токарно-карусельного станка.

Стол состоит из основания 1, статора 2 с двумя зубцовыми зонами 3 и 4 и с одним ярмом 5, планшайбы 6, выполняющей функцию верхнего ротора, диска 7, выполняющего функцию нижнего ротора. Нижняя торцовая поверхность планшайбы 6 и верхняя торцовая поверхность статора 2 образуют воздушный зазор 8, а верхняя торцовая поверхность диска 7 и нижняя торцовая поверхность статора - воздушный зазор 9. Воздушные зазоры 8 и 9 предназначены для проведения магнитного потока двигателя. Величины зазоров 8 и 9 исключают касания планшайбы 6 и диска 7 о статор 2. Планшайба 6 и диск 7 жестко связаны с вертикальным валом 10, установленным в двух подшипниковых опорах 11 и 12. В зубцовых зонах 3 и 4 статора 2 уложены обмотки статора 13 и 14.

Станок работает следующим образом. На обмотки 13 и 14 статора 2 подается трехфазное переменное напряжение. Возникающие в обмотках токи создают вращающиеся магнитные поля, характеризуемые магнитными потоками 1 и 2 (см. фиг.1). Благодаря описанному конструктивному исполнению статора 2 вращающееся магнитное поле, характеризуемое магнитным потоком 1, проходит через воздушный зазор 8, проникает в планшайбу 6, наводя в ней вихревые токи, и замыкается опять на статор 2, а магнитное поле, характеризуемое магнитным потоком 2, проходит через воздушный зазор 9, проникает в диск 7, наводя в нем вихревые токи, и замыкается опять на статоре 2.

Электромагнитные взаимодействия токов планшайбы 6 с магнитным полем статора 2 и токов диска 7 с магнитным полем статора 2 создают электромагнитные моменты, приводящие планшайбу 6 и диск 7 во вращение. Так как диск 7 жестко закреплен на валу 10, то вращательное движение диска 7 через вал 10 передается на планшайбу 6, сообщая тем самым последней дополнительный вращающий момент.

Для выполнения цели изобретения диск 7 должен вращаться с такой же скоростью, что и планшайба 6. Для этого диск 7 изготовляется из того же материала, что и нижняя торцовая поверхность планшайбы 6, обмотки 13 и 14 изготовляются одинаковыми, воздушные зазоры 8 и 9 имеют одинаковые параметры.

Кроме того необходимо отметить, что для обеспечения согласного вращения планшайбы 6 и диска 7 и получения суммарного вращающего момента обмотки 13 и 14 статора 2 включены соответствующим образом (либо прямая последовательность, либо - обратная). Такому включению соответствует встречное направление потоков 1 и 2 в ярке 5 статора 2, что приводит с учетом описанных выше требований к одинаковости электромагнитных параметров двух роторов 6 и 7 к тому, что суммарный поток в ярке 5 статора 2 будет равен нулю. Вследствие этого магнитное напряжение в ярме 5 статора 2 также будет равно нулю, что позволяет отказаться от ярма при соответствующем расположении зубцов в зонах 3 и 4.

Вследствие возникновения магнитных потоков 1 и 2 между ротором-планшайбой 6 и статором 2 и между ротором-диском 7 и статором 2 возникают силы магнитного тяжения F1 и F2, направленные встречно (см.фиг.1) друг другу. Сила F2 уравновешивает частично силу [1, уменьшая осевое усилие планшайбы, что приводит к уменьшению нагрузки на подшипниковые узлы, повышая их надежность, и к увеличению равномерности воздушного зазора 8 между статором 2 и планшайбой 6. Последнее обстоятельство позволяет не проводить мероприятия по увеличению минимально допустимого (из механических соображений) воздушного зазора, приводящие к снижению КПД и соs энергосистемы.

Таким образом, предлагаемая конструкция позволяет иметь меньший воздушный зазор между статором и планшайбой, что дает возможность повысить энергетические показатели устройства на 10-12%. Кроме того, стол токарно-карусельного станка содержит статор с двумя рабочими поверхностями, габариты и металлоемкость которого не превышают соответствующие показатели прототипа, а мощность, которую можно "снять" с этого статора, увеличивается, по сравнению с прототипом, в 2 раза.

В предлагаемом столе токарно-карусельного станка в качестве приводного электродвигателя используется торцовый электродвигатель с двумя рабочими поверхностями; стол выполнен без ярма; для получения дополнительного момента, повышения энергетических показателей и повышения надежности конструкции применен привод с двумя валами.

Применение предлагаемого стола токарно-карусельного станка позволяет уменьшить установленную мощность двигателя на 20-25% за счет повышения КПД кинематической схемы, уменьшить массогабаритные показатели на 40-50% за счет исключения редуктора и размещения двигателя в корпусе станка.