Механизмы коробок скоростей станков

Для изменения чисел оборотов шпинделя в широких пределах в современных станках обычно применяют коробки с зубчатыми колесами, называемые соответственно коробками скоростей и коробками подач.

Коробки скоростей

Коробка скоростей служит для изменения чисел оборотов шпинделя и передачи ему соответствующего крутящего момента.

Существует несколько способов переключения зубчатых колес. Наибольшее распространение в коробках скоростей токарных станков получили два основных способа:

• переключение при помощи передвижных колес или блоков колес, скользящих на шлицах валов;
• переключение муфтами (кулачковыми или фрикционными).

Рис. 1. Способы переключения зубчатых колес: а — переключение передвижными колесами, б — переключение кулачковой муфтой

Переключение передвижными колесами или блоками

Переключение передвижными колесами или блоками наиболее часто применяется в современных коробках скоростей. На рис. 1, а показан блок из трех передвижных колес, который можно перемещать на шпонке вдоль оси вала II. Вводя в зацепление различные пары зубчатых колес z1 — z2, Z3 — Z4, Z5 — Z6 имеющие различные передаточные отношения, можно при постоянном числе оборотов вала I, получить три различных числа оборотов вала II.

Количество зубчатых колес, соединенных в один блок, бывает два, три и реже четыре.

Переключение кулачковой муфтой

Переключение кулачковой муфтой показано на рис. 1, б. На ведущем валу I на шпонках закреплены два зубчатых колеса z1 и z2, на ведомом валу II свободно сидят колеса z3 и z4, которые находятся в постоянном зацеплении с колесами z1 и z2. Между колесами z3 и z4 на валу II сидит на направляющей шпонке 3 муфта 4, имеющая на торцах кулачки 1 и 2. Кулачковую муфту можно перемещать влево и вправо рычагом 5 и сцеплять соответственно с торцовыми кулачками колес 23 И z4.

Если кулачковая муфта включена влево, то вращение от вала I передается валу II через колеса и z3, если муфту включить вправо, то вращение передается валу II через колеса z2 и z1.

Кулачковые муфты просты по конструкции, работают надежно и могут передавать большие усилия и крутящие моменты. Однако их можно переключать только при остановленном станке, так как иначе легко повредить кулачки.

Переключение фрикционными пластинчатыми муфта

Переключение фрикционными пластинчатыми муфтами получило наибольшее распространение для включения прямого и обратного вращения шпинделя, а также для его останова в современных токарных станках. Устройство фрикционной пластинчатой муфты показано на рис. 2. Крутящий момент передается от шлицевого вала 1 к зубчатым колесам 2 и 9, свободно сидящим на этом валу, при помощи двух групп стальных плоских дисков 4 и 5. Диски 4 с выступами на их поверхности входят в пазы ступиц 3 зубчатых колес 2 и 9, а на внутренней окружности дисков 5 расположены вырезы, которыми они насажены на шлицевой вал 1. Если диски 5 и 4 плотно сжать, то вследствие трения, возникающего между их боковыми сторонами, начнет вращаться колесо 2 или 9 в зависимости от того, какая — правая или левая — часть муфты включена.

Рис. 2. Пластинчатая фрикционная муфта

При перемещении кольца 7 с помощью тяги 10 влево происходит прямое вращение шпинделя, а вправо — обратное вращение шпинделя. Благодаря значительной площади трения пластинчатые фрикционные муфты способны при сравнительно небольших размерах передавать большие крутящие моменты. Преимущество этих муфт заключается также в том, что их можно плавно (без удара) переключать на ходу и под нагрузкой.

Когда муфта в результате износа дисков начинает буксовать, ее следует отрегулировать. Регулируют муфту вращением нажимных гаек 6, навинченных на кольцо 7. Повернуть нажимную гайку можно лишь после того, как защелка 11 будет вдавлена в кольцо 7.

Коробка скоростей токарного станка, в которой переключение чисел оборотов шпинделя производится передвижными колесами и кулачковой муфтой.

Кинематическая схема коробки скоростей

Рис. 3. Кинематическая схема коробки скоростей станка модели 1А62

На рис. 3 показана более сложная кинематическая схема коробки скоростей токарно-винторезного станка модели 1А62 с четырьмя подвижными блоками зубчатых колес 2, 5, 4, 5 в сочетании с пластинчатой фрикционной муфтой М и кулачковой муфтой К, которые обеспечивают получение 24-х различных чисел оборотов шпинделя.