***** ») l»«—i Twórcawynalazku: Jerzy Zachaizewski Uprawniony z patentu tymczasowego: Centrum Badawczo-Konstrukcyjne Obrabiarek, Pruszków (Polska) Naped wrzeciona szybkobieznej obrabiarki, szczególnie tokarki Przedmiotem wynalazku jest naped wrzeciona szybkobieznej obrabiarki, szczególnie tokarki.Przystosowanie tokarek do toczenia za pomoca ostrzy z weglików spiekanych o ujemnydi katach natarcia z szybkosciami skrawania okolo 300 m/min. doprowadzilo do stosowania napedu wrzeciona tokarki bezposred¬ nio przez przekladnie pasowa zawierajaca przewaznie paski klinowe. Takaprzekladnia pasowa przenosi naped na wrzeciono albo w calym zakresie predkosci obrotowych wrzeciona w przypadku tokarki tylko szybkobieznej, albo w szybkobieznym zakresie predkosci wrzeciona przy równoleglym napedzie wrzeciona przez przekladnie kól zebatych, wlaczana zamiast niej w wolnobieznym zakresie predkosci wrzeciona, w tokarce bardziej uniwer¬ salnej o duzej rozpietosci predkosci obrotowych wrzeciona.W przypadku stosowania napedu wrzeciona bezposrednio przez przekladnie kól zebatydi w szybkobiez¬ nym zakresie predkosci wrzeciona, na kolach zebatydi powstaja bardzo duze szybkosd obwodowe przekraczaja¬ ce 15 m/sek. co przy prostych zebach wymaga wykonania kól zebatych w 5 lub 4 klasie dokladnosd.Przy obecnie stosowanych powszechnie szlifierkach do szlifowania uzebien osiaga sie 7, lub co najwyzej 6 klase dokladnosci kól zebatych. Przekroczenie dopuszczalnej szybkosci obwodowej, które przy prostydi zebach dla 7 klasy dokladnosci kól zebatych wynos 10 m/sek., a dla 6 klasy 15 m/sek. powoduje bardzo halasliwa prace przekladni kól zebatych, co doprowadza do tego, ze sumy powstale przy pracy tokarki przekraczaja dopuszczalna wielkosc która dla lekkich tokarek wynosi 75 dB a dla srednich i dezkich 80 dB.Obecnie rozpowszechnia sie coraz bardziej skrawanie za pomoca ostrzy ze spieków ceramicznych o ujem¬ nych katach natarcia, przy którydi szybkosci skrawania zgrubnego wynosza 400 do 500 m/min., a szybkosd skrawania wykanczajacego dochodza do 1000 m/min.Dzieki temu, najwieksze predkosd wrzedona tokarek które dotad wynosily 1800 obr/min. do 2240 obr/min. wzrosly do 3000 obr/min. i 3500 obr/min., a nastepnie do 5000 obr/min., a ostatnio osiagnely juz wielkosc 6300 obr/min.Powstal przy tym nowy problem najwiekszych dopuszczalnych szybkosd przekladni pasowych, które przy paskach klinowych zwyklych wynosza 30m/sek., a przy paskach klinowych waskidi wynosza 40 do 60 m/sek.2 118792 Za najbardziej racjonalna metode wysokowydajnego toczenia uwaza sie obecnie skrawanie zgrubne za pomoca ostrzy o ujemnydi katach natarcia wykonanych ze spieków ceramicznydi, przy szybkosdach skrawania 400 do 500 m/min., a nastepnie w przypadku niezbyt stywnych walków skrawanie wykanczajace za pomoca ostrzy o dodatnich katach natarcia, wykonanych z weglików spiekanych przy znacznie mniejszych szybkosciach skrawania wynoszacych 100 do 200 m/min.Powodem tego jest bardzo duza sila skrawania wystepujaca podczas skrawania przy ujemnych katach natarcia, która odksztalca sprezyscie toczony przedmiot uniemozliwiajac uzyskanie wymaganej duzej jego dokla¬ dnosc ksztaltowo-wymiarowej po wykanczajacym toczeniu.Ta najbardziej racjonalna metode toczenia niezbyt sztywnych walków stosuje sie z reguly na tokarkach sterowanych numerycznie, które umozliwiajajednoczesne bardzo duze skrócenie czasów pomocniczydi.Wyzej opisana metoda racjonalnego toczenia wymaga duzej rozpietosci predkosci obrotowych wrzeciona tokarki, do czego najlepiej nadaje sie omówiony juz naped wrzedona bezposrednio przez przekladnie pasowa w szybkobieznym zakresie predkosci wrzedona, oraz bezposrednio przez przekladnie kól zebatych w zakresie mniejszych predkosd wrzeciona. Tego rodzaju naped pozwala równiez na toczenie przedmiotów o duzych sredni- cadi przy których wystepuje na wrzecionie duzy moment obrotowy, powodujacy poslizg pasków klinowych na kolach pasowych i zmuszajacy do zastapienia ich kolami zebatymi.Zastosowanie przekladni pasowej do napedu wrzeciona tokarki przy skrawaniu zgrubnym, wymaga przeno¬ szenia przez nia duzej mocy na wrzeciono, co zmusza do zastosowania wielu równoleglych pasków klinowych i bardzo szerokich kól pasowych. Jednoczesnie stosunkowo duze wyciaganie sie pasków klinowych i dosyc szybkie ich zuzywanie sie wymaga latwosci regulacji ich naciagu i wymiany która moze zachodzic co dwa do trzech lat pracy tokarki.Z tego wzgledu stosuje sie z reguly jednostronne tylko podparde lozyskami walka kola pasowego nape¬ dzajacego i czesto równiez takie jednostronne podparde lozyskami wrzeciona w stosunku do osadzonego na jego koncu napedzanego kola pasowego. Uniemozliwia to czesto zastosowanie wielu równoleglych pasków klino¬ wych. Duza sila naciagu wielu równoleglych pasków klinowydi zmusza do stosowania wrzedon o bardzo duzydi srednicach, lub odciazenia wrzedona przez osadzenie kola pasowego na osobno ulozyskowanej tulei przez która przelkniete jest wrzeciono, aby zapobiec duzym sprezystym ugiedom i utracie dokladnosci toczonych przed¬ miotów.Zastosowanie bardzo duzych predkosci obrotowych wrzedona rzedu 5000 do 6300 obr/min. wymaga bardzo starannego wyrównowazenia dynamicznego wrzedona wraz z osadzonym na nim kolem zebatym i kolem pasowym.W tych warunkach bardzo niekorzystnym jest stosowanie polaczen wpustowych. Pojedynczy wpust powo¬ duje znaczne niewyrównowazenie mas wzgledem osi obrotu wrzeciona, natomiast dwa wpusty polozone na przedw siebie, po przeciwnych stronach wrzeciona, wzgledem osijego obrotu, bardzo utrudniaja dopasowanie do nich dwóch przedwleglych rowków w otworze piasty kola zebatego lub pasowego. Rowek wzdluz tworzacej wrzeciona potrzebny dla osadzenia w nim wpustu narusza ciaglosc walcowego ksztaltu wrzedona, co moze z uplywem czasu powodowac znieksztalcenia kolowych przekrojów wrzeciona w kierunku ich zowalizowania, co dla osadzonych na nim precyzyjnych wrzecionowych lozysk tocznych jest bardzo niekorzystne.Z powyzszych wzgledów na szybkobieznych wrzedonach obracajacych sie predkosciami powyzej 4000 obr./min. z reguly unika sie polaczen wpustowych. Na ich miejscu stosuje sie cieplne osadzenie skurczowe na wrzedonie elementów, które razem z nim wiruja przenoszac naped, lub elementy takie osadza sie za posredni¬ ctwem stozkowych tulejek zadskowych o bardzo malej zbieznosci.Cieplne polaczenia skurczowe sa klopotliwe przy montazu, a jeszcze bardziej przy demontazu z wrzedona jego czesci napedzajacych, dla umozliwienia wymiany wrzecionowych lozysk tocznych, podczas remontu tokar¬ ki.Polaczenia za posrednictwem stozkowych tulejek zadskowych o malej zbieznosd wymagaja bardzo duzej precyzji wykonania stozków wewnetrznych i zewnetrznych i sa równiez klopotliwe montazowo.Na czesdach wirujacych wraz z wysoce sybkobieznym wrzecionem nie powinno byc zadnydi srub lub wkretów które moglyby sie luzowac przy tak duzydi predkosciach obrotowych wrzedona. Paski klinowe napedzajace wysoce szybkobiezne wrzeciono stopniowo wydagaja sie i wymagaja regulacji idi napinania. Regula¬ cja taka powinna równiez zezwalac na latwe zdejmowanie pasków z kól pasowych w celu wymiany zuzytych pasków na nowe. Paski klinowe na szybkobieznych wrzedonach zuzywaja sie dosyc szybko i wymagaja wymiany co 2 do 3 lat pracy obrabiarki.Stosowanie w tym celu naprezaczy paskówjest bardzo niekorzystne, gdyz zwiekszajac ilosc przegiec paska klinowego powoduja przyspieszone jego niszczenie.418792 3 Szczególnie niekorzystne jest stosowanie naprezaczy zewnetrznych, które przeginajac paski klinowe „przez plecy" powoduja ich giecie dwukierunkowe co przyczynia sie do o wiele bardziej jeszcze intensywnego ich zuzywania sie, natomiast naprezacze wewnetrzne zmniejszaja katy opiecia paska na kolach pasowych co dodat¬ kowo ogranicza przenoszona przez nie moc napedu.Stosowanie pasów zebatychjest niekorzystne gdyz przy wysokich predkosciach pracuja one bardzo halasli¬ wie. Elastyczny pas zebaty szczelnie wypelnia wreby miedzy zebami zebatego kola pasowego. Nastepnie gwal¬ townie wyrywane z tych wrebów zeby pasa powoduja halasliwe wpadanie powietrza do powstajacych przy tym prózni.Istota napedu wrzeciona wg wynalazku polega na tym, ze wrzeciono obrabiarki w szybkobieznym zakresie predkosci obrotowych napedzane jest bezposrednio przez przekladnie pasowa o tak duzym przelozeniu przy¬ spieszajacym, ze napedzane kolo pasowe ma srednice zewnetrzna równa srednicy wrzeciona ijest przez to wykonane jako jedna calosc z wrzecionem, a jego szybkosc obwodowa nawet przy predkosci wrzeciona 6300 obr./min.nie przekracza 31 m/sek.W wolnobieznym zakresie predkosci obrotowych wrzeciono obrabiarki napedzane jest bezposrednio przez przekladnie kól zebatych o tak malo zwalniajacym przelozeniu, ze napedzane kolo zebate ma srednice zew¬ netrzna tylko okolo 1,5 razy wieksza od srednicy wrzeciona ijest przez to wykonane w postaci odkuwki jako jedna calosc z wrzecionem. Takmalo zwalniajace przelozenie osiaga sie dzieki wolnobieznej i przez to cichobie¬ znej skrzynce predkosci, w której szybkosci obwodowe na kolach zebatych, nawet przy predkosci wrzeciona 6300 obr./min. nie przekraczaja 10 m/sek. i moga byc wykonane w 7 klasie dokladnosci kól zebatych, osiaganej latwo na powszechnie stosowanych obecnie szlifierkach do kól zebatych.Dla umozliwienia montazu wrzecionowych lozysk tocznych, wrzeciono jest dzielone i sklada sie z dwóch osobnych wspólosiowych wrzecion ulozonych szeregowo: wrzeciona napedowego i wrzeciona nosnego.Wrzeciono nap-dowe stanowijedna calosc z kolem pasowym i kolem zebatym oraz wewnetrznie uzebiona czescia sprzegla zebatego i jest sprzegniete obrotowo za pomoca sprzegla zebatego i ksztaltowo wzdluznie dwukierunkowo za pomoca segmentów sprzegajacych z wrzecionem nosnym, stanowiacym jedna calosc z wa¬ skim kolem zebatym do napedu przetwornika obrotowo impulsowego (resolwera) i pradniczki tachometrycznej oraz zewnetrznie uzebiona czescia sprzegla zebatego.W ten sposób unika sie mocowania napedzanego kola pasowego i kola zebatego na wrzecionie oraz unika sie stosowania tuki z kolem pasowym, odciazajacej wrzeciono od sily napiecia przekladni pasowej.Sila ta przenosi sie tu tylko na wrzeciono napedowe, natomiast wrzeciono nosne jest obciazone od strony napedu tylko momentem obrotowym.Napedzajace szerokie kolo pasowe osadzone jest na walku podpartym obustronnie lozyskami i moze przenosic duza moc wieloma równoleglymi paskami klinowymi.Kolo to umieszczone jest w kolysce pokrecanej jednoczesnie przez dwie samohamowne przekladnie slima¬ kowe o wspólnym napedzie recznym, w celu latwego napiecia lub wymiany pasków klinowych.Satelitarne przemieszczenie walka z napedzajacym kolem pasowym w celu zmiany rozstawu osi kól paso¬ wych eliminuje naprezacz pasków klinowych, zwiekszajac przez to bardzo trwalosc tych pasków.Podwójnie wiazane szerokie kolo zebate zmniejsza o dwa kola ilosc kól zebatych w napedzie wrzeciona.Przedmiot wynalazku w przykladzie wykonania dla tokarki uwidoczniony jest na rysunku, na którym fig. 1 — przedstawia schemat kinematyczny napedu wrzeciona tokarki, fig. 2 — schemat kinematyczny w postaci zwi¬ niecia w przekroju przez przekladnie kól zebatych wrzeciennika, fig. 3 - schemat kinematyczny w postaci zwiniecia w przekroju przez przekladnie pasowa i przekladnie kól zebatych skrzynki predkosci, fig. 4 — sche¬ mat kinematyczny w postaci widoku z lewego boku, fig. 5 — uproszczony schemat konstrukcji napedu wrzeciona tokarki w postaci przekroju przez zwiniete mechanizmy tego napedu, w widoku z przodu tokarki, fig. 6 - konstrukcje sprzegniecia wrzeciona nosnego z wrzecionem napedowym w postaci przekroju przez prawa czesc wrzeciona napedzanego i pólprzekroju oraz pólwidoku na lewa czesc wrzeciona nosnego, fig. 7 — konstrukcje sprzegniecia wrzeciona nosnego z wrzecionem napedowym w postaci przekroju A-A na fig. 6, fig. 8- konstruk¬ cje sprzegniecia wrzeciona nosnego z wrzecionem napedowym w postaci przekroju B—B na fig. 6, fig. 9 — seg¬ ment sprzegajacy oba wrzeciona w kierunku wzdluznym, fig. 10 — przekrój przez segment sprzegajacy, fig. 11- segment sprzegajacy w postaci widoku z przeciwnej strony, fig. 12 — wykres przelozen mechanizmu napedu wrzeciona, a fig. 13 — wykres zmiennosci mocy silnika pradu stalego regulowanego ukladem tyrystorowym w zaleznosci od predkosci obrotowych wrzeciona.Naped wrzeciona tokarki przedstawiony w przykladzie wykonania na rysunku zaopatrzony jest w silnik elektryczny pradu stalego 1 o predkosci regulowanej ukladem tyrystorowym z którego wrzeciono otrzymuje drobnostopniowane predkosci obrotowe o ilorazie ciagu geometrycznego sprzeglo bezpieczenstwa 2, walek wejsciowy 3 stanowiacy jedna calosc z malym kolem zebatym, pompke olejowa 4 ukladu smarowania mechanizmów napedu wrzeciona przystosowana do obrotów prawych i lewych, walek 5 z dwoma kolami zebatymi, walek 6 z przesuwna dwójka kól zebatych i kolem zebatym przekazujacym naped ze skrzynki predkosci do wizeciennika, walek 7 z szerokim kolem zebatym podwójnie wiazanym, odbie¬ rajacym naped ze skrzynki predkosci i przekazujacym go na wrzeciono za posrednictwem przekladni kól zeba¬ tych lub przekladni pasowej, sprezynowy wieloplytkowy hamulec cierny 8 luzowany hydraulicznie olejem cisnacym na tlok 9, walek 10 z przesuwnym kolem zebatym stale zazebionym z szerokim kolem zebatym, walek liz duzym kolem zebatym, walek 12 z kolem zebatym satelitarnym i duzym napedzajacym kolem pasowym, komplet pasków klinowych 13, wrzeciono napedowe 14 stanowiace jedna calosc z malym napedza¬ nym kolem pasowym, z kolem zebatym przenoszacym wolne obroty na wrzeciono i wewnetrznie uzebiona czescia sprzegla zebatego, wrzeciono nosne 15 stanowiace jedna calosc z waskim kolem zebatym napedu resolwera ipradniczki tachometrycznej oraz zewnetrznie uzebiona czescia sprzegla zebatego, dwa jednakowe segmenty sprzegajace 16 i 17 przenoszace sie wzdluzna w obu kierunkach, dwa zlozone pólpierscionki 18 i 19 sciagniete drutem 20, dwa zlozone pólpierscionki 21 i 22 stanowiace wzdluzne oparcie na wrzecionie dla tylnych lozysk tocznych wrzeciona nosnego, walek 23 i walek 24 z kolami zebatymi o zebach srubowych przenoszacymi naped, od wrzeciona do resolweru i pradniczki tachometrycznej, resolwer 25 ze sprzeglem osa¬ dzonym na jego walku, walek 26 mechanizmu napinania pasków klinowych, z kolem zebatym srubowym i kolem zebatym stozkowym, obracany recznie za pomoca zakladanej najego kwadratowa koncówke korby lub dzwigni wahadlowej z rekojescia, walek 27 z dwoma kolami zebatymi stozkowymi, walek 28 z dwoma kolami zebatymi stozkowymi, walek 29 ze stozkowym kolem zebatym i slimakiem stanowiacym ze slimacznica 30 samohamowna przekladnie, walek 31 ze zdejmowanym kolem zebatym w celu wymiany pasków klinowych (dla przesuniecia zdejmowanego lub zakladanego paska), kompensator róznicy luzów miedzyzebnych 32 wyrównuja¬ cy sumy luzów miedzyzebnych w prowadnicach kól zebatych napedu kazdej z dwóch samohamownych przekla¬ dni slimakowych, walek 33 ze slimakiem który wraz ze slimacznica 34 stanowi samohamowna przekladnie slimakowa, korpus wrzeciennika 35 ustawiony i zamocowany na koncu loza 36, korpus skrzynki przekladniowej wrzeciennika 37, korpus skrzynki predkosci 38, tarcze 39 z przymocowana do niej mimosrodowo tuleja z lozys¬ kami tocznymi, plyte 40 pokrecajaca sie wraz z tarcza zawierajaca lozyska toczne mimosrodowego walka z kolem pasowym stala listwe laczaca 41, listwe laczaca 42, zdejmowana przy wymianie pasków klinowych, wieszak 43 niosacy tylne lozyska kól pasowych, sztywna stalowa belke nosna 44 o pelnym przekroju poprzecz¬ nym, stalowa plyte nosna 45, pare wrzecionowych kulkowych lozysk skosnych 46 i 47, przenoszacych sile poprzeczna i sile wzdluzna w lewo, wrzecionowe lozysko kulkowe skosne 48, przenoszace sile poprzeczna i sile wzdluzna w prawo oraz wrzecionowe lozyska kulkowe skosne 49, 50 wrzeciona nosnego, przenoszace tylko sile poprzeczna (nie uwzgledniajac sily ich wstepnego napiecia), wrzecionowe lozyska kulkowe skosne 51, 52, 53 i 54 wrzeciona napedowego, przenoszace tylko zewnetrzne sily poprzeczne, uszczelnienie labiryntowe 55, usz¬ czelnienie labiryntowe 56 z otworkami 57 odprowadzajacymi przecieki oleju z labiryntu, nakretke 58 i przeciw- nakretke 59 wzdluznego zamocowania lozysk tocznych wrzeciona napedowego, tulejke 60, dociskajaca wzdluz¬ nie lozyska toczne wrzeciona nosnego do pólpierscieni oporowych, walek 61 z waskim kolem zebatym ze srubowymi zebami, pradnice tachometryczne 62 i 63, zaciski tarczy napinajacej paski klinowe 64 i 65, cylinder hydrauliczny 66 zaciskania i luzowania uchwytu hydraulicznego, pret zaciskajacy 67 i transporter wiórów 68.Dzialanie napedu wrzeciona szybkobieznej obrabiarki, a szczególnie tokarki wedlug wynalazku jest naste¬ pujace: silnik elektryczny 1 przez nierozlaczne sprzeglo 2 napedza krótki walek 3, stanowiacy jedna calosc z malym kolem zebatym, kolo to napedza smarownicza pompke olejowa 4, przystosowana do dzialania zarów¬ no przy prawych jak i przy lewych obrotach silnika 1. Nawrót obrotów wrzeciona odbywa sie tu przez zmiane kierunku obrotów tego silnika. Z walka 3 przez zwalniajaca przekladnie kól zebatych naped przechodzi na walek 5.Dzieki przesuwnej dwójce kól zebatych walek 6 otrzymuje jedna z dwóch róznych predkosci obrotowych i przekazuje ja na walek 7 z szerokim podwójnie wiazanym kolem zebatym. Z kolem tym stale zazebione jest pojedyncze przesuwne kolo zebate na walku 10. Kolo to w swoim lewym polozeniu zazebia sie z kolem zebatym stanowiacym jedna calosc z wrzecionem 14 i przekazuje naped bezposrednio na wrzeciono napedowe 14, natomiast po przesunieciu wprawo zazebia sie z kolem zebatym na walku 11 i przez mikrolacznik lub inicjator elektromagnetyczny daje sygnal elektryczny do silnika 1, powodujac jego przelaczenie na odwrotny kierunek obrotów, aby przy przejsciu z wolnej na wysoki zakres predkosci obrotowych i odwrotnie, wrzeciono nie zmienilo kierunku obrotów. Z kola zebatego na walku 11 przechodzi naped na satelitarne kolo zebate na walku 12, które podczas napinania pasków klinowych wedruje ruchem planetarnym po kolowej orbicie naokolo osi walka 11. Na walku 12 osadzone jest duze kolo pasowe z którego naped przez szereg równoleglych pasków118792 5 klinowych przechodzi na male kolo pasowe, stanowiace jedna calosc z wrzecionem napedowym 14. Wrzeciono to sprzegniete jest nierozlacznie z wrzecionem nasnym 15 w kierunku obwodowym za pomoca sprzegla zebate¬ go, które przenosi moment obrotowy w obu kierunkach, a w kierunku wzdluznym (osiowym) za pomoca dwóch jednakowych segmentów lukowych 16 i 17. Kazdy z tych segmentów przenosi sile wzdluzna w obu kierunkach.Sprzegniecie to nie jest sztywne i posiada pewien luz obrotowy w granicach luzu miedzyzebnego w sprzegle zebatym oraz maly luz wzdluzny pomiedzy segmentami lukowymi 16 i 17, a rowkami lukowymi w otworze kola zebatego.Dzieki temu sila poprzeczna naciagu pasków klinowych i sila poprzeczna miedzyzebna na kole zebatym nie przenosza sie z wrzeciona napedowego 14 na wrzeciono nosne 15 i nie powoduja jego sprezystych ugiec.Segmenty lukowe 16 i 17 montowane sa w ten sposób, ze zaklada sieje na koncówke tylna wrzeciona nosnego 15 i podczas wsuwania koncówki do otworu we wrzecionie napedowym 14 w celu zazebienia sprzegla zebatego segmenty nalezy tak rozmiescic, aby weszly one w kierunku osiowym do dwóch wyciec lukowych w czolowej powierzchni kola zebatego wrzeciona 14.Nastepnie segmenty te przesuwa sie obwodowo po koncówce wrzeciona 15 tak, aby weszly one do lukowych rowków w otworze kola zebatego, w których segment z obu stron ma czolowe scianki rowka, o które opiera sie po wykasowaniu luzu wzdluznego, przenoszac sile osiowa w jednym lub drugim kierunku.Nastepnie wrzeciono napedowe 14przesuwa sie wzdluznie w lewo tak, aby przesunelo ono oba segementy lukowe, trafiajac na wyciete odcinki kolowe na prawym czole zewnetrznie uzebionej czesci sprzegla zebatego, stanowiacej jedna calosc z wrzecionem nosnym 15. Zabezpiecza to teraz oba segmenty przed powrotnym obwo¬ dowym przesunieciem sie i wypadnieciem przez wyciecia lukowe na czole kola zebatego wrzeciona 14.Dalsza czynnoscia montazowa jest zalozenie dwóch pólpierscionków 19 i 20, ciasno dopasowanych w kie¬ runku wzdluznym, które owija sie drutem ulozonym w rowku na ich zewnetrznym obwodzie i drut zawiazuje sie, zabezpieczajac w ten sposób dodatkowo przez odrzucenie tych pierscionków przez sile odsrodkowa podczas wirowania wrzeciona.Pólpierscionki powoduja sztywne zamocowanie segmentów 16 i 17 na tylnej koncówce wrzeciona nosnego 15, a sila tarcia nie pozwala na ich promieniowe przesuniecie w granicach luzu w otworze. Polaczenie sprzeglo¬ we nie zawiera zadnych wkretów, srub ani nakretek, które moglyby sie samoczynnie luzowac i stwarzalyby dynamiczne niewyrównowaznie.Oba wrzeciona obracaja sie w precyzyjnych lozyskach kulkowydi skosnych które dopuszczaja predkosci obrotowe do 6300 obr./min. i maja luzy wykasowane przez wstepne napiecie osiowe. Zewnetrzna sila wzdluzna (osiowa) w kierunku w lewo przenoszonajest przez lozyska 46 i 47, a w kierunku w prawo przez lozysko 48, tak wiec przednie ulozyskowanie wrzeciona nosnego 15 przenosi sily osiowe w obu kierunkach, dzialajace zarówno na wrzeciono nosne 15, jak i wrzeciono napedowe 14. Sily poprzeczne (promieniowe) przenoszone sa przez wszystkie lozyska obu wrzecion.Takie rozwiazanie zapobiega powstaniu dodatkowych naprezen na skutek wydluzania sie cieplnego obu wrzecion.Lozyska 46, 47, 48, 49 i 50 jak równiez lozyska 53 i 54 smarowane sa smarem stalym, natomiast lozyska 51 i 52, sa smarowane olejem z obiegu smarowania skrzynek przekladniowych. Uszczelnienie labiryntowe 55 oddziela smarowanie smarem stalym i smarowanie olejem, nie dopuszczajac do mieszania sie oleju ze smarem stalym. Uszczelnienie labiryntowe 56 zabezpiecza przed przeciekami oleju na paski klinowe. Oba uszczelnienia maja labirynty tak uksztaltowane, ze sila odsrodkowa nie dopuszcza do przedostania sie przez nie oleju. Przecie¬ ki oleju z labiryntu uszczelnienia 56 otworkami 57 powracaja do skrzynki przekladniowej wrzeciennika. Paski klinowe 13 przekladni pasowej przenosza duze sily tylko przy pracy w zakresie szybkobieznym wrzeciona. Przy pracy w zakresie wolnobieznym przekladnia pasowa obraca sie luzno i z mala szybkoscia, redukujac obroty wrzeciona 14, przenoszace sie na luzno obracajace sie duze kolo pasowe na walku 12. Hamowanie obrotów wrzeciona odbywa sie za pomoca wieloplytkowego hamulca ciernego 8, który zaciskany jest za pomoca sprezyn. a luzowany hydraulicznie przez cisnienie oleju, dzialajace na tlok 9.Z wrzeciona nosnego 15 przez waskie kola zebate z zebami srubowymi, osadzone na walkach 23,24 i 61 napedzane sa: przetwornik obrotowo-impulsowy (resolwer) 25 i pradniczka tachometryczna 63.Przetwornik obrotowo-impulsowy 25 daje sprzezenie zwrotne napedu wrzeciona 15 z napedem posuwów, umozliwiajac nawet nacinanie gwintów za pomoca sterowania numerycznego tokarka.Pradniczka tachometryczna 62 daje sygnal analogowy o rzeczywistej wartosci predkosci obrotowej wrze¬ ciona nosnego 15 w stosunku do predkosci obrotowej walu silnika napedowego 1, uwzgledniajacej poslizg pasków klinowych na kolach pasowych.W przypadku zbyt duzego poslizgu pasków z powodu ich wyciagniecia sie, nalezy zwiekszyc ich naciag.6 118792 Jednoczenie pradniczka ta daje szybkosciowe sprzezenie zwrotne napedu wrzeciona. Sprzezenie to jest powtórzone równolegle przez druga pradniczke tachometryczna 62, osadzona na koncu walu silnika napedowego 1.W razie zepsucia sie jednej z tych pradniczek tachometrycznych, druga pradniczka zabezpiecza nadal przed rozbieganiem sie silnika napedowego 1.W celu wymiany pasków klinowych trzeba zluzowac zaciski 64 i 65 tarczy 39 i nasadzic korbe lub waha¬ dlowa dzwignie z rekojescia na kwadratowa koncówke walka 26. Walek ten nalezy tak recznie obracac, aby samohamowne przekladnie slimakowe 30 i 34 pokrecily tarcze 39 i plyte 40, które wraz z listwami 41 i 42 tworza kolyske osadzenia walka 12 z duzym kolem pasowym, aby kolyska ta pokrecila sie w lewo az do oporu listwy 41 o belke 44. Wtedy wszystkie paski klinowe przekladni pasowej zostaja zluzowane i mozna je swobodnie wyjmowac z rowków na kolach pasowych. Po odmocowaniu i zdjeciu listwy 42 z kolyski i kola zebatego srubowego z wielowypustowej koncówki walka 31, mozna swobodnie zdjac paski klinowe z obu kól pasowych i wyjac na zewnatrz, oraz zalozyc na te kola nowe paski klinowe. Nastepnie nalezy zalozyc z powrotem i zamocowac kolo zebate srubowe na walku 31 i listwe 42 na kolysce. Walek 26 trzeba teraz recznie obracac w przeciwnym kierunku niz poprzednio, dotad, az uzyska sie odpowiedni naciag pasków na kolach pasowych, po czym nalezy zacisnac mocno zaciski 64 i 65 tarczy 39. Obie samohamowne przekladnie slimakowe 30 i 34 jednoczesnie pokrecaja tarcze 39 i plyte 40, które w celu usztywnienia polaczone sa listwami 41 i 42, tworzac przechylna kolyske z walkiem 12 i duzym kolem pasowym. Walek 12 ruchem planetarnym wedruje po kolowej orbicie naokolo osi walka 11,zmieniajac rozstaw osi obu kól pasowych.Kompensator 32 usuwa róznice luzów miedzyzebnych w przekladniach kól zebatych napedu obu posz¬ czególnych samohamownych przekladni slimakowych i musi bycyc tak wyregulowany, aby obie te przekladnie 30 i 34 zaczynaly jednoczesnie obracac sie.Belka nosna 44 przenosi tylko polowe ciezaru przekladni pasowej i ciezar cylindra hydraulicznego 66, natomiast nie przenosi sily naciagu pasków klinowych.Pompka olejowa 4 zasysa olej zgromadzony w dolnej czesci skrzynki predkosci 38 i tloczy go podajac do smarowania kól zebatych i lozysk tocznych tej skrzynki oraz skrzynki przekladniowej wrzeciennika 37.W przypadku tokarki, miejsce przeznaczone na umieszczenie szybkobieznego napedu wrzeciona ograniczo¬ ne jest z jednej strony lewym koncem loza 36 i ustawionym na nim wrzeciennikiem 35, z drugiej zas strony umieszczeniem mechanicznego transportera wiórów 68, znajdujacego sie wewnatrz wanny na wióry i chlodziwo.W przedstawionym na fig. 12 przykladzie wykresu przelozen mechanizmu napedu wrzeciona szybkobiez¬ nej tokarki podane sa wielkosci przelozen poszczególnych przekladni kól zebatych i przekladni pasowej. Silnik napedowy pradu stalego, regulowany ukladem tyrystorowym daje 29 stopni predkosci w ilorazie ciagu geome¬ trycznego if = 1,12 w zakresie od 140 do 3500- obr./min. Dzieki podwójnie przelaczalnym dwom przekladniom kól zebatych , uzyskuje sie cztery zakresy predkosci wrzeciona równiez stopniowanych wg. ilorazu ciagu geo¬ metrycznegoi = 1,12.I zakres od 25 do 630 obr./min., II od 50 do 1250 obr./min., III od 125 do 3150 obr./min.i IV od 250 do 6300 obr./min.W zakresie I i II naped od silnika do wrzeciona przenoszony jest wylacznie przez przekladnie kól ze¬ batych.W zakresie III i IV ostatnia przekladnia przed wrzecionem jest przekladnia pasowa, zawierajaca wiele równoleglych pasków klinowych.Przez wymiane napedzajacego duzego kola pasowego na walku 12 na kola o mniejszych srednicach, mozna zmienic calkowity zakres predkosci wrzeciona z od 25 do 6300 obr./min.na od 25 do 5600 obr./min. lub od 25 do 5000 obr./min. (linie przerywane na wykresie) zmieniajac odpowiednio równiez zakresy predkosci III iIV.Walek 12 przy tych mniejszych kolach pasowych znajduje sie w polozeniach 69 i 70. Wykres pokazuje, ze przekladnie kól zebatych sa wolnobiezne i dzieki temu przelozenie ostatniej przekladni kól zebatych przed wrzecionemjest nieduze (1/1,76), co pozwala na to, aby kolo zebate na wrzecionie mialo nieduza srednice.Dzieki temu wrzeciono napedowe 14 mozna wykonac jako jedna calosc z tym kolem zebatym, wykonu¬ jac to wrzeciono z odkuwki.Natomiast na wszystkich kolach zebatych utrzymane sa male szybkosci obwodowe, zabezpieczajace cicho¬ biezna prace tych kól. Przekladnia pasowa ma przelozenie intensywnie przyspieszajace (2, 37), przez co kolo pasowe na wrzecionie napedowym 14 moze miec mala srednice fmozna go wykonac jako jedna calosc z wrze¬ cionem 14 przesuwajac przez niego przy montazu lozyska toczne. Intensywne przyspieszenie obrotów przez przekladnie pasowa pozwala na uzyskanie bardzo duzych predkosci obrotowych wrzeciona (6300 obr/min.).118792 7 Przedstawiony na fig. 13 przyklad wykresu pokazuje spadek mocy silnika napedowego przy zmniejszaniu predkosci obrotowej wrzeciona w kazdym z czterech zakresów predkosci wrzeciona. Przelaczajac na inny zakres predkosci wrzeciona mozna przy tej samej predkosci wrzeciona uzyskac o wiek wieksza moc silnika, uzyskujac te predkosc wrzeciona z wiekszej predkosci obrotowej silnika. Linia przerywana na wykresie pokazuje ogranicze¬ nie mocy przez przekladnie pasowa z paskami klinowymi.Jak widac z wykresu w zakresie predkosci wrzeciona I i II mozna pizy predkosciach wrzeciona 630 obr/min. i 1250 ohr/min. uzyskac pelna moc silnika napedowego, wynoszaca 32 kW, natomiast przez ogranicze¬ nie mocy pizekladnia pasowa, w III zakresie predkosci wrzeciona przy najwiekszej predkosci wrzeciona 3150 obr/min. mozna uzyskac moc silnika tylko 25 kW, a w IV zakresie predkosci wrzeciona przy jego predkosci najwiekszej 6300 obr/min. mozna uzyskac moc silnika 24 kW, aprzy predkosci 5600 obr/min. moc silnika 27 kW.. Efekty techniczno-ekonomiczne wynalazku polegaja na opracowaniu konstrukcji, która umozliwia wykona¬ nie w obecnych warunkach technologiczno-warsztatowych w kraju napedu wrzeciona szybkobieznej obrabiarki, a szczególnie tokarki, który umozliwilby osiagniecie najwiekszej predkosci obrotowej wrzeciona 6300 obr/min. przy najmniejszej predkosci wrzeciona 25 obr/min. przy zachowaniu cichobieznej pracy napedu w calym zakre¬ sie predkosci wrzeciona ponizej 80 dB.Najwieksza predkosc obrotowa wrzeciona 6300 obr/min. stosowanajest obecnie w najnowszych tokarkach i umozliwia wykorzystanie ostrzy ze spieków ceramicznych w duzym zakresie mozliwosci skrawania. Mozna takimi ostrzami o ujemnych katach natarcia toczyc zgrubnie z ekonomiczna szybkoscia skrawania 400 do 500 m/min. przedmioty o srednicy od 20 do 25 mm. Mozna równiez toczyc wykanczajaco z szybkoscia skrawania 1000 m/min. przedmioty odpowiednio sztywne o srednicach poczynajac od 50 mm.Dzieki temu w porównaniu ze stosowana u nas szybkoscia skrawania 100 do 200 m/min. (za pomoca ostrzy z weglików spiekanych), wydajnosc skrawania przy toczeniu wzrosnie okolo trzykrotnie. Najmniejsza predkosc obrotowa wrzeciona 25 obr/min. umozliwia równiez toczenie zgrubne przedmiotów o srednicy 300 mm za pomo¬ ca nozy ze stali szybkotnacej z szybkoscia skrawania 24 m/min. oraz nacinanie gwintów prostokatnych na sru¬ bach pociagowych, dzieki czemu naped wrzeciona przystosowany jest do tokarki o duzym zakresie uniwersal¬ nosci, która moze byc sterowana numerycznie.Zastrzezenia patentowe 1. Naped wrzeciona szybkobieznej obrabiarki, szczególnie tokarki, bezposrednio przez przyspieszajaca prze¬ kladnie pasowa zawierajaca duza ilosc równoleglych pasków klinowych, w szybkobieznym zakresie predkosci wrzeciona, a przy niniejszych predkosciach bezposrednio przez wolnobiezna przekladnie kól zebatych, zna¬ mienny tym, ze posiada dzielone wrzeciono, skladajace sie z dwóch osobnych wrzecion ulozonych szere¬ gowo i sprzegnietych obwodowo i wzdluznie: wrzeciona napedowego (14) i wrzeciona nosnego (15) oraz nape¬ dzajace kolo pasowe na walku (12) obustronnie podparte lozyskami i podwójnie wiazane szerokie kolo zebate na walku (7). 2. Naped wrzeciona wg zastrz. 1, znamienny tym, ze przekladnia pasowa na wrzecionie (14) ma tak duze przelozenie przyspieszajace, ze napedzane kolo pasowe ma srednice zewnetrzna równa srednicy wrze¬ ciona (14) przez co nawet przy predkosci wrzeciona 6300 obr/min. szybkosc na paskach klinowych nie przekra¬ cza 31 m/sek. 3.Naped wrzeciona wg zastrz. 1, znamienny tym, ze przekladnia zebata na wrzecionie ma przelozenie tak malo zwalniajace, ze napedzane kolo zebate ma srednice zewnetrzna tylko okolo 1,5 razy wieksza od srednicy wrzeciona, przez co najwieksza szybkosc obwodowa na kolach zebatych napedu wrzeciona nie przekracza 10 m/sek, nawet przy predkosci 6300 obr/min. 4. Naped wrzeciona wg zastrz. 1, znamienny tym, ze wrzeciono napedowe (14) stanowi jedna calosc z kolem pasowym i kolem zebatym oraz z wewnetrznie uzebiona czescia sprzegla zebatego ijest sprzegniete obrotowo za pomoca sprzegla zebatego i wzdluznie, ksztaltowo w obu kierunkach za pomoca segmentów sprzegajacych (16) i (17) z wrzecionem nosnym (15), stanowiacym jedna calosc z waskim kolem zebatym do napedu przetwornika obrotowo impulsowego (resolwera) (25) ipradniczki tachometrycznej (63) oraz zewnetrznie uzebiona czescia sprzegla zebatego. 5. Naped wrzeciona wg zastrz. 1, znamienny tym, ze napedzajace kolo pasowe na walku (12) umieszczone jest w mimosrodowej kolysce (40) pokrecanej przez dwie samohamowne przekladnie slimakowe (30) i (34), otrzymujacejednoczesnie naped od recznie obracanego walka (26).118792118752 fig. 4.118792 Hai^io Fia. 5.118792 fig 7 ^9 *118792 sMs&sra: i3ii3: feloM: wflW S33S §fc *ra m^ *M att *mt **m r Pracownia PoUgimficzna UF PRL. Naklad 120 CgL Cena 100zl PL