RU2028906C1

RU2028906C1 - Table of vertical boring and turning machine

Info

Publication number: RU2028906C1
Authority: RU
Inventors: Б.Х. Гайтов; Л.Е. Копелевич; В.Я. Письменный
Original assignee: Краснодарский политехнический институт
Priority date: 1990-04-04
Filing date: 1990-04-04
Publication date: 1995-02-20

Abstract

FIELD: machine tool manufacture. SUBSTANCE: essence of invention consists in that rotational drive of face plate is fabricated in the form of flat stator with two working surfaces with common yoke. Two rotors, one of them is face plate and the other one is disc placed, coaxially border on the surfaces with certain with certain calculated air clearance. EFFECT: expanded operational capabilities. 1 dwg

Description

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано в токарно-карусельных станках. The invention relates to machine tools and can be used in turning and rotary machines.

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). Known designs of turning and rotary machines created on the basis of an 18-speed gearbox (Operating manual for a turning and rotary machine of model 1516FZ271, Krasnodar, 1972, Sedin Machine Tool Plant).

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. This table design provides ease of control of a turning and rotary machine. However, the stepwise speed control of the faceplate with the help of electromagnetic couplings does not allow smoothly controlling the speed of rotation of the faceplate, as a result of which there is a lot of wear on gears, bearings and couplings, as well as cutting tools. These shortcomings adversely affect the quality of the machined parts.

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. Partially these shortcomings are deprived of a turning and rotary machine, the table of which contains a three-stage gearbox (Manual for the operation of a turning and rotary machine of model 1A512 MFZ and IA516 MFZ, Krasnodar, 1979, Sedin Machine Tool Plant). In such a construction of a turning-rotary machine, the faceplate is rotated from a three-stage gearbox, driven into rotation by a DC motor through bevel gears located on the output shaft of the gearbox and on the vertical table shaft, then through a cylindrical gear and a crown wheel, rigidly connected to the faceplate.

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. This design provides smooth adjustment of the faceplate rotation speed in a wide range, but has several drawbacks: the presence of a three-stage gearbox that reduces the efficiency and reliability of the entire installation, which leads to power losses, to an increase in the installed power of the DC motor and to increase the overall dimensions of the machine.

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. Known drive faceplate of a turning and rotary machine, built on the principle of combined design [1]. With this construction of a turning and rotary machine, the faceplate torque is transmitted from the stator of the end-face type electric motor through the air gap between the faceplate and the stator.

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. This design provides gearless, smooth control of the faceplate rotation speed, reducing the metal consumption of the machine, but it also has a number of disadvantages; with large faceplates (spindles), to ensure sufficient torque, it is necessary to increase the working surface of the faceplate and the stator of the end type, which leads to an increase in the overall dimensions and size of the faceplate.

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. In addition, the disadvantages of the prototype include one-way magnetic traction of the faceplate to the end stator, which, taking into account the large mass of the faceplate, leads to additional axial forces and to the unevenness of the air gap between the faceplate and the stator, reducing (since it is necessary to increase the value of air clearance) the energy performance of the installation, as well as the additional load on the bearing units, reducing their durability.

Целью изобретения является снижение массогабаритных показателей, повышение надежности, вращающего момента и энергетических показателей стола токарно-карусельного станка конструктивными мероприятиями. The aim of the invention is to reduce overall dimensions, increase reliability, torque and energy performance of a table of a turning and rotary machine by structural measures.

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. This is achieved by the fact that the table is equipped with a disk mounted on the faceplate shaft and a winding located on the flat stator with the possibility of magnetic flux interacting with the end face of the disk, while the magnetic flux of this winding is directed counter to the magnetic flux of the winding located on the flat stator from the side of the faceplate.

На чертеже изображен стол токарно-карусельного станка. The drawing shows a table of a turning and rotary machine.

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. The table consists of a base 1, a stator 2 with two tooth zones 3 and 4 and with one yoke 5, faceplate 6, which performs the function of the upper rotor, disk 7, which performs the function of the lower rotor. The lower end surface of the faceplate 6 and the upper end surface of the stator 2 form an air gap 8, and the upper end surface of the disk 7 and the lower end surface of the stator form an air gap 9. Air gaps 8 and 9 are designed to conduct magnetic flux of the motor. The clearances 8 and 9 exclude touching the faceplate 6 and the disk 7 about the stator 2. The faceplate 6 and the disk 7 are rigidly connected to the vertical shaft 10 installed in the two bearing bearings 11 and 12. In the tooth zones 3 and 4 of the stator 2, the stator windings 13 and 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 Φ1 и Φ2 (см. фиг.1). Благодаря описанному конструктивному исполнению статора 2 вращающееся магнитное поле, характеризуемое магнитным потоком Φ1, 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 Φ2, проходит через воздушный зазор 9, проникает в диск 7, наводя в нем вихревые токи, и замыкается опять на статоре 2. The machine operates as follows. Three-phase alternating voltage is applied to the windings 13 and 14 of the stator 2. The currents arising in the windings create rotating magnetic fields characterized by magnetic fluxes Φ1 and Φ2 (see figure 1). Due to the described embodiment of stator 2, a rotating magnetic field characterized by magnetic flux Φ1 passes through the air gap 8, penetrates faceplate 6, inducing eddy currents in it, and closes again on stator 2, and a magnetic field characterized by magnetic flux Φ2 passes through the air gap 9, penetrates into the disk 7, inducing eddy currents in it, and closes again on the stator 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. The electromagnetic interactions of the currents of the faceplate 6 with the magnetic field of the stator 2 and the currents of the disk 7 with the magnetic field of the stator 2 create electromagnetic moments that rotate the faceplate 6 and the disk 7. Since the disk 7 is rigidly fixed to the shaft 10, the rotational movement of the disk 7 through the shaft 10 is transmitted to the faceplate 6, thereby informing the latter of additional torque.

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. To accomplish the purpose of the invention, the disk 7 must rotate at the same speed as the faceplate 6. For this, the disk 7 is made of the same material as the lower end surface of the faceplate 6, the windings 13 and 14 are made the same, the air gaps 8 and 9 have the same parameters.

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 Φ1 и Φ2 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. In addition, it should be noted that to ensure the consistent rotation of the faceplate 6 and the disk 7 and to obtain the total torque of the windings 13 and 14 of the stator 2 are included accordingly (either a direct sequence or a reverse one). This inclusion corresponds to the opposite direction of flows Φ1 and Φ2 in the bright 5 of stator 2, which, taking into account the above-described requirements for the same electromagnetic parameters of the two rotors 6 and 7, leads to the fact that the total flux in bright 5 of stator 2 will be zero. As a result, the magnetic voltage in the yoke 5 of the stator 2 will also be zero, which allows you to abandon the yoke with the appropriate location of the teeth in zones 3 and 4.

Вследствие возникновения магнитных потоков Φ1 и Φ2 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 соsφ энергосистемы. Due to the occurrence of magnetic fluxes Φ1 and Φ2 between the rotor-faceplate 6 and the stator 2 and between the rotor-disk 7 and the stator 2, magnetic forces of gravity F1 and F2 arise, facing each other (see Fig. 1). The force F2 partially balances the force [1, reducing the axial force of the faceplate, which reduces the load on the bearing assemblies, increasing their reliability, and increases the uniformity of the air gap 8 between the stator 2 and the faceplate 6. The latter circumstance allows not to take measures to increase the minimum allowable (for mechanical reasons) the air gap, leading to a decrease in the efficiency and cosφ of the power system.

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. Thus, the proposed design allows you to have a smaller air gap between the stator and the faceplate, which makes it possible to increase the energy performance of the device by 10-12%. In addition, the table of the turning and rotary machine contains a stator with two working surfaces, the dimensions and metal consumption of which do not exceed the corresponding parameters of the prototype, and the power that can be "removed" from this stator is doubled compared to the prototype.

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. In the proposed table of a turning and rotary machine, a front electric motor with two working surfaces is used as a driving electric motor; the table is made without yoke; to obtain an additional moment, increase energy performance and increase the reliability of the design, a drive with two shafts is used.

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. The use of the proposed table of a turning and rotary machine allows to reduce the installed engine power by 20-25% by increasing the efficiency of the kinematic scheme, to reduce weight and size indicators by 40-50% by eliminating the gearbox and placing the engine in the machine body.

Claims

TABLE OF A TURNING-CAROUSEL MACHINE, comprising a faceplate with a shaft mounted on the base and a faceplate rotation drive in the form of a flat stator with a winding fixed to the shaft with a gap relative to the face of the faceplate, characterized in that, in order to improve energy performance, the table is equipped with a disk, mounted on the faceplate shaft, and a winding located on a flat stator with the possibility of magnetic flux interacting with the disk end, while the magnetic flux of this winding is directed counter to the magnetic flux of the winding, located wife on a flat stator from the end face of the faceplate.