animateMainmenucolor
activeMenucolor
Главная / ЧПУ станок / Регулирование Частоты Вращения Шпинделя

Регулирование Частоты Вращения Шпинделя

регулирование частоты вращения шпинделя

Вопросом как регулировать частоту вращения шпинделя задаются многие, как начинающие производственники, так и с солидным опытом. В этой статье речь пойдет как раз об этом, также приведением формулы для регулирования частоты.

Наиболее часто применяются следующие редукторы: планетарные, с широким зубчатым колесом, с косозубыми зубчатыми колесами и двусторонней муфтой.

Далее рассмотрим именно привод с редуктором (рис. 1), в состав которого входит широкое зубчатое колесо с числом зубьев z1. Благодаря редуктору бесступенчатое регулирование вращения шпинделя производится в двух диапазонах. Частоты верхнего диапазона получаются по цепи z1-z2, z2-z3, с передаточным отношением i1. нижнего диапазона – по цепи z1-z2, z4-z5, с передаточным отношением i2.

Схема привода с редуктором

Рис. 1. Схема привода с редуктором

Передаточное отношение

i=(z1/z2)*(z2/z3)=z1/z3

обычно принимается равным единице (при передаточном отношении ременной передачи iрем = 1), что обеспечивает равенство наибольшей скорости вращения шпинделя и двигателя:

nmax=nДmax.

Из этого следует

z3=z1

Передаточное отношение

i2=(z1/z2)*(z4/z5)

задается, исходя из требований к диаграмме мощности на шпинделе. Пусть ОАВС – график мощности электродвигателя (рис. 2, а) и ОА1В1С1 – графики мощности на шпинделе при регулировании его частоты вращения в верхнем диапазоне при iрем=1, i1=1.

Регулирование частоты вращения шпинделя в нижнем диапазоне, т. е. при i2<1 приводит к снижению характерных частот (рис. 2, б): nА2=nН*i2,nВ2=n1*i2,nС2=nmax*i2 (при iрем=1). Провал мощности на шпинделе отсутствует, когда частота nB2 совпадает с частотой nH, т. е. при n1i2=nH. Следовательно, H 2 1 ДР 1 , n i n R

i2=(nH/n1)=1/RДР

где RДР – диапазон регулирования двигателя с постоянной мощностью.

Таким образом, ОА2В2С2 есть диаграмма мощности на шпинделе при регулировании двигателя в первой зоне.

Частота np называется расчетной частотой вращения шпинделя, частота nmin является его минимальной частотой. В диапазоне частот n1min – np на шпинделе сохраняется постоянный момент, в диапазоне np – n1 – постоянная мощность, которая меньше мощности на валу двигателя в интервале nH – n1 на величину потерь в редукторе, ременной передаче и опорах шпинделя.

Механические характеристики привода с редуктором

Рис. 2. Механические характеристики привода с редуктором

Момент на шпинделе в интервале частот nmin – np значительно больше момента на валу двигателя в интервале частот nmin – nH

М=МД*RДР*η,

где η – коэффициент полезного действия механических элементов привода.

Следовательно, применение двигателя с бесступенчатым регулированием частоты вращения вместе с двухскоростным редуктором расширяет диапазон частот вращения шпинделя при сохранении на нем постоянной мощности и значительно повышает момент при относительно низких частотах. Это позволяет обрабатывать с рациональными режимами как легкие сплавы (при высоких частотах вращения шпинделя), так и труднообрабатываемые материалы (при относительно низких частотах).

Когда необходимо расширить диапазон регулирования вращения шпинделя с постоянной мощностью RР, то следует снизить расчетную частоту np, для чего уменьшить i2 по сравнению с отношением 1/RДР. При этом вблизи частоты nH появляется провал мощности на шпинделе, но он не должен быть значительным.

Если появляется возможность уменьшить диапазон регулирования частот вращения шпинделя RР при сохранении постоянной мощности, то следует принять i2>1/RДР. В этом случае вблизи частоты nH диапазоны регулирования несколько перекрываются.