Гитара скоростей

Гитара скоростей — это сменный блок зубчатых колёс (шестерён) в металлорежущих станках, предназначенный для настройки частоты вращения шпинделя или скорости подачи. Конструктивно представляет собой набор сменных шестерён, устанавливаемых на специальные валы или оправки, и позволяет дискретно изменять кинематические параметры станка в широком диапазоне. Термин «гитара» закрепился в русскоязычной технической литературе благодаря внешнему сходству расположения шестерён с музыкальным инструментом.

История

Прообразы гитар скоростей появились в конце XIX века, когда в металлорежущих станках начали использовать коробки скоростей с фиксированным набором передач. Однако для точной настройки режимов резания (особенно при нарезании резьбы и обработке конических зубчатых колёс) требовалась возможность варьировать передаточное отношение в широких пределах. Первые сменные зубчатые колёса применялись в токарно-винторезных станках, где гитара скоростей обеспечивала получение различных шагов резьбы.

В СССР массовое внедрение гитар скоростей началось в 1930-е годы с развитием станкостроения. Классические конструкции, например, на станках 1К62, 16К20, стали эталонными для многих заводов. В 1960–1980-е годы гитары скоростей дополнили коробки подач и коробки скоростей, что позволило создавать универсальные станки с широкими технологическими возможностями.

С развитием числового программного управления (ЧПУ) в 1970–1980-х годах гитары скоростей начали вытесняться электронными приводами, которые обеспечивают бесступенчатое регулирование частоты вращения. Однако в механических станках, особенно в ремонтных и учебных мастерских, гитары скоростей остаются востребованными благодаря простоте, надёжности и низкой стоимости.

Устройство и принцип действия

Гитара скоростей состоит из следующих основных элементов:

Корпус (плита или кронштейн) — крепится к станине станка, имеет пазы или отверстия для установки валов.
Валы (оси) — обычно два или три, на которые насаживаются сменные шестерни. Один вал соединён с ведущим звеном (например, шпинделем), другой — с ведомым (например, ходовым винтом).
Сменные зубчатые колёса — комплект шестерён с различным числом зубьев (от 20 до 120 и более), хранящихся в специальном наборе.
Фиксаторы — винты, штифты или пружинные зажимы, удерживающие валы и шестерни в заданном положении.

Принцип действия основан на подборе пары шестерён (или нескольких пар) с определённым передаточным отношением. Для настройки оператор выбирает из комплекта две или три шестерни, устанавливает их на валы гитары и фиксирует. Вращение от ведущего вала через сцепление шестерён передаётся на ведомый вал, изменяя скорость или подачу.

Классификация

Гитары скоростей классифицируют по нескольким признакам.

По числу пар шестерён

Однопарные — содержат одну пару сменных шестерён (ведущая и ведомая). Простейший тип, применяется для грубой настройки.
Двухпарные — имеют две пары шестерён, установленные на трёх валах. Позволяют получить более широкий диапазон передаточных отношений.
Трёхпарные — используются в сложных станках для точной настройки, например, при нарезании резьб с нестандартным шагом.

По способу установки

Сменные — шестерни монтируются на съёмные оправки, которые затем вставляются в корпус гитары. Обеспечивают быструю переналадку.
Постоянные — шестерни закреплены на валах, но могут быть заменены при необходимости. Встречаются в старых станках.

По типу привода

Механические — передача вращения через зубчатое зацепление.
Гидравлические — используются редко, в основном в специализированных станках.

Применение

Гитары скоростей применяются в следующих типах металлорежущих станков:

Токарно-винторезные станки — для настройки подачи и шага резьбы. Например, на станке 1К62 гитара скоростей позволяет получить 24 различных шага резьбы.
Фрезерные станки — для регулирования скорости вращения фрезы.
Сверлильные станки — для изменения частоты вращения шпинделя.
Зубообрабатывающие станки — для настройки делительных движений при нарезании зубчатых колёс.
Шлифовальные станки — для точной подачи абразивного круга.

В станках с ЧПУ гитары скоростей заменены электронными приводами, однако в ремонтных и учебных мастерских, а также в станках малой и средней мощности механические гитары остаются распространёнными.

Достоинства и недостатки

Достоинства

Простота конструкции — не требует сложных электронных блоков.
Надёжность — при правильной эксплуатации служит десятилетиями.
Низкая стоимость — изготовление и ремонт доступны в условиях мастерской.
Возможность точной настройки — подбором шестерён можно получить практически любое передаточное отношение.

Недостатки

Дискретность настройки — скорость изменяется только в пределах, заданных набором шестерён.
Трудоёмкость переналадки — для смены режима требуется остановка станка и замена шестерён.
Износ зубьев — при длительной работе возможен износ, особенно при высоких нагрузках.
Ограниченный диапазон — для получения очень малых или очень больших передаточных отношений требуется большое количество сменных шестерён.

Примеры конструкций