Механизмы точных установочных перемещений и ограничения рабочих ходов

Категория:
Металлорежущие станки


Механизмы точных установочных перемещений и ограничения рабочих ходов

Механизм установочных перемещений включает в себя привод установочных перемещений и отсчетное устройство для отсчета величины перемещения рабочего органа.

У большинства современных станков точные установочные перемещения осуществляются с помощью ручных приводов, для чего используются приводные рукоятки и маховички. Лишь у отдельных моделей, преимущественно тяжелых станков, приводы установочных перемещений механизированы. В момент установки рабочего органа перемещение должно происходить с весьма малой скоростью, в предшествующий же период скорость перемещения во избежание излишней потери времени должна быть значительной. Поэтому приводы такого рода должны иметь значительный диапазон изменения чисел оборотов. В качестве примера использования подобных приводов укажем на расточные станки станкостроительного завода им. Я. М. Свердлова.

Отсчетные устройства. По характеру связи отсчетных устройств с рабочими органами они могут быть разбиты на три группы:
1) устройства для непосредственного отсчета;
2) отсчетные устройства кинематически связанные с приводом установочных перемещений и
3) отсчетные устройства, кинематически связанные с рабочим органом.

При непосредственном отсчете линейное или круговое отсчетное устройство связывается либо с неподвижным основанием, по которому перемещается подвижной рабочий орган, либо непосредственно с подвижным рабочим органом. Круговые отсчетные устройства, кинематически связанные с приводом рабочего органа, располагаются на том или ином валу привода рабочего органа. Круговые отсчетные устройства, кинематически связанные с рабочим органом, имеют собственный привод, который получает движение от рабочего органа. При прямолинейном перемещении рабочего органа в качестве привода используется зубчато-реечная передача. Зубчато-реечная передача может быть связана с отсчетным устройством через промежуточные зубчатые передачи.

При отсчетных устройствах с непосредственным отсчетом и кинематически связанных с рабочим органом конструкция привода установочных перемещений не влияет на точность отсчета. При отсчетных устройствах, кинематически связанных с приводом рабочего органа, на точность отсчета влияют зазоры в кинематической цепи и кинематическая точность отдельных звеньев передачи и в первую Очередь кинематическая точность последнего звена. Поэтому при разработке конструкции приводов установочных перемещений необходимо принимать меры для устранения зазоров. Для компенсации ошибок, возникающих вследствие кинематической неточности, в отсчетных устройствах высокой точности применяют коррекционные устройства.

Поскольку для установочных перемещений рабочих органов, совершающих рабочие ходы, обычно используются приводы рабочих ходов, то при отсчетных устройствах, кинематически связанных с приводом, износ звеньев привода снижает точность отсчета.

При отсчетных устройствах, кинематически связанных с рабочим органом, привод отсчетного устройства не работает под нагрузкой, так что износ звеньев привода практически исключается. Однако конструкция привода должна предусматривать устранение первоначальных зазоров в соответствующих звеньях, а сами звенья привода должны иметь высокую кинематическую точность. Так как изготовление с высокой точностью зубчатой рейки связано со значительными технологическими 440 трудностями, то в приводах отсчетных устройств вместо рейки используется винт, который выполняет функции косозубой рейки, и может быть обработан с высокой точностью. Для устранения зазора между винтом-рейкой и шестерней последняя может быть смонтирована в поворотном корпусе, при повороте которого под действием пружины обеспечивается беззазорный контакт шестерни и винта-рейки.

Рис. 1. Схемы связи отсчетных устройств.

Для дистанционного отсчета могут быть использованы электрические передачи с сельсинами.

Для отсчета перемещений применяются линейные и круговые шкалы с нониусом и без нониуса, оптические и электрические отсчетные устройства.

Линейные шкалы в форме металлических линеек применяются обычно совместно с нониусами. Разрешающая способность таких отсчетных устройств достигает 0,02 мм. Однако при высокой разрешающей способности пользование такими отсчетными устройствами требует от рабочего напряженного внимания и повышенной затраты времени. Поэтому в современных станках отсчетные устройства этого типа все больше вытесняются оптическими отсчетными устройствами.

Весьма широкое применение находят в станках отсчетные устройства с круговыми шкалами, называемые лимбами. Лимбы применяются в отсчетных устройствах, кинематически связанных либо с приводом рабочего органа, либо с рабочим органом. Деления наносятся на цилиндрической или конической поверхности лимба, реже на торцовой. Для облегчения отсчета рекомендуется выполнять лимбы диаметром не менее 80—120 мм. Число делений лимба следует делать кратным 5 или 10. Наиболее употребительные числа делений лимба 10, 20, 25, 50, 100. Цена деления лимба должна обеспечивать удобство отсчета и выражаться в сотых или десятых долях миллиметра. За один оборот лимба рабочий орган должен перемещаться на целое число миллиметров. Интервал между соседними штрихами следует делать не менее 2—3 мм.

Число и цена делений лимба определяется в соответствии с характером кинематической связи лимба с последним звеном кинематической цепи.

Если в приводе лимба используется винт-рейка с метрическим шагом, то вместо лт подставляется шаг винта. Шестерня нарезается специальным инструментом.

Для того чтобы при каждом очередном перемещении можно было начинать отсчет от нуля, шкала лимба должна иметь возможность поворачиваться относительно оси вала, на котором закреплен лимб.

Распространенная конструкция лимба представлена на рис. 2. Основной диск лимба закреплен на шпонке на валу. Кольцо со шкалой свободно сидит на диске и находится под действием пружины, заложенной в кольцевую выточку диска. Пружина создает силу трения, которая удерживает кольцо от свободного поворота после установки его в заданное положение.

Для того чтобы рабочий мог производить повторную установку рабочего органа по лимбу в несколько положений, не запоминая делений лимба, рекомендуется снабдить последний подвижными пружинными указателями, которые при настройке устанавливаются против соответствующих делений лимба.

При рассмотренных схемах отсчетных- устройств с лимбами и малой цене деления лимба перемещение, соответствующее одному обороту лимба, мало. Для отсчета значительных перемещений рабочего органа приходится подсчитывать целые обороты лимба, что требует повышенного внимания рабочего и приводит к увеличению затрат времени на установку. Увеличение величины перемещения за один оборот лимба приводит к снижению разрешающей способности и точности установочных перемещений.

При большой длине перемещений и необходимости обеспечить высокую разрешающую способность применяются отсчетные устройства с двумя или большим числом шкал, из которых одна имеет низкую разрешающую способность и служит для отсчета больших перемещений, а вторая — высокую разрешающую способность и служит для отсчета перемещений в интервале разрешающей способности первой шкалы.

Рис. 2. Лимбы.

Простейший вариант такого отсчетного устройства представляет собой сочетание линейной штриховой шкалы для непосредственного отсчета и лимба, кинематически связанного с приводом подвижного рабочего органа.

Другой вариант может быть получен при использовании подвижной шкалы или указателя. Подвижная шкала смещается с помощью специального привода, при этом величина смещения шкалы отсчитывается по лимбу. Разрешающая способность отсчетного устройства с лимбом 2 может быть сделана весьма высокой. Шкала смещается на величину, не превышающую величины а интервала между двумя делениями шкалы. Предположим, что указатель совпадает с тем или иным штрихом шкалы.

Рис. 3. Отсчетные устройства с двумя шкалами.

Аналогичная картина получится при смещении подвижного указателя.

Подобные принципы используются в оптических и электрических отсчетных устройствах.

В ряде случаев применяются отсчетные устройства с двумя лимбами, один из которых имеет низкую, а второй — высокую разрешающую способность. Тогда по лимбу с низкой разрешающей способностью определяется общая величина перемещения, а по лимбу с высокой разрешающей способностью производится точная установка. Лимб, имеющий высокую разрешающую способность, сидит на оси ходового винта, а лимб, имеющий низкую разрешающую способность, связан с винтом через передачу с передаточным отношением 1/10, или с меньшим.

Подобная схема используется в отсчетных устройствах с дистанционной передачей. Сельсин-датчик связан с валом реечной шестерни привода отсчетного устройства и делает один оборот при перемещении рабочего органа на значительную величину. Сельсин-датчик приводит в движение сельсин-приемник, который поворачивает стрелку лимба с низкой разрешающей способностью. Сельсин-датчик получает вращение через промежуточную передачу и за один оборот сельсина делает 10, 20 или 50 оборотов. От сельсина-датчика получает движение сельсин-приемник, который перемещает стрелку лимба с высокой разрешающей способностью.

При использовании в отсчетных устройствах винта-рейки отсчетное устройство с высокой разрешающей способностью может быть использовано для поворота винта-рейки 2. При повороте винта-рейки лимб смещается относительно указателя и при дальнейшем перемещении рабочего органа величина его перемещения будет складываться из части перемещения, определяемого предварительным смещением лимба и величины перемещения, определяемого целым числом делений лимба. Предварительное смещение производится по лимбу, который может иметь весьма высокую разрешающую способность.

Подобные схемы находят применение в оптических и электрических отсчетных устройствах.

Как указывалось выше, для повышения точности отсчета в ряде случаев применяются коррекционные устройства. Указатель лимба, закрепленного на. конце винта, может поворачиваться вокруг оси винта. Поворот указателя осуществляется с помощью коррекционной линейки, связанной с рабочим органом, через промежуточную рычажную передачу. Профиль коррекционной линейки строится в соответствии с экспериментально найденными ошибками в положении стола.

Аналогичное коррекционное устройство может быть применено и при вращательном движении рабочего органа. В этом случае коррекционная линейка имеет форму тонкостенного барабана, закрепленного на рабочем органе, или диска.

Оптико-механические и оптические отсчетные устройства. При оптико-механических и оптических отсчетных устройствах применяется метод непосредственного отсчета по шкалам, выполненным с высокой точностью. Благодаря использованию метода непосредственного отсчета, при котором исключаются кинематические ошибки, и шкал высокой точности, рассматриваемые отсчетные устройства обеспечивают высокую точность установки рабочих органов в заданное положение. Сами шкалы имеют низкую разрешающую способность. Изображение участка основной шкалы проектируется с помощью оптической системы на визирное устройство. Визирное устройство совместно с вспомогательными шкалами обеспечивает получение высокой разрешающей способности всего отсчетного устройства в целом.

При прямолинейном перемещении рабочего органа применяются линейные, а при круговом — круговые шкалы.

Штрихи линейных шкал наносятся на металлических или стеклянных планках. В качестве линейных шкал используются также цилиндрические валики с винтовой риской.

Металлическая линейная шкала в поперечном сечении имеет форму, представленную на рис. 4, а. Деления наносятся на тщательно доведенной поверхности. Шкалы изготовляются из сплава инвар-стабиль, содержащего 56% никеля и 44% железа, имеющего температурный коэффициент расширения, соответствующий среднему значению этого коэффициента для чугунных и стальных деталей. При существующей технологии металлические шкалы не могут быть оцифрованы, благодаря чему отсчетное устройство приходится снабжать дополнительными оцифрованными шкалами низкой точности, что при работе вызывает увеличение затрат времени на установочные перемещения. Металлические шкалы работают в отраженном свете, что ограничивает возможности увеличения, которое на современных станках не превышает 50—60х.

Рис. 4. Оптические отсчетные устройства.

Стеклянные шкалы изготовляются из стекла, имеющего такой же температурный коэффициент линейного расширения как чугун. Шкала состоит из двух пластин, на одной из которых нанесены штрихи, а вторая является защитной. Шкала установлена в металлический разъемный кожух, состоящий из двух скрепленных винтами частей, снабженных прорезями, через которые проходит луч света, проектирующий шкалу на визирное устройство. Для установки шкалы внутри кожуха используется ряд установочных винтов, ввернутых в кожух.

Стеклянная шкала может быть оцифрована, что в целом упрощает конструкцию отсчетного устройства и сокращает затраты времени на установочные перемещения. Стеклянные шкалы допускают увеличение до 125х.

Предельная погрешность в расстоянии между штрихами на всей длине не превышает 4 мк.

Валики для цилиндрических шкал изготовляются из нержавеющей стали и доводятся до зеркального блеска. На поверхности валика наносится винтовая линия с шагом 1—2 мм толщиной 0,003—0,006 мм. Точность шага должна находиться в пределах ±0,003 мм.

Оптико-механические системы выполняются как с окулярными, так и с экранными визирными устройствами, оптические — с экранными.

При окулярных визирных устройствах рабочий должен приблизить глаз к окуляру и рассматривать изображение одним глазом, что требует напряженного внимания, затрудняет пользование рукоятками и приводит к увеличению затрат времени. При экранных визирных устройствах изображение шкалы видно на экране, имеющем значительные размеры, что значительно упрощает обслуживание станка. Вследствие указанных достоинств экранные визирные устройства находят все более широкое применение.

При использовании винтовой цилиндрической шкалы оптическая система получается сравнительно несложной. Винтовая линия нанесена на валике, который освещается источником света. Луч от источника света отражается полупрозрачным зеркалом и падает на поверхность валика; отраженный от поверхности валика он проходит через полупрозрачное зеркало и через систему линз и оптических призм направляется к пластинке, на которой нанесены два штриха, образующие биштрих. На пластинке проектируется отрезок винтовой линии. Изображение рассматривается через окуляр. Если в исходном положении штрих находится между штрихами, то следующий штрих совместится с биштрихом при перемещении рабочего органа, с которым связан валик, на величину шага винтовой линии.

Если рабочий орган требуется переместить на меньшую величину, то предварительно поворотом валика вокруг оси на заданную величину смещается винтовая линия. Вслед затем рабочий орган перемещается до совпадения винтовой линии с биштрихом, чем обеспечивается перемещение рабочего органа на заданную величину. Поворотом валика 6 винтовую линию можно смещать на величину, кратную одному микрону. Для этого на валике установлен лимб с нониусом. При шаге винтовой линии 2 мм лимб с нониусом позволяет повернуть валик на 1/2000 часть окружности.

Для совмещения биштриха с винтовой линией в исходном положении пластина может перемещаться в направлении, перпендикулярном штриху.

Предварительный отсчет при больших перемещениях ведется по оцифрованной шкале низкой точности.

Подобные отсчетные устройства применяются на ряде моделей отечественных и иностранных координатно-расточных станков.

В современных станках значительное распространение получили экранные оптико-механические и оптические отсчетные устройства различной конструкции. На экране видно изображение вспомогательной шкалы или сетки-растра и штрих основной шкалы. По положению штриха основной шкалы относительно вспомогательной шкалы или растра определяется величина перемещения, соответствующая доле интервала между штрихами основной шкалы. Наибольшим распространением пользуются растровые экранные отсчетные устройства, которые имеют высокую разрешающую способность. Отсчетное устройство горизонтально- и координатнорасточных станков завода им. Я. М. Свердлова имеет растр, изображенный на рис. 5, а. Растр представляет собой ряд шкал с биштрихами, смещенных друг относительно друга в продольном направлении. Расстояние между биштрихами одной шкалы соответствует перемещению рабочего органа на 0,1 мм, а шкалы смещены друг относительно друга на 0,01 мм. По горизонтальному ряду цифр ведется отсчет десятых, а по вертикальному — сотых долей мм. При положении штриха основной шкалы, показанном на рис. 5, а, рабочий орган сместился на 0,73 мм, так как штрих основной шкалы переместился за пределы 0,7 мм и совпал с биштрихом третьей смещенной шкалы.

Растр наносится либо непосредственно на экране, либо на одном из элементов оптической системы и проектируется на экран. Для отсчета тысячных долей мм осуществляется смещение растра либо путем перемещения самого экрана, либо оптического элемента.

Рис. 5. Типы экранов.

В отсчетных устройствах Ленинградского станкостроительного завода им. Я. М. Свердлова растр нанесен на оптическом элементе. Отсчет-ное устройство горизонтальнорасточных станков имеет разрешающую способность 0,01 мм и отсчет ведется непосредственно по экрану без дополнительного смещения растра. В координатнорасточных станках разрешающая способность отсчетного устройства равна 0,001 мм и для отсчета тысячных долей мм растру дается дополнительное смещение.

Рис. 6. Отсчетное устройство с экраном.

Луч от источника света направляется через оптическую систему и объектив на металлическую шкалу. Изображение штриха основной шкалы попадает на растр и вместе с ним проектируется на экран. Растр подвешен на плоских пружинах, образующих параллелограмм, и может перемещаться параллельно первоначальному положению. Смещение растра осуществляется с помощью микрометрического винта с лимбом и рычага.

В координатнорасточных станках 2460 применяется оптическая отсчет-ная система с растром, представленным на рис. 5, б. Параллельные смещенные горизонтальные шкалы растра состоят из точек. Число параллельных шкал равно 50, оцифрована каждая пятая шкала. Оцифрованные шкалы смещены друг относительно друга на 0,01 мм, а шкалы, находящиеся в интервале между оцифрованными шкалами — на 0,002. Масштаб увеличения отсчетного устройства равен 130. Таким образом, точки двух смежных шкал смещены друг относительно друга на экране на 0,23 мм.. Шкала представляет собой зеленое поле со светящимися точками. Основная шкала отсчетного устройства стеклянная.

Рис. 7. Схема индуктивного проходного винтового датчика отсчетного устройства.

Аналогичную схему имеют отсчетные устройства для круговых перемещений, только вместо линейных шкал в этом случае применяются круговые шкалы в виде стеклянных или металлических дисков.

Электрические отсчетные устройства. Электрические отсчетные устройства, применяемые на металлорежущих станках, имеют разнообразные схемы и конструкции. На отечественных координатнорасточных станках используется отсчетное устройство с индуктивным проходным винтом, отличающееся рядом положительных особенностей.

Электрические сигналы, используемые в отсчетном устройстве, вырабатываются при взаимодействии проходного винта, выполненного с высокой точностью, с индуктивным проходным датчиком, который представляет собой две сборные гайки. Каждая гайка состоит из двух сердечников. Сердечники образуют одну гайку, сердечники — другую. На сердечники намотаны катушки, одна из которых состоит из обмоток 2—8, вторая — из 4—6.

Гайки смещены относительно друг друга таким образом, что когда витки одной гайки совмещены с витками винта, витки другой — совмещены со впадинами винта. В этот момент, магнитное сопротивление цепи, образуемой стержнями первой гайки и винтом, будет минимальным, а образуемой стержнями второй гайки и винтом — максимальным. При перемещении датчика, образованного гайками, относительно винта магнитное сопротивление будет изменяться. При перемещении на XU шага магнитное сопротивление у обоих цепей станет одинаковым, при перемещении на V2 шага — магнитное сопротивление первой цепи станет минимальным, а второй — максимальным и т. д.

Обе катушки dj и д2 питаются от отдельных обмоток. При изменении магнитного сопротивления в процессе перемещения гаек относительно винта изменяется магнитный поток и индуктивное сопротивление каждой из катушек, а соответственно и ток, протекающий через микроамперметр 10. Изменение тока, протекающего через мйкроамперметр, носит синусоидальный характер и при перемещении на величину шага винта дважды принимает значение равное нулю. Пользуясь микроамперметром, можно отсчитывать перемещения, равные половине шага. Для отсчета меньших перемещений смещают витки винта относительно датчика, поворачивая винт вокруг оси по лимбу. Лимб с нониусом позволяет производить смещение на величину, кратную одному микрону.

Установив вращением винта микроамперметр на ноль, смещают витки винта его вращением по лимбу на заданную величину и вслед затем перемещают рабочий орган до тех пор, пока показания микроамперметра не станут вновь равны нулю.

Благодаря тому, что в работе одновременно участвуют несколько витков винта, ошибки шага винта усредняются, вследствие чего точность отсчета повышается.

Отсчетное устройство, созданное на базе данной схемы, позволяет осуществить предварительный набор координаты.

С рабочим органом, получающим движение от привода связан проходной индуктивный датчик. При настройке отсчетного устройства в соответствии с заданным положением рабочего органа, винт проходного датчика приводится во вращение рукояткой через коническую и цилиндрическую зубчатые передачи. Путь рабочего органа в целых миллиметрах отсчитывается по лимбу, который свободно сидит на ступице червячного колеса и приводится в движение через червячную передачу. Сотые и тысячные доли миллиметра отсчитываются по лимбу с нониусом. Лимб закрепляется на конце отсчетного винта с помощью фрикционного сцепления.

Для исправления ошибок винта служит связанный со ступицей червячного колеса коррекционный диск, который для компенсации ошибок поворачивает через рычажную передачу диск с нониусом. Профиль коррекционного диска, так же как профиль коррекционной линейки, строится в соответствии с экспериментально установленными ошибками.

Оба лимба должны устанавливаться на нуль при неподвижном винте. Поворот винта при точной настройке производится маховичком через зубчатую передачу 12—14.

Одновременно с винтом вращается винт, который перемещает каретку с конечными выключателями. В конце хода рабочего органа связанный с ним упор нажимает на рычаг, последовательно замыкающий конечные выключатели, один из которых подает команду на замедление скорости, а второй — на выключение привода. Уменьшение скорости перемещения стола до 42 мм/мин происходит на расстоянии 3 мм до точки остановки, а выключение привода — на расстоянии 0,8—1,2 мм до точки остановки. Одновременно с выключением привода включается микроамперметр и окончательная установка в заданное положение производится вручную по микроамперметру. При этом перемещение стола производится до тех пор, пока стрелка микроамперметра не станет на нуль.

Настойка отсчетного устройства при перемещении рабочего органа из одной точки в другую производится следующим образом. При стрелке амперметра, стоящей на нуле, лимбы устанавливаются на нуль. Вращением рукояток по лимбам устанавливается требующаяся величина перемещения. Перемещение рабочего органа происходит только после нажима кнопки включения привода.

Точность автоматического останова находится в пределах 0,03—0,04 лш, точность установки по микроамперметру — в пределах 0,001—0,002 мм.

Рис. 8. Отсчетное устройство с проходным индуктивным винтовым датчиком.

Аналогичное по принципу действия устройство может быть использовано для отсчета угловых перемещений. Индуктивный датчик состоит из вращающейся шестерни с внутренним зацеплением и неподвижных шестерен. Шестерни сидят на бронзовой втулке и разделены бронзовой втулкой. В кольцевых пазах шестерен расположены обмотки. Шестерни представляют собой сердечники электромагнитов. Между зубьями шестерен и шестерни имеется небольшой зазор. Магнитные потоки замыкаются через зубья шестерен. Зубья одной шестерни смещены относительно зубьев второй шестерни на половину шага. Таким образом, в то время как воздушный зазор между зубьями одной шестерни и шестерни минимальный, зазор между зубьями второй шестерни и шестерни — максимальный. При вращении шестерни воздушные зазоры изменяются и соответственно изменяется индуктивное сопротивление обоих катушек. Катушки включены по схеме, которая используется для включения индуктивного проходного датчика с винтом. Число делений зависит от числа зубьев шестерен.

Наряду с рассмотренными электрическими отсчетными устройствами применяются отсчетные устройства с магнитными линейками, которые отличаются значительно большей трудоемкостью изготовления, отсчетные устройства с сельсинами, отсчетные устройства индуктосинами. Последние представляют собой электрические приборы с печатными обмотками. При прямолинейном движении рабочих органов индуктосины представляют собой плоские линейки, на которых отпечатаны обмотки. Одна из линеек связывается с подвижным рабочим органом, другая — с неподвижным основанием. При перемещении одной обмотки относительно другой вырабатывается синусоидально изменяющийся электрический сигнал, который используется в отсчетном устройстве. При вращательном движении рабочего органа индуктосины представляют собой диски, на которых также отпечатаны обмотки.

Ограничители ходов. Для того чтобы избежать повторения процессов отсчета при обработке повторяющихся деталей партии применяются ограничители ходов. Ограничители ходов настраиваются в процессе обработки первой детали из партии. При обработке всех последующих деталей положение рабочего органа при выполнении каждого из переходов определяется ограничителем хода. Так как в процессе выполнения операции один и тот же рабочий орган может занимать ряд положений, то во многих случаях возникает необходимость в многопозиционных ограничителях ходов.

При ручных приводах применяются жесткие ограничители ходов, при механизированных — жесткие, переключающие и сигнальные ограничители ходов. Сами ограничители ходов имеют однотипную конструкцию во всех трех случаях, изменяются только формы их воздействия на систему управления.

Рис. 9. Отсчетное устройство с индуктивным датчиком для отсчета угловых перемещений.

Поворотный барабанчик с радиально расположенными регулируемыми винтовыми упорами прост по своей конструкции, но пригоден только при малой длине хода рабочего органа. Вместе с тем он обладает сравнительно невысокой жесткостью. Более жесткую конструкцию имеет барабанчик с аксиально расположенными регулируемыми винтовыми упорами. Величина перемещений так же, как в первой конструкции, ограничивается вылетом упорных винтов и обычно находится в пределах 25—50 мм. Ограничители этого типа находят значительное применение на револьверных станках. При большей длине хода рабочего органа подобные ограничители используются совместно с выдвижным упором, который может занимать несколько положений, фиксируемых фиксатором. Введение дополнительного фиксатора снижает точность установки в заданное положение. Вместе с тем для установки рабочего органа в заданное положение необходимо вполне определенное сочетание положений барабанчика и упора, что усложняет процесс установки и приводит к дополнительным потерям времени.

Рис. 10. Многопозиционные ограничители ходов.

При большой длине хода рабочего органа применяются многопозиционные ограничители в форме поворотных валиков или барабанов. Валик (или барабан) имеет ряд пазов в форме ласточкина хвоста. В эти пазы входят головки болтов, с помощью которых закрепляются упоры. Для точной регулировки имеется упорный винт. Упор имеет надрез. После предварительной установки упора в пазу валика болт затягивается не окончательно и регулируется винт. После окончательной затяжки болта надрезанный корпус упора стягивается и винт закрепляется.

Если упоры должны воспринимать значительную нагрузку, валик выполняется с резьбой или кольцевыми пазами, а упор представляет собой часть гайки или снабжается выступом. Подобные многопозиционные упоры применяются на самых различных станках. На револьверных станках они применяются для ограничения перемещений суппорта револьверной головки. Валик или барабан перемещается вместе с суппортом. При повороте револьверной головки из позиции в позицию автоматически поворачивается и валик или барабан с упорами.

На токарных станках валики с упорами применяются для ограничения перемещений продольного и поперечного суппортов, на вертикально-сверлильных и вертикальнофрезерных — для ограничения перемещений гильз шпинделя. На горизонтально- и координатнорасточных -— для ограничения перемещений продольного и поперечного столов.

В качестве сигнальных ограничителей используются плоские блоки упоров, которые могут перемещаться в пазах плиты. Упоры, снабженные регулировочными винтами, имеют значительную ширину, что приводит к увеличению габаритов конструкции. При отсутствии регулировочных винтов конструкция может быть сделана компактной, но при этом затрудняется точная регулировка упоров. Компактность и удобство регулировки достигаются при использовании конструкции регулировочного устройства, показанной на рис. 10, г. Упор закрепляется на тонкой штанге-проволоке. Грубая регулировка производится перестановкой упора по штанге. При тонкой регулировке перемещается сама штанга. Перемещение штанг осуществляется с помощью гаек, перемещающих втулки, закрепленные на концах штанг.

Рис. 11. Муфта, ограничивающая усилие прижима к жесткому упору.

В качестве ограничителей ходов используются также наборы мерных или регулируемых штихмасов, которые устанавливаются между упором и стрелочным прибором, установленным на основании, а в отдельных случаях — между подвижным и неподвижным упорами.

При жестких ограничителях точность установки по упорам зависит от силы прижима рабочего органа к упору, которая может колебаться в более или менее значительных пределах как при ручном, так и при механизированном приводе. Так по исследованиям К. В. Вотинова изменение усилия на рукоятке поперечного суппорта от 0 до 40 кГ вызвало при жестком ограничителе смещение на 0,1 мм. Для обеспечения постоянства усилия, действующего на упор, в привод может быть встроена муфта, передающая ограниченный крутящий момент.

Рис. 12. Приводы зажимных механизмов.

Маховичок ручной подачи закреплен на втулке, свободно сидящей на конце валика. На валике закреплен диск. Втулка маховичка ручной подачи связана с диском шариками. Шарики под действием пружин и пальцев входят в углубление втулок. Натяжение пружин регулируется пробками. При подаче рабочего органа к жесткому ограничителю шарики увлекают диск и вращают валик. Когда движение рабочего органа под действием жесткого ограничителя прекратится, шарики отжимаются и втулка проворачивается. Так как силы трения движения меньше чем силы трения покоя, то для отвода рабочего органа от жесткого ограничителя потребуется больший крутящий момент. Для создания большего крутящего момента при обратном ходе втулка захватывает ролик и вращение от втулки передается диску помимо шариков.

При работе с ручной подачей пальцы запираются поворотом кольца, торцовая поверхность которого не допускает перемещения пальцев.

При автоматизации установочных перемещений используются соответствующие механизированные приводы и та или иная система автоматического управления. Установочные перемещения могут быть автоматизированы при общем ручном управлении станком. В частности такое решение используется на ряде моделей горизонтально и координатнорасточных станков.

Закрепление периодически перемещающихся рабочих органов. Для повышения точности обработки и устранения возможности возникновения вибраций периодически перемещающиеся рабочие органы после выполнения необходимых установочных перемещений закрепляются с помощью зажимов на направляющих. Зажимные механизмы могут приводится в действие вручную с помощью рукояток и с помощью специальных приводов. При ручных приводах зажимных механизмов требуются значительные затраты времени и не обеспечивается постоянство усилия зажима, что сказывается на точности установки рабочего органа в заданное положение. Для точных станков возникающее смещение может иметь существенное значение.

Конструктивные формы зажимных механизмов и их приводов чрезвычайно многообразны и определяются конструкцией направляющих, условиями размещения зажимного механизма и его привода и т. п.

Обычно прижим связывается с тягой, которая приводится в движение через систему рычагов. На рис. 12, а представлена простейшая система. Рычаг может поворачиваться около оси, расположенной в отверстии тяги, и роликом опирается на поверхность закаленной планки, установленной на подвижных салазках. При повороте эксцентрика рычаг перемещает тягу и с помощью прижима прижимает подвижные салазки к направляющим. Вместо эксцентрика может быть использована подвижная гайка, в кольцевой паз которой заходит сухарь рычага. Эксцентрик или винт гайки могут получать движение от гидравлического или механического привода. Гидравлический привод может получать питание от общей сети или специального насоса, механический привод может получать движение от одной из кинематических цепей станка или от независимого электродвигателя.

Гидроприводы в большинстве случаев выполняются с поршневым двигателем. Вариант гидропривода с поршневым двигателем и независимым насосом представлен на рис. 12, б. Механизм зажима получает движение от вала. Вал приводится в движение поршнем с зубчатой рейкой, которая зацепляется с шестерней. К поршневому двигателю масло подается насосом с независимым электродвигателем. В зависимости от направления вращения электродвигателя, а соответственно и насоса, масло подается либо в одну, либо в другую полость поршневого двигателя. При подаче масла в одну полость поршневого двигателя из второй полости масло засасывается насосом. Утечки компенсируются поступлением масла из масляной ванны через обратный клапан.

Так как при зажиме усилие должно находиться в определенных пределах, то в поршень встроен напорный золотник, ограничивающий максимальное давление в системе в момент зажима. При среднем положении золотника, который удерживается в этом положении пружинами, происходит перемещение поршня, который приводит в движение механизмы зажима. Когда усилие зажима, а соответственно и давление в соответствующей полости, например в полости, достигнет заданной величины, золотник смещается и через каналы сообщаются обе полости поршневого двигателя.

Подобные зажимные механизмы применяются на ряде станков, в частности на отечественных радиальносверлильных станках.

Гидравлические приводы, получающие питание от общей сети, включаются с помощью соответствующей аппаратуры управления.

При механических приводах зажимных механизмов, получающих движение от одной из кинематических цепей станка, прижим, как правило, приводится в движение от кулачковых механизмов. Такого рода зажимные механизмы находят значительное применение в поворотных столах, и револьверных головках, где механизмы зажима приводятся в движение автоматически при включении привода поворота.

При зажимных механизмах с независимым электродвигателем зажим и освобождение осуществляются включением вращения электродвигателя в том или ином направлении. Усилие зажима ограничивается муфтой, передающей ограниченный крутящий момент, и аппаратурой, ограничивающей момент, развиваемый электродвигателем. В некоторых случаях выключение электродвигателя при зажиме осуществляется с помощью конечного выключателя в функции положения звеньев зажимного механизма. Однако при этом трудно достигнуть постоянства усилия зажима. Выключение электродвигателя при освобождении зажима в большинстве случаев осуществляется с помощью конечных выключателей.

Как указывалось выше, вследствие различия величины коэффициентов трения движения и покоя при освобождении зажимного механизма необходимо приложить больший крутящий момент, чем при зажиме, так как при зажиме приходится преодолевать силы трения движения, а при освобождении — силы трения покоя. Для создания необходимого крутящего момента при освобождении в ряде случаев используют явление удара.

Вращение от электродвигателя передается через шестерни 2—7 шестерне с поводком а, с помощью которого приводится во вращение гайка с поводком. Гайка перемещает шток, связанный с соответствующими звеньями привода зажимного механизма. При включении электродвигателя гайка начнет вращаться только после того, как шестерня сделает почти целый оборот. В этот период звенья, расположенные до гайки, приобретут кинетическую энергию, которая и будет использована для создания необходимого крутящего момента при освобождении зажима. При наличии специальных приводов зажимных механизмов для зажима и освобождения периодически перемещающихся рабочих органов может быть использовано дистанционное управление. Включение и выключение механизмов зажима может быть также сблокировано с включением и выключением приводов установочных перемещений, что приводит к дальнейшему сокращению затрат времени на управление. Вопрос о размещении органов управления рассматривался выше.


Читать далее:



Статьи по теме:


Реклама:




Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум