Механизмы управления переключением скоростей и подач

Категория:
Металлорежущие станки


Механизмы управления переключением скоростей и подач

Конструкция механизмов управления зависит от вида привода. При бесступенчатом изменении чисел оборотов или подач управление осуществляется с помощью одной-двух рукояток и вопрос о сокращении затрат времени на переключение в этом случае не возникает. При электрическом бесступенчатом изменении скоростей и подач управление осуществляется с помощью соответствующей электрической аппаратуры, при гидравлическом — с помощью рукояток управления гидронасосов и гидромоторов или дросселей, при механическом — с помощью рукояток управления соответствующими механизмами приводов.

При дистанционном управлении поворот рукояток управления осуществляется с помощью вспомогательного электродвигателя, включаемого кнопками, а установленное число оборотов и величина подачи определяются по тахометру.

Значительно сложнее конструкция механизмов управления при ступенчатом изменении скоростей и подач, при котором необходимо произвести ряд переключений в кинематических цепях приводов.

Рис. 1. Таблицы для определения положения рукояток при установке скоростей.

Как указывалось выше, при ступенчатом изменении скоростей и подач применяются многорукояточные механизмы, однорукояточные механизмы, механизмы с предварительным набором скоростей и подач, механизмы с программным управлением.

При многорукояточном управлении каждая из рукояток используется для управления одним из механизмов переключения кинематических цепей привода. Каждая из возможных скоростей получается в результате определенного сочетания включений, а соответственно и определенного сочетания положений рукояток управления. Для установки рукояток в требующееся положение приходите^ пользоваться специальными таблицами, имеющимися на станке, на которых в той или иной форме указано положение рукояток, соответствующее каждой скорости. Время, затрачиваемое на переключение, складывается из времени отыскания по таблице требующегося положения рукояток и времени их переключения и в значительной мере зависит от наглядности таблицы. Значительным распространением пользуется буквенное и цифровое обозначение положения рукояток, хотя при пользовании такими таблицами приходится затрачивать сравнительно много времени на отыскание требующегося положения рукояток. Удобнее таблицы с цветным обозначением положения рукояток. Вместо штриховки, показанной на рис. 1, в, в таблицах станков используются цветные обозначения. Наиболее удобны наглядные таблицы. Однако при большом числе скоростей создание таких таблиц не всегда является возможным.

В отдельных случаях для включения скоростей применяется кнопочное управление, при котором каждая из скоростей включается отдельной кнопкой. Такая система практически используется при переключении скоростей с помощью электромагнитных муфт, а также при наличии вспомогательных поршневых двигателей механизмов переключения, управляемых электромагнитами.

Однорукояточные механизмы и механизмы с предварительным набором скоростей и подач. При однорукояточном управлении и управлении с предварительным набором скоростей используются в основном механические и гидравлические вспомогательные приводы механизмов переключения. Конструкции этих приводов чрезвычайно многообразны. В качестве примера мы рассмотрим некоторые характерные конструкции.

Рис. 2. Однорукояточное управление с кулачковыми механизмами.

В однорукояточных механизмах упр»авления широко используются кулачковые механизмы, в ряде случаев совместно с мальтийскими крестами, секторными зубчатыми колесами и т. п. Простейшая схема одно-рукояточного кулачкового механизма представлена на рис. 2, а. Основной является группа, состоящая из трех скоростей, а переборной — группа, состоящая из двух скоростей. Соответственно при получении трех первых скоростей двойной блок включен вправо, а тройной блок последовательно занцмает три возможных положения. При переходе ко второй группе скоростей двойной и тройной блоки переключаются влево. При включении скоростей второй группы двойной блок остается неподвижным, а переключения тройного блока повторяются. Как видно, при конструкции тройного блока, представленного на рис. 2, а, отсутствует закономерное нарастание скоростей при повороте рукоятки управления из одной позиции в другую. Последовательное нарастание скоростей может быть получено при использовании конструкции блока, представленного на рис. 2, б, что, однако, приводит к увеличению осевых габаритов коробки.

Диаметры кулачков определяются допустимым углом подъема профиля на участке с наибольшим ходом, в рассматриваемом случае на участках III—IV и VI—I. Для уменьшения размеров кулачков и габаритов механизма управления могут использоваться кулачковые механизмы с промежуточными передачами. Например, в схеме, представленной на рис.‘III. 6, е, кулачок связан промежуточной зубчатой передачей с кулачком и за один оборот кулачка делает два оборота. Таким образом, на барабане располагается только участок профиля, находящийся в интервале /—IV, благодаря чему барабан может быть сделан меньшего диаметра.

Более компактная конструкция может быть также получена при использовании дисковых кулачков. На передней торцовой поверхности кулачка располагается паз, управляющий рычагом, перемещающим двойной блок, а на задней — паз, управляющий рычагом, перемещающим тройной блок.

Рис. 3. Управление с предварительным набором скоростей.

Недостатком подобных механизмов является необходимость последовательного включения всех промежуточных скоростей ранее чем будет включена требующаяся скорости. Переключение обычно производится при выключенном вращении привода. При встрече торцов зубьев переключение задерживается и приходится производить кратковременное включение привода. Все это приводит к увеличению затрат времени на переключение.

Более совершенны механизмы с избирательным включением скоростей. Значительным распространением пользуется подобный механизм с перфорированным диском. Двойной перфорированный диск, в котором в определенной комбинации просверлен ряд отверстий, может поворачиваться вокруг своей оси и передвигаться вдоль нее. Поворотом диска осуществляется предварительный выбор скорости, а перемещением вдоль оси — включение скорости.

Параллельно оси диска расположены штанги с зубчатыми рейками, которые служат для перемещения вилки, переключающей двойной блок, и штанги с зубчатыми рейками, которые служат для перемещения вилки, переключающей тройной блок. Штанги связаны между собой шестерней, а штанги шестерней. Поэтому при движении одной из парных штанг вперед, вторая идет назад.

Вилка получает движение от шестерни, зацепляющейся с зубчатой рейкой, нарезанной на штанге.

Передвижение штанг происходит при передвижении в осевом направлении диска. Предположим, что против отростков штанг в передней стенке диска имеются отверстия, а задняя стенка глухая. Тогда, при передвижении диска вперед обе штанги займут среднее положение, которое будет соответствовать включению средней шестерни тройного блока. Если против отростка штанги отверстия будут в обеих стенках диска, а против отростка штанги отверстий не будет, то при перемещении диска штанга пойдет вперед, а штанга — назад, что вызовет перемещение тройного блока в одно из крайних положений. Если отверстия в обеих стенках диска будут расположены только против отростка штанги, то при перемещении диска блок займет второе крайнее положение. Соответствующие комбинации отверстий располагаются на диске с интервалами в 60°. Отверстия, расположенные только в передней стенке диска, наполовину зачернены. Поскольку тройной блок относится к основной группе, то комбинации отверстий повторяются через 180°.

Аналогично протекает работа штанг. Только в этом случае отсутствует среднее положение блока. Переключение двойного блока происходит после трех переключений тройного блока, поэтому в позициях I, II и III, так же как в позициях IV, V и VI, комбинация отверстий, управляющих двойным блоком, не меняется.

Переключение скорости складывается из двух этапов: сначала поворотом диска против отростков штанг устанавливается комбинация отверстий, соответствующая требующейся скорости, а затем осевым перемещением диска осуществляется процесс переключения. Если выбор скорости и переключение происходят непосредственно друг за другом, то данный механизм выполняет функции однорукояточного механизма с избирательным переключением скоростей. Если выбор скоростей совмещен с процессом выполнения на станке предыдущего перехода, что несколько сокращает затраты времени на переключение, то рассмотренный механизм выполняет функции механизма управления с предварительным набором скоростей.

По этому принципу работают механизмы переключения ряда моделей фрезерных, расточных, токарных, радиальносверлильных и других станков.

На рис. 4 и 5 приведены чертежи механизма управления коробки скоростей, применяемого на фрезерных станках 6Н82, 6Н12, 6Н83, 6Н13 и их модификациях. Весь механизм монтирован в отдельном корпусе, который вставляется в окно станины. Вилка служит для переключения двойного блока 26—37, вилка 4— для переключения подвижной шестерни 47, вилка — для переключения двойного блока 19—82 и вилка — для переключения тройного блока 16—19—22. Вилки закреплены на штангах, которые получают движение от перфорированного диска. Поворот перфорированного диска осуществляется с помощью маховичка, а осевое перемещение с помощью рукоятки. От маховичка вращение передается перфорированному диску через коническую передачу. Для фиксации маховичка в одном из восемнадцати положений служит диск с пазами. Перемещение перфорированного диска вдоль оси осуществляется с помощью зубчатого сектора, сидящего на одной оси с рукояткой. Зубчатый сектор зацепляется с зубчатой рейкой, нарезанной на штанге, на которой, сидит вилка, перемещающая вал перфорированного диска.

Рис. 4. Управление коробки скоростей фрезерного станка.

Рис. 5. Разрез механизма управления коробки скоростей фрезерного станка.

Штанги, получающие движение от перфорированного диска, снабжены подпружиненными подвижными штырями. Перемещение штырей относительно штанг ограничивается штифтами, заходящими в поперечный паз штырей. Пазы штырей, принимающих участие в переключении различных зубчатых колес, имеют различную длину. Наименьшую длину имеют штыри штанг, переключающих тройной блок, несколько большую длину имеют пазы штырей штанг, переключающих двойной блок 26—37 и шестерню и наибольшую длину — пазы штырей штанг, переключающих двойной блок 19—82. Благодаря разной длине пазов обеспечивается определенная очередность включения шестерен. Сначала включаются шестерни тройного блока и благодаря этому шестерни двойного блока 26—37 вводятся в зацепление только тогда, когда сцепляющиеся с ними шестерни находятся во вращении и т. д. Вместе с тем пружины штырей обеспечивают ввод шестерен в зацепление.

При переключении скоростей перфорированный диск отводится поворотом рукоятки вправо. Вслед затем маховичком устанавливается требующаяся скорость и поворотом рукоятки диск перемещается влево, при этом происходит включение набранной скорости.

Перед переключением шестерен выступ кулачка, выполненного заодно с зубчатым сектором, нажимает на толкатель конечного выключателя, который отключает электродвигатель привода, при этом одновременно включается электрическая система торможения. При дальнейшем перемещении толкателя замыкаются нормально открытые контакты конечного выключателя и происходит кратковременное включение электродвигателя, которое сразу же прекращается. Таким образом, переключение происходит при выбеге шестерен, чем обеспечивается ввод зубцов в зацепление.

В механизмах переключения аналогичного типа более совершенной конструкции в процессе переключения осуществляется реверсивное вращение (покачивание) валов привода чем обеспечивается легкость переключения зубчатых колес (расточный станок 2620).

На многих станках используются однорукояточные механизмы управления и механизмы управления с предварительным набором скоростей с вспомогательными гидравлическими приводами механизмов переключения. Подобные механизмы применяются для переключения скоростей и подач на револьверных станках. Коробка скоростей позволяет получить скоростей прямого и обратного хода. Переключение скоростей осуществляется кулачковыми муфтами и М2 и подвижными блоками зубчатых колес, реверс — фрикционными муфтами. Переключение фрикционных муфт и подвижных блоков зубчатых колес осуществляется трехпозиционными гидравлическими цилиндрами, имеющими конструкцию, подобную описанной выше, а кулачковых муфт и М2 — двухпозиционным цилиндром, который одновременно переключает обе муфты.

Цилиндром, с помощью которого производится пуск, останов и реверс шпинделя управляет трехпозиционный кран, с помощью которого масло, поступающее от насоса, направляется либо в правую, либо в левую, либо в обе полости цилиндра. При подаче масла в одну из полостей цилиндра включается вращение шпинделя в том или ином направлении. При подаче масла в обе полости шток цилиндра занимает среднее положение и обе фрикционные муфты выключаются.

В момент выключения фрикционных муфт включается пластинчатый фрикционный тормоз, который приводится в действие цилиндром. Включением тормоза управляет золотник, шток которого связан с поводком цилиндра, переключающим фрикционные муфты. При среднем положении штока цилиндра, а соответственно и золотника, масло, поступающее от насоса, проходит через выточку золотника, и через трубопровод и золотник переключения скоростей поступает к цилиндру. При крайних положениях поршней цилиндра канавки золотника соединяют трубопровод со сливом и тормоз выключается.

Рис. 6. Схема гидравлического управления с предварительным набором скоростей.

Переключение скоростей возможно только при выключенном вращении шпинделя, так как к золотнику переключения скоростей масло поступает только при среднем положении золотника; от золотника масло направляется к поворотному крану. С помощью поворотного крана соответствующие полости цилиндров сообщаются с трассой нагнетания или слива. Однако после установки крана в требующееся положение переключения скоростей не происходит, так как поступление масла к поворотному крану перекрыто золотником. При перемещении золотника с помощью рукоятки масло поступает к крану через трубопроводы и происходит переключение скоростей.

Таким образом, требующаяся скорость может быть набрана в процессе работы станка. Затем вращение шпинделя должно быть выключено краном, после чего производится переключение скоростей поворотом рукоятки золотника.

Так как при совпадении торцов зубьев переключаемых шестерен процесс переключения может оказаться невыполненным, то во время переключения возникает необходимость в провороте валов коробки скоростей. Наиболее легко процесс переключения протекает при провороте валов то в одну, то в другую сторону. Этот процесс называют «покачиванием валов». Для покачивания валов имеется специальный поршневой гидродвигатель. Возвратно-поступательное движение поршня гидродвигателя преобразуется в реверсивное вращение шестерни. В период переключения гидродвигатель приводится в движение, а шестерня сцепляется с валом с помощью муфты.

К гидродвигателю масло поступает от трубопровода через реверсивный золотник с гидравлическим переключением. Масло подается только при переключении золотника. От реверсивного золотника масло направляется либо в правую, либо в левую полость гидродвигателя по каналам. Реверсом золотника управляет поворотный кран, который направляет масло, поступающее по трубопроводу, по каналам к правому или левому торцу золотника. Поворотный кран связан с шестерней, таким образом реверс происходит автоматически в конце каждого хода поршня.

Включение шестерни происходит под действием давления масла, выключение — пружиной.

Масло для питания механизмов системы управления подается отдельным насосом, который используется также для питания системы смазки.

Схемы механизмов программного переключения скоростей и подач.

При автоматическом переключении скоростей и подач по заданной программе сигнал для переключения подается по окончании очередного перехода. Программа для переключения скоростей и подач должна включать в себя информацию о величине скоростей и подач для каждого из переходов, входящих в состав выполняемой операции. Информация, в том или ином виде зафиксированная в программе, преобразуется в сигналы управления, которые поступают в соответствующий момент к механизмам переключения. Так как наиболее просто осуществляется передача электрических сигналов, то в большинстве случаев при программном управлении используется именно эта форма передачи сигналов управления. Практйчески электрические сигналы управления могут быть использованы при переключении скоростей и подач с помощью электромагнитных муфт и при переключении аппаратуры управления вспомогательных поршневых двигателей механизмов переключения с помощью электромагнитов.

При других методах передачи сигналов управления конструкция механизмов программного переключения скоростей и подач обычно чрезмерно усложняется.

Наиболее широкое применение механизмы программного переключения скоростей и подач нашли на револьверных станках, где после каждого очередного хода револьверной головки автоматически включаются требующиеся скорости и подачи. На отечественных станках эти механизмы используются при переключении скоростей и подач с помощью электромагнитных муфт.

Включение каждой из электромагнитных муфт осуществляется с помощью одного из конечных выключателей командоаппарата. Включение электромагнитных муфт производится с помощью переставных кулачков поворотного барабана. При повороте барабана кулачки воздействуют на качающиеся рычаги, которые, поворачиваясь вокруг оси, нажимают на соответствующие конечные выключатели и замыкают цепи питания электромагнитных муфт. Требующаяся скорость и подача настраиваются путем перестановки кулачков в пазу барабана. Барабан, имеющий 6 пазов в соответствии с числом граней револьверной головки, получает движение от вала, связанного с револьверной головкой. Каждому положению револьверной головки соответствует определенное положение барабана. Скорость вращения шпинделя и подача, которые должны быть включены при данном положении револьверной головки, настраиваются соответствующей установкой кулачков в том пазу барабана, который при этом положении револьверной головки совмещается с роликами рычагов.

Таким образом, программа переключения скоростей и подач настраивается перестановкой кулачков в пазах барабана.

Командоаппараты такого типа применяются на ряде станков. Однако их конструкция представляется сравнительно громоздкой. Более компактная конструкция может быть получена при использовании для фиксации программы штепсельных коммутаторов, коммутаторов с двухпозицион-ными переключателями и панелей с многопозиционными переключателями.

Штепсельный коммутатор состоит из нескольких рядов штепсельных гнезд. Каждый ряд служит для набора скорости и подачи соответствующей одному переходу. Через штепсельные гнезда подается питание к реле Рг—Р10, каждое из которых служит для управления цепью питания одной из электромагнитных муфт.

Каждое штепсельное гнездо состоит из двух изолированных обкладок. Обкладки всех штепсельных гнезд присоединены к общему проводу, связанному с источником питания, а обкладки присоединяются через щетки многорядного шагового искателя телефонного типа к обмоткам реле. С помощью шагового искателя каждый из рядов штепсельного коммутатора последовательно подключается к обмоткам реле. Так как другие концы обмоток реле присоединены к проводу, то при присоединении к обмоткам реле того или иного ряда штепсельных гнезд замкнуться цепи питания тех реле, в гнезда которых вставлены контактные штифты.

Обкладки одного ряда штепсельных гнезд присоединяются к контактам шагового искателя, расположенным в одном вертикальном ряду. Таким образом, при перемещении щеток шагового искателя на один шаг к обмоткам реле присоединяется новый ряд штепсельных гнезд. В зависимости от того, в какие гнезда данного ряда вставлены контактные штифты, включится та или иная комбинация реле, а соответственно и электромагнитных муфт. Подготовка программы производится путем установки штифтов в соответствующие гнезда.

Сигнал для перемещения щеток шагового искателя подается по окончании очередного перехода с помощью конечного выключателя, замыкающегося при перемещении соответствующего рабочего органа в заданную позицию.

Рис. 7. Командоаппарат программного управления переключением скоростей и подач.

Для набора программы вместо контактных штифтов могут быть использованы двухпозициоиные переключатели.

При многопозиционных переключателях необходимая скорость настраивается при установке переключателя в определенную позицию. При повороте переключателя обеспечивается включение соответствующих цепей управления. Число переключателей соответствует числу переходов. Для настройки скоростей и подач имеются отдельные переключатели.

Рис. 8. Штепсельный коммутатор программного управления переключением скоростей и подач.

Если переключение скоростей и подач осуществляется с помощью вспомогательных приводов, управляемых электромагнитами, то рассмотренные схемы используются для подключения к сети питания обмоток электромагнитов.


Реклама:



Читать далее:



Статьи по теме:


Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум