Столы кругового движения

 

Столы кругового движения — элемент конструкции станков, подвижная часть которого (планшайба) выполняет угловое пере­мещение (подачу) относительно неподвижной части (корпуса). На планшайбе стола закрепляют либо обрабатываемую заготовку, либо шпиндельный узел. В станках с ЧПУ столы кругового дви­жения работают в автоматическом режиме и поворот планшайбы стола является программируемым перемещением. Программи­руются значение скорости и угол поворота планшайбы.

Возможны два режима работы столов в станках с ЧПУ:

1) по­зиционный, при котором поворот планшайбы на заданный угол осуществляется периодически для пространственного ориенти­рования заготовки и ее последующей обработки (при этом план­шайба стола остается в неизменной позиции — неподвижной);

2) непрерывный, при котором поворот планшайбы происходит непрерывно для перемещения (подачи) заготовки в процессе обработки (скорость подачи планшайбы при этом задается в соответствии с технологиче­скими параметрами обработки).

Различают столы с ограни­ченным числом углов поворота (т. е. с определенным конечным числом позиций планшайбы от­носительно корпуса стола) и с практически неограниченным числом углов поворота. В сто­лах первого типа фиксация углового положения планшайбы осуществляется, как правило, с помощью механических устройств.

Стол, в котором угловая фиксация с ограниченным числом углов поворота планшайбы относительно кор­пуса достигается зацеплением специальных торцовых зубьев, выполненных на дисках, один из которых неподвижен и уста­новлен в корпусе стола, а другой — закреплен на планшайбе. Для поворота планшайбы такого стола необходимо осуществить вначале ее осевое перемещение на расстояние, обеспечивающее расцепление торцовых зубьев. После поворота с помощью осе­вого перемещения в обратную сторону осуществляется зацепле­ние торцовых зубьев и, следовательно, фиксация планшайбы.

Число позиций планшайбы такого стола и точность поворота определяются числом и точностью изготовления торцовых зубьев. У существующих конструкций столов обычно не более 72 позиций планшайбы. При увеличении числа зубьев уменьшается жесткость конструкции. Обработка торцовых зубьев с высокой точностью сопряжена с технологическими трудностями и требует специаль­ного шлифовального технологического оборудования. Точность поворота столов кругового движения с торцовыми зубьями дости­гает 3—5".

К столам с ограниченным числом углов поворота относятся столы, в которых на планшайбе закреплен делительный диск, а в корпусе установлен фиксатор. Столы с ограниченным числом углов поворота работают только в позиционном режиме.

Типовая конструкция стола кругового движения с неограничен­ным числом углов поворота показана на рисунке 18. Подвижной элемент — планшайба 1 — поворачивается относительно непо­движного корпуса 2 на торцовых 3 и радиальных 4 направляющих качения. Вращение планшайбе сообщается от электродвигателя 8 через червяк 9 и червячное колесо 10, закрепленное на планшайбе. Угловое положение планшайбы контролируется датчиком обрат­ной связи типа индуктосин, ротор 6 которого закреплен на план­шайбе, а статор 5 — в корпусе стола. Точность поворота план­шайбы на заданный угол определяется точностью датчика обрат­ной связи.

Точность круговых индуктосинов составляет 3—7". Такого же порядка (при соответствующей дискретности системы ЧПУ) мини­мальные углы, на которые может повернуться планшайба. Таким образом, планшайба стола может перемещаться на любой угол, кратный 3—7". После поворота планшайбы на заданный угол выполняется зажим пакета фрикционных дисков 7, что обеспе­чивает жесткое угловое положение планшайбы относительно корпуса стола.

Если конструкция столов такова, что угловое положение план­шайбы не контролируется датчиком обратной связи (разомкнутая система управления), точность ее поворота определяется точностью задания перемещения системой ЧПУ, точностью отработки этой величины двигателем привода и кинематической погрешностью передачи от двигателя привода к планшайбе. При реверсивной работе стола на точность поворота планшайбы, кроме того, влияют зазоры и упругие деформации "в звеньях кинематической цепи.

Столы с неограниченным числом углов поворота планшайбы могут работать как в позиционном, так и в непрерывном режиме.

Из рассмотренных конструкций предпочтительнее столы, в ко­торых угловое положение планшайбы контролируется круговым датчиком обратной связи, закрепленным соосно с планшайбой, поскольку такие столы обладают наибольшей универсальностью, обеспечивают высокую точность углового положения планшайбы, наиболее просты в изготовлении. В связи с этим они находят все большее применение в станках с ЧПУ.

При установке индуктосина в столе кругового движения необ­ходимо исключить зазор или упругое смещение при работе стола между ротором датчика и планшайбой, иначе при измерении будет допущена ошибка.

Круговые индуктосины обеспечивают точность измерения 5' при радиальном биении ротора относи­тельно статора не более 0,01 мм и торцовом биении не более 0,02 мм.

Столы кругового движения, применяемые в станках с ЧПУ, должны обеспечивать большой диапазон частоты вращения план­шайбы. Максимальная частота вращения птах определяется наибольшей допустимой линейной скоростью на периферии план­шайбы, которую обычно принимают равной 6—8 м/мин. Мини­мальная частота вращения планшайбы п_min определяется мини­мальными значениями рабочих подач при обработке заготовки.

Частоты вращения для столов с различными размерами план­шайбы приведены в таблице 2.

При определении п_min принято минимальное значение рабочей подачи S_min = 40 мм/мин.

 

Таблица 2 - Частота вращения планшайбы столов кругового движения

 

Диаметр планшайбы,мм	Частота вращения планшайбы, n,мин-1
максимальная	минимальная
	6,4 3,2 1,2	0,032 0,02 0,016 0,008

 

 

Рис. 18 - Стол кругового движения с неограниченным числом углов поворота

 

Обеспечение большого диапазона частоты враще­ния может быть достигну­то с помощью широко-регулируемого привода по­ворота, в качестве которого наибольшее распростране­ние получил электропри­вод с электродвигателем постоянного тока и тиристорным управлением, а также гидропривод с дроссельным регулированием гидродвигателя. Для устойчивой ра­боты привода поворота планшайбы в следящем режиме необ­ходима большая жесткость кинематической цепи от двигателя к планшайбе. Эта жесткость определяется как податливостью элементов конструкции, так и зазорами между ее звеньями.

Наибольшее влияние на жесткость кинематической цепи ока­зывает жесткость последнего звена — пары червяк — червячное колесо, Поэтому в конструкции стола должны быть обеспечены: минимальная осевая податливость червяка, максимальная жесткость крепления червячного колеса с планшайбой, возмож­ность регулирования бокового зазора в зацеплении червяка с червячным колесом.

Уменьшить зазор можно введением в конструкцию второго червяка 11 (см. рисунок 18), осевое перемещение которого регулируется; применением в опорах червяка эксцентриковых втулок, позволяющих изменять межосевое расстояние в зацеплении червячной пары; применением червяка с переменной (вдоль оси) толщиной зуба, причем его осевое перемещение регулируется (рис. 19).

Эффективность применения перечисленных способов регули­рования зазора зависит от точности изготовления червяка и чер­вячного колеса. Радиальное биение червяка и червячного колеса, а также кинематическая погрешность червячного колеса приводят к образованию в зацеплении зазора δ, изменяющегося в процессе поворота червячного колеса от δmах до δmin. Регулированием можно уменьшить его до δ = δmах — δmin. С повышением точности изготовления эта разность уменьшается.

В конструкциях некоторых столов применяют два червяка, причем один из них смещается вдоль оси под действием пружины, постоянно уменьшая боковой зазор в зацеплении. Однако это приводит к увеличению (примерно вдвое) потерь на трение в за­цеплении. Снижение потерь на трение не только в зацеплении, но и в направляющих планшайбы позволяет уменьшить соответ­ственно потребную мощность и размеры двигателя привода. С этой целью направляющие планшайбы оснащают опорами каче­ния, которые устанавливают с предварительным натягом и обеспечивают большую жесткость стола при вращении планшайбы, что особенно важно для столов, работающих в непрерывном режиме.

В столах станков ряда зарубежных фирм [«Horizon 3» фирмы «Оливетти», (Италия), 5В фирмы «ЖСП» (Франция)] в качестве опор качения применяют крестово-роликовые подшипники.

Элементами качения подшипника (рис. 20) являются ролики 2 с небольшим углом конуса рабочей поверхности. Ролики распо­ложены в сепараторе крест-накрест, т. е. под углом, близким к 90°, и поэтому опираются на разные дорожки качения, выпол­ненные как на внутреннем 3, так и на наружном 1 кольце подшип­ника, что позволяет воспринимать осевую нагрузку в обоих на­правлениях. Наружное или внутреннее кольцо в зависимости от конкретных требований конструкции стола выполняют из двух частей, что позволяет установить подшипник с предварительным натягом, обеспечив большую жесткость соединения планшайбы с корпусом стола. Применение крестово-роликового подшипника упрощает конструкцию стола, так как отпадает необходимость в оси для закрепления радиальных подшипников (сравните с кон­струкцией стола, изображенного на рисунке 18); сокращается раз­мер стороны стола, параллельной оси его поворота; снижается стоимость его изготовления, так как подготовка посадочных мест требуется только под один подшипник (в столе, изображенном на рис. 18, — под три подшипника); упрощаются сборка и регу­лирование направляющих планшайбы.

Ось поворота планшайбы может быть вертикальной (см. рис. 18) и горизонтальной (см. рис. 19). Конструкция стола с горизонтальной осью вращения планшайбы в основном аналогична конструкции стола с вертикальной осью вращения и имеет те же элементы: планшайбу 5, корпус 1, опоры 2 и 3 каче­ния планшайбы, червячную передачу 6, датчик обратной связи 7, комплект фрикционных дисков 4.

На рис. 18 изображен накладной стол, т. е. стол, все эле­менты конструкции которого расположены в корпусе, имеющем привалочную плоскость для установки и закрепления его на дру­гих узлах или агрегатах станка. Наряду с этим в многокоорди­натных станках применяют встроенные столы кругового движения, в которых все элементы конструкции расположены в каретке прямолинейного перемещения. Встроенные столы поз­воляют уменьшать высоту подъема заготовки при ее загрузке на станок, увеличивать его общую жесткость (благодаря ликвидации дополнительного стыка в конструкции станка и уменьшению рас­стояния от оси приложения сил резания до направляющих каретки прямолинейного перемещения).

Наряду с накладными столами с горизонтальной и вертикаль­ной осями вращения (см. рис. 18 и 19) в станках, где необхо­димы два поворотных движения, применяют наклонно-поворотные столы.

 

Рис. 19 - Накладной стол с горизонтальной осью вращения планшайбы

 

 

 

 

Рис. 19 - Накладной стол с горизонтальной осью вращения планшайбы

 

 

 

Рис. 20 - Стол с крестово-роликовой опорой качения

 

Применение наклонно-поворотного стола целесообразно при диаметре планшайбы стола dп ≤ 630 мм, так как создание жест­кой и компактной конструкции с двумя накладными столами для выполнения двух поворотных движений при диаметре планшайбы более 630 мм затруднительно.

Для выполнения автоматической загрузки на станок заготовок, закрепленных на спутниках, столы оснащают специальным уст­ройством фиксации и зажима спутников, устанавливаемым на планшайбу стола.

Устройство фиксации и зажима с базированием спутников 1 на два цилиндрических выдвижных фиксатора 2 приведено на рисунке 21, а. Внешнее загрузочное устройство подает спутник с заготовкой на базовую поверхность А, при этом зажимные планки 3 входят в Т-образные пазы спутника. Рабочая полость гидроцилиндра 4 сообщается со сливным каналом, и поршень 5, перемещаясь под действием тарельчатых пружин, с помощью рычагов 6 выдвигает фиксаторы 2, которые входят в отверстия фиксаторных втулок спутника, осуществляя его фиксацию. Зажим спутника выполняется двумя планками 3, которые перемещаются под действием пружин, установленных в четырех гидроцилиндрах 7. При разжиме и расфиксации спутника масло под давлением подается в гидроцилиндры 4 и 7.

Устройство фиксации и зажима с базированием спутника 1 по двум взаимно перпендикулярным упорам 2 и 3 представлено на рисунке 21, б. Загрузочное устройство подает спутник на базовую поверхность А. Затем рабочая полость гидроцилиндра 4 сооб­щается со сливным каналом, и поршень, перемещаясь под дей­ствием тарельчатых пружин, с помощью байонетного устройства и реечной передачи выдвигает и разворачивает эксцентриковый палец 5, который прижимает- спутник к базовым поверхностям упоров 2 и 3, осуществляя его фиксацию. Зажим и разжим спут­ника выполняются так же, как и в устройстве, показанном на рисунке 21, а.

Устройство зажима и фиксации может быть встроено в план­шайбу стола. Подвод масла под давлением для работы устройства осуществляется с помощью коллектора 12 (см. рисунок 18).

Рис. 21 Устройства фиксации и зажима спутников

(на виде сверху спутники условно не показаны)

На рис. 22 в качестве примера применения поворотных столов на станках фрезерно-сверлильно-расточной группы приведена конструкция поворотного стола станка ИР320ПМФ4. Основные детали поворотного стола: 1-корпус поворотного стола; 2-опора качения поворотного стола; 3-опора качения; 4-шпиндель; 5-платформа Т-образная; 6-стол-спутник, автоматически устанавливаемый на платформу; 7-тяга зажима стола-спутника; 8-тарельчатые пружины; гидроцилиндр для отжима стола-спутника путем сжатия тарельчатых пружин; 9-штоковая полость гидроцилиндра, в которую подается масло под давлением от гидростанции станка; 10-путевой выключатель для контроля крайних положений платформы 5; 11-высокомоментный электродвигатель для вращения платформы через редуктор; 12-зубчатое колесо; 13-датчик углового положения шпинделя; 14-вал; 15-шток-поршень; 16-путевой выключатель; 17-наружние диски муфты; 18-корпус; 19-нажимное кольцо; 20-пакет тарельчатых пружин; 21-гидроцилиндр для освобождения нажимного кольца; 22-путевые выключатели, контролирующие состояние муфты; 23-штуцер для подвода смазки; 24-прижимные платики; 25-штуцер для подвода сжатого воздуха (через отверстия в вале 14 и шпинделе 4); 26-штифты для базирования стола-спутника при его прижиме к платику 24; 27-штифты для базирования стола-спутника 6 на платформе 5.

На рис. 23 показана конструкция суппорта станка модели МР315. Основные элемента конструкции суппорта: 1-каретка продольного хода (крестовина); 2-салазки поперечные (ползун); 3-станина; 4-направляющие накладные поперечного перемещения салазок; 5-продольные направляющие; 6-накладки фторопластиковые; 7,8-гайки состоящие из двух полугаек, закрепленных в корпусах; 9,10-кронштейны, в расточках которых устанавливается корпуса гаек; 11-шариковый винт поперечной подачи; 12-плита; 13-стакан; 14-шариковый винт продольной подачи; 15-высокомоментный электродвигатель; 16-зубчатая ременная передача;

На рис. 24 приведена конструкция суппорта токарного станка с ЧПУ мод. 1П756ДФ3. Две танкетки жестко прикреплены к салазкам 5, а две другие установлены на клиньях 7 для обеспечения регулирования величины натяга. Основные элементы конструкции суппорта: 1-каретка продольного хода; 2- направляющие станины; 3-планки; 4-планки-рельсыдля направления салазок; 5-салазки поперечные; 6-танкетка; 7-клинья; 8-планки, удерживающие салазки от опрокидывания; 9-щитки защитные; 10-уплотнения; 11-гайка; 12-ходовой винт поперечной подачи; 13-гайка; 14-переходной фланец для крепления электродвигателя; 15-высокомоментный электродвигатель поперечной подачи; 16-муфта.