Тяговые устройства привода линейных перемещений
Гидропривод довольно широко используется для получения линейных перемещений рабочих органов обычно при длине хода менее 1, 2 м в агрегатных, фрезерных и шлифовальных станках. В отдельных случаях следящие гидроприводы подач применяются и в станках с ЧПУ. Электромеханические тяговые устройства находят ограниченное применение. Для переключения муфт, введения фиксаторов иногда применяют тяговые электромагниты. Линейно развернутые электродвигатели применяют в станках и вспомогательных устройствах, перемещение рабочих органов которых не связано с преодолением технологических усилий (координатные столы, установки лазерной и плазменной технологии, транспортные устройства). В прецизионных станках с ЧПУ для перемещения рабочих органов находят применение бесконтактные электромагнитные передачи винт-гайка.
Механические тяговые устройства служат для перемещения подвижных рабочих органов по направляющим и являются последним звеном соответствующей кинематической цепи. Для осуществления прямолинейного перемещения используют различные механизмы. Кулачковые механизмы широко применяют в станках-автоматах. Основное достоинство кулачка заключается в том, что он является одновременно и жестким программоносителем, т.е. цикл движения рабочего органа в известных пределах можно получить за счет профиля кулачка за один его оборот. Координация (последовательность) движений различных рабочих органов в пределах общего цикла обработки детали также осуществляется без команд системы управления, а определяется угловым расположением (сдвигом) их кулачков на общем распределительном валу, совершающем один оборот за цикл полной обработки детали. Однако переход на обработку детали другой конфигурации требует сложной переналадки, изготовления и замены кулачков, что определяет область применения кулачковых автоматов условиями крупносерийного производства. Структура кулачковых автоматов во многом зависит от системы замыкания пары кулачок-толкатель. При силовом замыкании (рис.73) ролик /, связанный с рабочим органом 2, прижимается к профилю дискового кулачка 3 пружиной 4 (редко грузом). Следовательно, при отводе рабочего органа центральный угол поворота кулачка α о может быть небольшим при угле подъема профиля, близким к 90 °. Поэтому холостой ход-отвод может осуществляться достаточно быстро и при постоянной скорости вращения распределительного вала, на котором улавливается кулачок. Силовое замыкание применяется при ходе о 200 мм в небольших станках, так как при больших ходах и больших силах инерции работа пружин связана с сильными ударами в конце отвода.
При кинематическом замыкании (рис.74) суппорт 1 отводится кулачком 2, при этом угол подъема профиля во избежание заклинивания ролика 3 не больше 55 °, что требует значительного центрального угла поворота распределительного вала. Поэтому для снижения времени на холостые хода кулачок, а следовательно, и общий распределительный вал должны, кроме рабочей скорости, иметь и ускоренное вращение, что усложняет привод и систему управления станком. Кинематическое замыкание применяют в станках среднего Размера при больших длинах хода (обычно до 300 мм), при значительном весе суппортов, когда неприменимо силовое замыкание. Передача винт-гайка скольжения получила применение в приводах подач обычных станков. Ее достоинства заключаются в следующем: 1) малое передаточное отношение, определяющееся малым шагом, при однозаходной резьбе позволяет получать медленные движения при сравнительно короткой кинематической цепи; малый шаг определяет и малый крутящий момент на ходовом винте при большом осевом усилии; 2) сравнительно высокая точность и плавность движения при соответствующей точности изготовления, обусловленные постоянством передаточного отношения; 3) самоторможение передачи, способствующее надежной фиксации подвижного узла при установочных и вертикальных перемещениях; 4) малые радиальные размеры. Недостатком передачи винт-гайка скольжения является возникновение при работе смешанного трения и связанное с ним изнашивание, наличие зазоров, а также низкий КПД (0, 2—0, 4). Следует учитывать также, что при большой длине винта его собственная жесткость может оказаться лимитирующей для обеспечения нормальной работы привода. Передача винт-гайка качения в виде покупного унифицированного узла является основным тяговым устройством в станках с ЧПУ малых и средних размеров. Она также широко применяется и в обычных станках при высоких требованиях к точности перемещения, необходимости исключения вибраций при знакопеременных нагрузках. Основное достоинство этой передачи — отсутствие зазоров и создание предварительного натяга, обеспечивающего высокую жесткость. Небольшое и постоянное трение в передаче определяет ее высокую чувствительность, возможность получения малых равномерных подач. Низкие тепловыделения снижают температурные деформации винта, что способствует повышению точности обработки. Долговечность существенно выше, чем у передачи скольжения. Однако следует учитывать сложность изготовления (термообработка, шлифование) и высокую стоимость передачи, отсутствие в ней самоторможения и необходимость ее надежной защиты от стружки и пыли.
|