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.