МЕХАНИЗМЫ ПРЯМОЛИНЕЙНОГО ДВИЖЕНИЯ

В современных металлорежущих станках для осуществления прямолинейных движений используют преимущественно следующие механизмы: зубчатое колесо-рейку, червяк-рейку, ходовой винт-гайку, кулачковые механизмы, гидравлические устройства, а также электромагнитные устройства типа соленоидов.

Механизм зубчатое колесо-рейка применяют в приводе главного движения и движения подачи, а также в приводе различных вспомогательных перемещений.

Механизм червяк-гайка применяют в передачах двух типов: с расположени­ем червяка под углом к рейке, что позволяет (в целях большой плавности хода передачи) увеличить диаметр колеса, ведущего червяк, и с параллельным расположением в одной плоскости осей червяка и рейки, когда рейка служит как бы длинной гайкой с неполным углом охвата винта-червяка. Условия работы этой передачи значительно благоприятнее условий работы передачи зубчатое колесо- рейкХодовой винт-гайка является широко применяемым механизмом для осуще­ствления прямолинейного движения. С помощью этого механизма можно произво­дить медленные движения в приводе подач.

Винтовые пары качения. Винтовые пары скольжения из-за больших потерь при скольжении в резьбе и связанного с ним износа заменяют винтовыми парами качения. Они имеют малые потери на трение, высокий КПД, кроме того, в них мо­гут быть полностью устранены зазоры в резьбе в результате создания предвари­тельного натяга. Замена трения скольжения трением качения в винтовой паре воз­можна либо использованием вместо гайки роликов, свободно вращающихся в сво­их осях, либо применением тел качения (шариков, а иногда и роликов). На рисунке 75 показана шариковая пара, у которой в резьбу между винтом 1 и гайкой 4 помеще­ны шарики 2. Шарики катятся по канавкам закаленного ходового винта и гайки. При вращении винта шарики, перекатываясь по канавке, попадают в отверстие гайки и, проходя по желобу 3, через второе отвер­стие снова возвращаются в винтовую ка­навку. Таким образом шарики постоянно циркулируют в процессе работы передачи. Как правило, в шариковых парах применяют устройства для выра­ботки зазоров и создания пред­варительного натяга.

Кулачковые механизмы,преобразующие вращательное движение в прямолинейное по­ступательное, применяют глав­ным образом в автоматах. Разли­чают кулачковые механизмы с плоскими и цилиндрическими кулачками.

На рисунке 16, а показана схема механизма с плоскими кулачками. При вращении кулачка 1 через ролик 2, рычажную передачу и зубчатый сектор движение передается с помощью рейки суппорту, который совершает возврат­но-поступательное движение в соответ­ствии с профилем кулачка. На рисунке 17 показан принцип работы цилиндри­ческих кулачков.

Устройства для малых переме­щений. В тех случаях, когда жесткость обычных механизмов типа реечной или винтовой пары не обеспечивает точные перемещения (т.е. когда медленное пере­мещение узла переходит в скачкообразное с периодически чередующимися оста­новками и скачками), применяют специальные устройства, работающие без зазоров и обеспечивающие высокую жесткость привода. К таким устройствам относятся термодинамический, магнитострикционный приводы и привод с упругим звеном.

Схема термодинамического привода (рисунок 18, а) представляет собой жест­кий полый стержень, один конец которого крепят к неподвижной части станка (станине), а другой соединяют с подвижным узлом. При нагревании стержня по­средством спирали или при пропускании электрического тока малого напряжения и большой силы непосредственно через него стержень удлиняется на величину Al_t, перемещая подвижный узел станка. Для возврата подвижного узла в начальное по­ложение необходимо стержень охладить.

Магнитострикционный привод (рисунок 18, 6) работает следующим образом. Стержень, изго­товленный из магнитострикционного материала, помещают в магнитное поле, напряженность ко­торого можно менять. Увеличивая или уменьшая напряженность магнитного поля, тем самым из­меняют длину стержня на величину А1_М. Разли­чают положительную магнитострикцию (когда с увеличением магнитного поля размеры стержня увеличиваются) и отрицательную (с увеличением напряжения магнитного поля размеры стержня уменьшаются). Это зависит от материала стерж­ня.

Привод с упругим звеном (рисунок 18, в) по­зволяет получать малые перемещения за счет уп­ругого звена типа рессоры или плоской пружины. В нашем случае рессора предварительно нагру­жается жидкостью из гидросистемы. Затем по мере свободного истечения масса из цилиндра через выпускаемое отверстие малого сечения рессора выпрямляется и свободным концом перемещает шлифовальную бабку.

Рассмотренные приводы находят применение в прецизионных станках, где не­обходимо обеспечить высокую равномерность малых подач и точность малых пе­риодических перемещений.