книги из ГПНТБ / Милевский Э.Б. Автоматизация процессов индексирования учеб. пособие для студентов машиностроит. специальностей

низма поворота применяются регулируемый электродвигатель или два электродвига­

М Е X А Н И 3 М Ы Ф И К С А Ц И И

I.ХАРАКТЕРИСТИКА МЕХАНИЗМОВ ФИКСАЦИИ

1.Принцип устройства и назначение фиксатора

М е х а н и з м ы ф и к с а ц и и служат для точной и жесткой установ­ ки поворотных устройств на требуемый угол точно скоординированный относительно других узлов оборудования в минимальное время с воз­ можно минимальными динамическими нагрузками, а также для предот­ вращения смещения поворотных узлов под действием усилий, возника­ ющих в процессе обработки или сборки.

Следовательно, механизмы фиксации обеспечивают также точный останов отключенных от привода поворотного устройства или конвейера, которые вследствие возникновения значительной кинетической энергии как своего собственного веса, так н веса укрепленных на них оснастки и заготовок осуществляют «перебег» в концё поворота или движения.

Высокая точность обработки, перемещения или сборки при делении на многошпиндельных и револьверных автоматах и полуавтоматах, на автоматических линиях, на сборочных автоматах, многопозиционных агрегатных станках, зуборезных станках с единичным делением и т. д„ может быть обеспечена лишь при условии точной и надежной фиксации, точной координации относительно инструментов, т. е. решающим усло­ вием оказывается конструкция, точность изготовления и долговечность механизмов фиксации.

Для ряда неметаллообрабатывающих автоматов достаточно более низкая точность фиксации, и в этих конструкциях могут быть примене­ ны для фиксации более простые механизмы.

Детали механизмов фиксации изготовляются из износостойкой ста­ ли, подвергаются термообработке и тщательно отделываются их поверх­ ности.

Так как при повороте узлов автомата для сокращения времени по­ ворота скорость вращения должна быть значительной, то появляются большие инерции, которые должны быть преодолены в момент останов­ ки. Конечно, простым выключением привода нельзя остановить враща­ ющиеся части в точно заданном месте.

Чтобы облегчить точную остановку, можно использовать привод, обеспечивающий переменную скорость поворота. В конце поворота ско­ рость будет снижаться до минимума, и легче будет остановить враща­ ющиеся детали. Однако конструкция такого приспособления оказывает­ ся весьма сложной. Поэтому чаще применяют приводы, обеспечиваю­

62

щие примерно постоянную скорость поворота. Она отключаются в кон­ це поворота, а остановка вращающихся детален достигается с помощьюфиксаторов (индексные пальцы) или тормоза, а иногда того и другого..

Назначение фиксирующих механизмов состоит: 1) в предваритель­

ние; 3) в жестком фиксировании этого положения на время обработки или сборки заготовки.

Встречаются две основные группы механизмов фиксации: 1) меха­ низмы одинарной фиксации, 2) механизмы двойной фиксации.

В механизмах одинарной фиксации имеется один фиксатор, кото­ рый обеспечивает все три основные задачи фиксирующего механизма.

Понятно, что в момент остановки фиксатор испытывает большие на­ грузки. При значительной инерции вращающихся частей одинарный фиксатор характеризуется повышенным скольжением и будет быстро изнашиваться, а точность остановки и фиксации при этом понижается.

Работу фиксатора можно облегчить и улучшить, если применитьдва фиксатора: один фиксатор — упор останавливает узел в примерном рабочем положении и доводит его до точного заданного положения, а другой — фиксатор в виде индексного пальца, — фиксирует это точное положение узла на все время обработки или сборки. Благодаря этому уменьшается износ точного фиксатора, повышается его долговечность и высокая точность работы.

Для механизмов с двойной фиксацией используются делительные'

диски с гнездами прямоугольной и призматической формы, причем фик­ сатор— упор имеет скошенную грань (поворачивает), а индексный фик­ сатор— прямую рабочую грань (фиксирует). Как правило, точный фик­ сатор вводится II выводится из гнезда диска или стола с помощью спе­ циальных устройств, а фиксатор — упор просто выжимается диском при его повороте.

У любого фиксатора различают три поверхности: стопорящую или доводящую поверхность (скос), фиксирующую (прямая поверхность, противоположная скосу) и направляющую (поверхности, скользящие в гнезде корпуса фиксатора).

На точность и долговечность механизма фиксаций большое влия­ ние оказывают форма фиксирующей и стопорящей поверхности и их от­ носительное перемещение при двойной фиксации.

Если начальное касание поверхностей фиксатора происходит в точ­ ке или по линии, то возникают большие удельные давления, вызывающие их смятие. При поверхностном контакте удельные давления могут быть резко снижены. Необходимо стремиться, чтобы фиксирующие поверх­ ности имели скольжение не при обработке и при повороте, а только во время фиксации; в этом случае наблюдается меньший износ.

Иногда фиксацию осуществляют по конической поверхности с целью снижения влияния отклонений радиального расположения фиксаторных гнезд от расположения самого фиксатора, т. е. применяют фиксатор с двухсторонним скосом (рис. 22, а). Такое устройство получил рычаж­ ный фиксатор 2; он сопрягается с клиновым пазом поворачиваемого уз-

63

л а 1 по л и н и и , ч то и с к л ю ч а е т ег о п р и м е н е н и е д л я з н а ч и т е л ь н ы х н а г р у ­

зо к .

Компенсацию зазора в направляющих фиксатора молено получить при призматическом фиксаторе с помощью клина. Для этого (рис. 22,6) часть фиксатора 3 делается разрезным, и при фиксации клиновые фик­ саторные сухари 2 разводят части фиксатора и прижимают их к напра-

Рис. 22. Схемы механизмов одинарной фиксации

Автокомпенсация зазора в направляющих осуществляется в следу­ ющем устройстве фиксатора с клином (рис. 22 в).

Во всех случаях, когда фиксатор 2 не упирается в гнездо поворот­ ного узла 1, прулеина 4 прилсимает выступы а и а друг к другу. Когда клин 3 перемещается приводом 5 в гнездо узла, вместе с ним будет пере­ мещаться и фиксатор 2. Как только фиксатор 2 войдет полностью в гнез­ до узла / и зафиксирует его, он останавливается, однако клин 3 будет продоллсать перемещаться; при этом он дополнительно слсимает прулсину 4, устраняет зазор в направляющих и создает натяг между фикса­ тором, клином и направляющими.

64

При расфиксацин узла 1 клин 2 своим выступом в захватывает вы­ ступ а фиксатора 2 и выводит его из гнезда узла 1. Сила предваритель­ ного сжатия пружины 4 должна превышать силу, возникающую при фиксации узла 1.

Следовательно, необходимо предусматривать регулирование зазо­ ров Z\ и 2г. Если фиксатор перемещается в призматических направля­ ющих или в виде ласточкина хвоста или Т-образного паза возможно

Примечание. Исследования показывают, что погрешность фиксации для цилиндри­ ческих и конических фиксаторов достигает ±0,05 мм, а для механизмов с двойной фиксацией на жесткий упор ±0,025 мм.

Фиксаторы бывают цилиндрической, конической или трапецеидаль­ ной формы с одноили двухсторонним скосом (для улучшения захода в гнездо делительного диска).

Направляющие фиксатора обычно выполняются цилиндрическими или призматическими (рис. 23). Зазор в направляющих фиксатора уве­ личивается по мере износа, что оказывает большое влияние на точность фиксации, особенно при переменном направлении усилий, действующих на узел в процессе обработки. При призматических направляющих регу­ лирование величины зазора весьма затруднено и обычно осуществляется с помощью клина (рис. 23, г, д).

При двойной фиксации износ направляющих точного фиксатора уменьшается, т. к. при правильной конструкции скольжение в направ­ ляющих происходит при действии на точный фиксатор незначитель­ ных усилий. Ввиду прижатия поворачиваемого узла к фиксатору-упо­ ру зазор в направляющих фиксатора-упора и точного фиксатора выбирается. Поэтому при двойной фиксации зазоры в направляющих не оказывают сильного влияния на точность фиксации. Однако по мере износа направляющих фиксатора-упора точность фиксации понижается, поэтому следует обращать особое внимание на конструирование меха­ низма ввода и вывода фнксатора-упора и точного фиксатора.

На рис. 23, а иллюстрируется цилиндрический фиксатор 2 с направ­ лением непосредственно в корпусе 1, а на рис. 23, б — с направлением во втулке 3. Призматический фиксатор встречается без регулирования зазора (23, в) и с регулированием зазора одним клином (23, г) или двумя длинами (23, б).

Для выборки зазоров у призматических фиксаторов встречаются специальные механизмы затяжки (23, ж, з), а также специальные за­ клинивающие призматические и цилиндрические фиксаторы (рис. 23, е).

Несмотря на более сложную технологию обработки, предпочтение следует отдавать призматической форме фиксатора, так как она обеспе­ чивает лучшую возможность компенсации износа, возникающего при

д а 1 п о л и н и и , ч т о и с к л ю ч а е т ег о п р и м е н е н и е д л я з н а ч и т е л ь н ы х н а г р у ­

зо к .

Компенсацию зазора в направляющих фиксатора можно получить при призматическом фиксаторе с помощью клина. Для этого (рис. 22,6) часть фиксатора 3 делается разрезным, п при фиксации клиновые фик­ саторные сухари 2 разводят части фиксатора и прижимают их к напра-

Автокомпенсация зазора в направляющих осуществляется в следу­ ющем устройстве фиксатора с клином (рис. 22 в).

Во всех случаях, когда фиксатор 2 не упирается в гнездо поворот­ ного узла 1, пружина 4 прижимает выступы а й в друг к другу. Когда клин 3 перемещается приводом 5 в гнездо узла, вместе с ним будет пере­ мещаться и фиксатор 2. Как только фиксатор 2 войдет полностью в гнез­ до узла 1 и зафиксирует его, он останавливается, однако клин 3 будет

продолжать перемещаться; при этом он дополнительно сжимает пру­ жину 4, устраняет зазор в направляющих и создает натяг между фикса­ тором, клином и направляющими.

64

При расфиксации узла 1 клин 2 своим выступом в захватывает вы­ ступ а фиксатора 2 и выводит его из гнезда узла 1. Сила предваритель­

ного сжатия пружины 4 должна превышать силу, возникающую при фиксации узла 1 .

Следовательно, необходимо предусматривать регулирование зазо­ ров z\ и z2. Если фиксатор перемещается в призматических направля­ ющих или в виде ласточкина хвоста или Т-образного паза возможно полностью устранить зазор z2, который, однако, появляется по мере износа направляющих.

При двойной фиксации жестким упором (рис. 22, г) зазор z2 может выбираться под действием силы фиксации.

Конструкция рис. 22, г, в позволяет полностью устранить зазоры

Z I И Zo.

Примечание. Исследования показывают, что погрешность фиксации для цилиндри­ ческих и конических фиксаторов достигает ±0,05 мм, а для механизмов с двойной фиксацией на жесткий упор ±0,025 мм.

Фиксаторы бывают цилиндрической, конической или трапецеидаль­ ной формы с одноили двухсторонним скосом (для улучшения захода в гнездо делительного диска).

Направляющие фиксатора обычно выполняются цилиндрическими или призматическими (рнс. 23). Зазор в направляющих фиксатора уве­ личивается по мере износа, что оказывает большое влияние на точность фиксации, особенно при переменном направлении усилий, действующих на узел в процессе обработки. При призматических направляющих регу­ лирование величины зазора весьма затруднено и обычно осуществляется с помощью клина (рис. 23, г, д).

При двойной фиксации износ направляющих точного фиксатора

ру зазор в направляющих фиксатора-упора и точного фиксатора выбирается. Поэтому при двойной фиксации зазоры в направляющих не оказывают сильного влияния на точность фиксации. Однако по мере износа направляющих фиксатора-упора точность фиксации понижается, поэтому следует обращать особое внимание на конструирование меха­ низма ввода и вывода фиксатора-упора и точного фиксатора.

На рис. 23, а иллюстрируется цилиндрический фиксатор 2 с направ­ лением непосредственно в корпусе 1, а на рис. 23, б — с направлением во втулке 3. Призматический фиксатор встречается без регулирования зазора (23, в) и с регулированием зазора одним клином (23, г) или двумя клинами (23, д).

Для выборки зазоров у призматических фиксаторов встречаются специальные механизмы затяжки (23, ж, з), а также специальные за­ клинивающие призматические и цилиндрические фиксаторы (рнс. 23, е).

Несмотря на более сложную технологию обработки, предпочтение следует отдавать призматической форме фиксатора, так как она обеспе­ чивает лучшую возможность компенсации износа, возникающего при

5- io n

65

перемещении фиксатора, чем сохраняется бо.пее длительно точность его работы.

В поворотных столах и барабанах агрегатных станков целесообраз­ нее применять разрезные фиксаторы, которые заклиниваются в направ­ ляющих. Такие фиксаторы широко распространены на многошпиндель­ ных вертикальных токарных полуавтоматах. Разрезные фиксаторы

>4 -,\ч ■■- і

£ м _ X W W N W w y

Рис. 23. Схемы компенсации износа направляющих фиксатора

повышают точность фиксации и позволяют избежать применения спе­ циальных устройств для зажима стола или барабана после поворота.

с двумя фиксаторами (рис. 24).

Основные размеры механизмов фиксации определяют из условия обеспечения необходимой точности и жесткости фиксируемых положе-

66

нт"! поворачиваемых узлов. Одним из путей повышения точности ин­ дексации является расположение фиксирующих гнезд на максимально' возможном радиусе от оси поворота.

Примечание. Практические и экспериментальные исследования показывают, что экономически целесообразно применять индексирующие устройства без специальных фиксирующих механизмов, когда требуемая точность фиксации не превышает

±0,05 ,!м;.

Обычно погрешность фиксации поворотного узла Ду состоит из погрешности деления Дд (расположения гнезд под фиксатор) и погреш­ ности в подвижных элементах фиксатора Дф, т. е.

Ду = Д д+ Д ф .

Погрешность фиксации Ду зависит, кроме того, от силы Р, действу­ ющей на фиксатор, и жесткости фиксатора (она обычно достаточно ве­ лика, и деформацией фиксатора можно пренебречь).

Для снижения погрешности Дд производят регулируемую установку гнезд под фиксатор, а также точную координатную обработку этих гнезд.

67

Погрешность Дф зависит от формы и конструкции фиксатора. Для гладкого цилиндрического фиксатора (рис. 23, а, 6 ) величина Аф опреде­

ляется зазором Z\ в сопряжении между фиксатором и его гнездом, п зазором Zo между фиксатором и направляющей втулкой:

(2i t Z2).

Примечание. Точность сопряжения детален механизма фиксатора для диаметра 204-50 мм составляет всего 0,034-0,04 мм даже при изготовлении фиксатора, его направляющей втулки и гнезда по скользящей посадке 1-го класса.

Для конического фиксатора

Часть в фиксатора, находящаяся в корпусе стойки (направляющие грани), изготавливается круглой или призматической формы. Хотя призматические направляющие более сложны, они получили широкое распространение, благодаря возможности надежной компенсации из­ носа направляющих.

2. Механизмы одинарной и двойной фиксации

На рис. 25, а-з показаны схемы механизмов с одинарной и двойной фиксацией. При расположении оси фиксатора 1 параллельно оси фикси­ руемой детали 2 в последнюю запрессовываются фиксаторные гнезда.? с клиновыми пазами, оси которых расположены по радиусу.

Рычажный фиксатор 1 (рис. 25, а) сопрягается с клиновым пазом детали 2 по линиям (без учета деформации); поэтому такой вид фикса­ ции можно применять только при малых нагрузках. Существенное вли­ яние на получаемую точность фиксации могут оказать зазоры в направ­ ляющих самого фиксатора 1 и детали 2. Для устранения влияния зазо­ ров иногда выполняют фиксатор 1 на некоторой длине разрезным

(рис. 25, б); вследствие этого клиновые поверхности фиксаторных суха­ рей 4 при фиксации разводят части фиксатора, прижимая их к направ­ ляющим.

На рис. 25, ж показан фиксатор с клиновым устройством для авто­ матического устранения зазора в направляющих. Когда фиксатор 1 не упирается в фиксируемую деталь 2, упругое звено 6 прижимает высту­

пы а и б друг к другу. При перемещении клина 5 приводом вместе с ним будет перемещаться и фиксатор /. Когда фиксатор 1 войдет в гнездо детали 2 и зафиксирует ее, движения фиксатора 1 вдоль направляющих

прекращается; клин 5, продолжая перемещаться, дополнительно сжи­ мает упругое звено 6 , устраняет зазор в направляющих, а затем при

дальнейшем движении создает натяг между фиксатором, клином и на­ правляющими. При расфнксацпи клин 5 выступом б захватывает выс­

68

туп а фиксатора / п выводит его из гнезда фиксируемой детали 2 . Сила предварительного натяга упругого звена 6 должна превышать силу, воз­ никающую при фиксации детали 2 .

В случае двойной фиксации привод поворачивает фиксируемую де­ таль обычно на угол несколько больший требуемого, а при фиксации эта деталь поворачивается обратно до требуемого положения.

Рис. 25. Схемы механизмов с одинарной н двойной фиксацией

На рис. 25, з показана схема одного из вариантов двойной фиксации.

Поворот детали 2 приводом после отвода запирающего клина 7 проис­

ходит в направлении, обозначенном стрелкой. При этом вследствие на­ личия соответствующих скосов па пальце 8 и фиксаторе 9 последний

выжимается после поворота на угол, несколько больший требуемого; фиксатор 9 под действием пружины возвращается в исходное положение,

69